CN114231153B - 一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，提供了一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料及其制备方法和应用，本发明选用丙烯酸树脂、聚醚多元醇树脂、溶剂、氧化聚乙烯蜡粉和异氰酸酯固化剂制得抗污染的聚氨酯哑光清涂料，通过各组分的相互作用，调整了涂膜的柔韧性，同时可以提高了涂膜的抗污染性能，可以广泛应用作为家具、木器的涂料。

Description

一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，更具体地，涉及一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料及其制备方法和应用。
背景技术
上世纪九十年代以来，随着社会经济的发展，家具行业也得到迅速发展。款式、色彩和功能多元化，以满足人们日常生活的需求。涂料的发展趋势，一个是节能环保，提升效率的方向，如提高涂料的固体份，降低VOC含量，涂料的水性化好，紫外光固化涂料等。另一个方向就是涂料的功能化，如造型、色彩等艺术效果，耐磨保色保光等保护性能，还有其他与使用方面密切相关的耐化学品方面，如耐酸耐碱、抗手汗等性能。
在日常的使用过程中，家具摆放在家中，与人的手接触比较频繁。与手接触的地方，由于有手汗，会比较容易脏，市场人员收集到家具容易污染的问题比较多，家具涂料厂家也比较重视，对该问题进行比较长时间的研究。
目前抗污染方面的研究，主要是从树脂着手。目前在高层建筑、飞机、航天器、跨海大桥、海上石油钻井平台、汽车的涂料方面，采用氟碳聚氨酯树脂为涂料的基础成膜物质，耐候性能非常优异，另一方面是从涂料助剂着手，力图改善涂膜的抗污染性能，许多研究采用低表面张力的有机氟和有机硅助剂。而在家具、木器涂料方面，氟碳材料用的比较少，一方面是性价比的问题，另一方面是干燥性能方面难以满足涂装的需求，所以还是需要使用到家具涂料常用的羟基树脂和聚氨酯体系，性能优异而价格相对有优势，其中又以聚氨酯哑光清面漆用量最大，羟基树脂包括丙烯酸类和聚酯类(包括改性的醇酸树脂)，配合适当的硅氟类助剂等等，尽可能改善涂膜的抗污染性能。但是目前家具、木器涂料用聚氨酯哑光清面漆存在抗污染性能差的问题，亟需开发一种具有较好的抗污染性能的聚氨酯哑光清涂料。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料，抗手汗测试前后光泽变化不超过6％，附着力在检测前后几乎无变化，抗污染性能优异，同时柔韧性不超过2mm，硬度不低于F，硬度高、柔韧性好。
本发明的第一方面提供一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料。
具体地，一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料，包括甲组分和乙组分，所述甲组分包括固化剂，所述固化剂为异氰酸酯固化剂；所述乙组分包括丙烯酸树脂、聚醚多元醇树脂、溶剂、蜡粉；所述蜡粉为氧化聚乙烯蜡粉。
本发明选用丙烯酸树脂，具有干速快，容易消光的特点，但是相对柔韧性不足，因此本发明通过添加聚醚多元醇树脂调整了涂料体系的柔韧性，添加氧化聚乙烯蜡粉调整涂料的极性，并添加异氰酸酯固化剂制得双组分的聚氨酯哑光清涂料，各组分之间相互调节和补充，从而在提高涂膜的柔韧性的同时，可以提高涂膜的抗污染性能。
优选地，所述乙组分，按重量份数计，包括如下组分：
优选地，所述涂料还包括丙组分，所述丙组分为稀释剂。
优选地，所述稀释剂为醋酸丁酯和/或丙二醇甲醚醋酸酯。
优选地，按重量份计，所述丙组分包括包括醋酸丁酯70-90份、丙二醇甲醚醋酸酯10-30份。
优选地，所述涂料中的甲组分、乙组分与丙组分的重量比为1：(3-5)：(1-2)。
更优选地，所述甲组分、乙组分与丙组分的重量比为1：4：1.5。
优选地，所述丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂。
优选地，所述丙烯酸树脂的分子量为19000-21000。
更优选地，所述丙烯酸树脂的分子量为20000。
优选地，所述羟基丙烯酸树脂的羟基含量为1％-3％。
更优选地，所述羟基丙烯酸树脂的羟基含量为2％。
更优选地，所述丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂7322-X-60。
优选地，所述氧化聚乙烯蜡粉为美国honeywell的氧化聚乙烯蜡粉A-C。氧化聚乙烯蜡粉相对于传统家具涂料使用的聚乙烯蜡、聚丙烯蜡和PTFE蜡粉，具有更好的抗污染性能。
优选地，所述聚醚多元醇树脂为聚四氢呋喃二醇。
优选地，所述聚四氢呋喃二醇的分子量为2000-4000。
更优选地，所述聚四氢呋喃二醇的分子量为3000。
优选地，所述聚四氢呋喃二醇为江苏圣伦化工PTMG。
优选地，所述异氰酸酯固化剂为二异氰酸酯预聚物和/或二异氰酸酯三聚体。
优选地，按重量份计，所述甲组分包括二异氰酸酯预聚物20-60份、二异氰酸酯三聚体20-60份。
更优选地，按重量份计，所述甲组分包括二异氰酸酯预聚物40份、二异氰酸酯三聚体60份。本发明在固化剂方面选用消光性更好的二异氰酸酯三聚体为主，二异氰酸酯加成物为辅组合，更有利于降低成膜的光泽，可以降低消光粉的用量，有利于提高涂膜的抗污染性能。
优选地，所述二异氰酸酯预聚物为甲苯二异氰酸酯加成物和/或己二酸二异氰酸酯加成物。
优选地，所述二异氰酸酯三聚体为甲苯二异氰酸酯三聚体和/或己二酸二异氰酸酯三聚体。
优选地，还包括助剂。
优选地，所述助剂包括分散剂、消光粉、防沉剂、流平剂、消泡剂、催干剂中的一种或几种。
更优选地，按重量份计，所述助剂包括分散剂0-0.5份、消光粉0-5份、防沉剂0-3份、流平剂0-0.5份、消泡剂0.1-0.5份、催干剂0.1-0.3份。
优选地，所述消光粉为有机聚合物微球。
优选地，所述有机聚合物微球的平均粒径为3-5微米。
优选地，所述有机聚合物微球为美国雅宝公司的M6有机消光粉。采用美国雅宝公司的M6有机消光粉，与传统气象二氧化硅消光材料相比，具有更好的抗污染性能。
优选地，所述分散剂为BYK公司的DISPERBYK103。
优选地，所述防沉剂为聚酰胺蜡。
优选地，所述聚酰胺蜡为DISPARLON公司聚酰胺蜡630-20。
优选地，所述流平剂为芳烷基改性聚二甲基硅氧烷。
优选地，所述芳烷基改性聚二甲基硅氧烷的表面张力为28-32mN/m。
优选地，所述芳烷基改性聚二甲基硅氧烷为BYK320。
优选地，所述消泡剂为BYK公司的BYK-052或者BYK141。
优选地，所述催干剂为德谦公司的T12。
优选地，所述溶剂为醋酸丁酯和/或丙二醇甲醚醋酸酯。
优选地，按重量份计，所述丙组分包括醋酸丁酯70-90份、丙二醇甲醚醋酸酯10-30份。
优选地，所述抗污染为抗手汗。
本发明的第二方面提供一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料的制备方法。
一种聚氨酯哑光清涂料的制备方法，所述制备方法用于制备上述聚氨酯哑光清涂料。
优选地，所述制备方法，包括如下步骤：
甲组分的制备：将异氰酸酯固化剂投料于密闭容器中，混合，制得所述甲组分；
乙组分的制备：将丙烯酸树脂、聚醚多元醇树脂、溶剂混合，再加入蜡粉混合，制得所述乙组分；
将所述甲组分和乙组分按重量比混合，制得所述聚氨酯哑光清涂料。
优选地，还包括加入丙组分，将所述甲组分、乙组分和丙组分按重量比混合，制得所述聚氨酯哑光清涂料。
优选地，所述丙组分的制备方法为将稀释剂投料于密闭容器中混合，制得所述丙组分。
优选地，所述甲组分的混合采用搅拌的方法，所述搅拌的速度为300-500转/分钟，所述搅拌的时间为10-20min。
优选地，所述乙组分的制备：将丙烯酸树脂、聚醚多元醇树脂、溶剂混合，300-500转/分钟搅拌5-15min，再加入蜡粉，在800-1000转/分钟搅拌20-30min，制得所述乙组分。
优选地，所述丙组分的混合采用搅拌的方法，所述搅拌的速度为300-500转/分钟，所述搅拌的时间为10-20min。
优选地，还包括加入分散剂与丙烯酸树脂、聚醚多元醇树脂、溶剂混合。
优选地，还包括加入消光粉与蜡粉混合。
优选地，加入蜡粉混合后，还包括加入防沉剂、流平剂、消泡剂、催干剂混合，300-500转/分钟搅拌10-20min。
本发明的第三方面提供一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料的应用。
本发明还保护上述聚氨酯哑光清涂料在家具或木器的装饰装修、抗污染领域中的应用。
相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
(1)本发明采用丙烯酸树脂、聚醚多元醇树脂、溶剂、氧化聚乙烯蜡粉和异氰酸酯固化剂制得抗污染的聚氨酯哑光清涂料，提高了涂膜的柔韧性，同时可以提高涂膜的抗污染性能，抗手汗测试前后光泽变化不超过6％，附着力在检测前后几乎无变化，抗污染性能优异，同时柔韧性不超过2mm，硬度不低于F，硬度高、柔韧性好；
(2)本发明选用二异氰酸酯三聚体为主，二异氰酸酯加成物为辅组合作为固化剂，有利于降低成膜的光泽，同时可以降低消光粉的用量，以提高涂膜的抗手汗性能；
(3)本发明采用美国雅宝公司的M6有机消光粉，与传统气象二氧化硅消光材料相比，具有更好的抗污染性能。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
本发明实施例和对比例中使用的原料：
丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂，长兴公司7322-X-60，分子量为20000，羟基含量为2％；
聚醚多元醇树脂为聚四氢呋喃二醇，为江苏圣伦化工PTMG，分子量为3000；
二异氰酸酯预聚物L75购于科思创公司；
二异氰酸酯三聚体1350购于科思创公司；
分散剂为BYK公司的DISPERBYK103；
消光粉为有机聚合物微球，美国雅宝公司的M6，平均粒径为3-5微米；
蜡粉为HONEYWELL公司蜡助剂A-C；
防沉剂为DISPARLON公司聚酰胺蜡630-20；
消泡剂为BYK公司BYK141；
催干剂为德谦公司的T12；
流平剂为芳烷基改性聚二甲基硅氧烷，表面张力为28-32mN/m，BYK320；
溶剂为醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯。
实施例1
一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料，包括甲组分、乙组分和丙组分，
甲组分包括L75二异氰酸酯预聚物40份、1351二异氰酸酯三聚体氰酸酯60份；
乙组分包括7322-X-60丙烯酸树脂75份、PTMG聚醚多元醇树脂5份、丙二醇甲醚醋酸酯溶剂12.3份、BYK-DISPERBYK103分散剂0.3份、M6消光粉3、A-C氧化聚乙烯蜡1份、630-20防沉剂2.5份、BYK320流平剂0.4份、BYK141消泡剂0.3份、T12催干剂0.2份；
丙组分包括醋酸丁酯80份、丙二醇甲醚醋酸酯20份；
涂料中的甲组分、乙组分与丙组分的重量比为1:4:1.5。
上述抗污染的聚氨酯哑光清涂料的制备方法，包括如下步骤：
甲组分的制备：将二异氰酸酯预聚物与二异氰酸酯三聚体物依次投料于密闭容积中，400转/分钟搅拌15min，制得甲组分；
乙组分的制备：将丙烯酸树脂、丙二醇甲醚醋酸酯溶剂、分散剂混合400转/分钟搅拌10min；加入PTMG聚醚多元醇树脂、消光粉、氧化聚乙烯蜡粉在900转/分钟搅拌15min；加入防沉剂、流平剂、消泡剂、催干剂400转/分钟搅拌15min，制得乙组分；
丙组分的制备：将醋酸丁酯与丙二醇甲醚醋酸酯依次投料于密闭容积中，400转/分钟搅拌15min，制得丙组分；
将甲组分、乙组分与丙组分按1:4:1.5的重量比混合，制得聚氨酯哑光清涂料。
实施例2
一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料，包括甲组分、乙组分和丙组分，
甲组分包括L75二异氰酸酯预聚物40份、1351二异氰酸酯三聚体氰酸酯60份；
乙组分包括7322-X-60丙烯酸树脂75份、PTMG聚醚多元醇树脂8份、丙二醇甲醚醋酸酯溶剂9.3份、BYK-DISPERBYK103分散剂0.3份、M6消光粉3份、A-C氧化聚乙烯蜡1份、630-20防沉剂2.5份、BYK320流平剂0.4份、BYK141消泡剂0.3份、T12催干剂0.2份；
丙组分包括醋酸丁酯80份、丙二醇甲醚醋酸酯20份；
涂料中甲组分、乙组分与丙组分的重量比为1:4:1.5。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料，包括甲组分、乙组分和丙组分，
甲组分包括L75二异氰酸酯预聚物40份、1351二异氰酸酯三聚体氰酸酯60份；
乙组分包括7322-X-60丙烯酸树脂75份、PTMG聚醚多元醇树脂8份、丙二醇甲醚醋酸酯溶剂9.3份、BYK-DISPERBYK103分散剂0.3份、M6消光粉3、A-C氧化聚乙烯蜡3份、630-20防沉剂2.5份、BYK320流平剂0.4份、BYK141消泡剂0.3份、T12催干剂0.2份；
丙组分包括醋酸丁酯80份、丙二醇甲醚醋酸酯20份；
涂料中甲组分、乙组分与丙组分的重量比为1:4:1.5。
制备方法同实施例1。
实施例4
一种抗污染的聚氨酯哑光清涂料，包括甲组分，乙组分和丙组分，
甲组分包括L75二异氰酸酯预聚物60份、1351二异氰酸酯三聚体氰酸酯40份；
乙组分包括7322-X-60丙烯酸树脂75份、PTMG聚醚多元醇树脂3份、丙二醇甲醚醋酸酯溶剂12.3份、BYK-DISPERBYK103分散剂0.5份、M6消光粉5份、A-C氧化聚乙烯蜡3份、630-20防沉剂2.5份、BYK320流平剂0.4份、BYK141消泡剂0.3份、T12催干剂0.2份；
丙组分包括醋酸丁酯80份、丙二醇甲醚醋酸酯20份；
涂料中甲组分、乙组分与丙组分的重量比为1:4:1.5。
制备方法同实施例1。
对比例1
将实施例1中的PTMG聚醚多元醇树脂用丙二醇聚醚登诺化工PPG1000等质量代替，其它组分以及制备方法与实施例1相同。
对比例2
将实施例1中将氧化聚乙烯蜡粉A-C用路博润化工的聚乙烯蜡粉1400SF等质量代替，其它组分以及制备方法与实施例1相同。
对比例3
将实施例1中7322-X-60丙烯酸树脂用等质量醇酸树脂三木化工的3735-60代替，其它组分以及制备方法与实施例1相同。
对比例4
将实施例1中的树脂用市场普遍使用的醇酸树脂三木化工的3735-60等质量代替，流平剂BYK320用目前家具涂料市场用的比较普遍的BYK公司的BYK306等量代替，将氧化聚乙烯蜡粉A-C用路博润化工的1400SF等量代替，其他材料不变。
产品效果测试
将各实施例和对比例制备的聚氨酯哑光清涂料喷涂在做好聚氨酯(PU)底的木板上，放置于室温25±2℃干燥24h，固化后形成涂膜，检测涂膜性能。主要测试涂膜的硬度、柔韧性、光泽。抗手汗性能的测试，是在漆膜干燥168小时之后进行。硬度的测试标准为GB/T1730，柔韧性检测标准GB/T 1731，光泽的检测标准GB 8807(测试角度60°，光泽小于85％则为哑光)，附着力的测试标准为GB/T 1720。其中，Δ光泽＝光泽(前)-光泽(后)。
目前家具涂料测试抗手汗性能没有标准的方法，行业通常采用人工手汗置于涂膜上，1小时后将汗液吸取，表面没有参与液体，放置24小时后检测涂膜的光泽和附着力变化。
表1实施例1-4的性能测试结果
表2对比例1-4的性能测试结果
由表1结果可知，本发明实施例1-4的涂膜具有硬度高、柔韧性好的特点。抗手汗性能的好坏主要表现在对涂膜附着力和光泽的影响，由以上实施例1-4的测试结果(表1)可知，附着力在检测前后几乎没有发生变化，都可以满足产品的需求，可见抗手汗性能好。而光泽变化，更加能反映出家具表面涂膜的抗手汗性能好坏。从实施例1和2来看，实施例2增加了PTMG聚醚多元醇树脂的用量，Δ光泽有轻微的提高，但是总体对涂膜的抗手汗性能影响不大，硬度、柔韧性仍然较高。实施例3，增加了A-C氧化聚乙烯蜡的用量至3份，对抗手汗性能的提高有一定帮助，Δ光泽下降。实施例4调整了固化剂配比，柔韧性提高，但是同时消光粉用量也要同步增加，产品成本增加，抗手汗性能稍微下降，但是仍可以满足产品的需求。
由表2可知，对比实施例1和对比例1可以看出，相对于PPG1000，PTMG多元醇制得的涂膜的抗手汗测试之后光泽变化更小，具有更加良好的抗手汗性能。
从实施例1和对比例2中可以看出，相对于普通聚乙烯蜡粉1400SF，氧化聚乙烯蜡粉A-C制得的涂膜的抗手汗测试之后光泽变化更小，具有更加良好的抗手汗性能。
从实施例1和对比例3中可以看出，相对于普通的醇酸树脂3735-60，丙烯酸树脂7322-60制得的涂膜的抗手汗测试之后光泽变化更小，具有更加良好的抗手汗性能。
对比例4是目前市场比较常见普通的家具用聚氨酯哑光清涂料，采用醇酸树脂、聚乙烯蜡粉、气象二氧化硅消光粉和有机硅流平剂为主要原料，其光泽变化比较大，达到18％，抗手汗性能较差。
本发明通过选用特定的丙烯酸树脂、聚醚多元醇树脂、氧化聚乙烯蜡粉、固化剂和流平剂等组分，以一定配比组合，各个组分相互作用，起到综合的效果，提高了涂膜的抗手汗性能，同时涂膜具有硬度高、柔韧性好的特点。

Claims (7)

1.一种聚氨酯哑光清涂料，其特征在于，包括甲组分、乙组分，
所述甲组分包括固化剂，所述固化剂为异氰酸酯固化剂；
按重量份计，所述乙组分包括如下组分：
丙烯酸树脂50-80份；
聚醚多元醇树脂3-8份；
溶剂5-25份；
蜡粉1-3份；
所述乙组分还包括助剂，按重量份计，所述助剂包括分散剂0-0.5份、消光粉0-5份、防沉剂0-3份、流平剂0-0.5份、消泡剂0.1-0.5份、催干剂0.1-0.3份；
所述蜡粉为氧化聚乙烯蜡粉；所述氧化聚乙烯蜡粉为美国honeywell的氧化聚乙烯蜡粉A-C；
所述聚醚多元醇树脂为聚四氢呋喃二醇，所述聚四氢呋喃二醇的分子量为2000-4000；
所述聚氨酯哑光清涂料的制备方法，包括如下步骤：
甲组分的制备：将异氰酸酯固化剂投料于密闭容器中，混合，制得所述甲组分；
乙组分的制备：将分散剂与丙烯酸树脂、聚醚多元醇树脂、溶剂混合，再加入消光粉与蜡粉混合，混合后，还包括加入防沉剂、流平剂、消泡剂、催干剂混合，300-500转/分钟搅拌10-20min，制得所述乙组分；
将所述甲组分和乙组分按重量比混合，制得所述聚氨酯哑光清涂料。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯哑光清涂料，其特征在于，所述涂料还包括丙组分，所述丙组分为稀释剂。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯哑光清涂料，其特征在于，所述涂料中的甲组分、乙组分与丙组分的重量比为1：（3-5）：（1-2）。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯哑光清涂料，其特征在于，所述丙烯酸树脂为羟基丙烯酸树脂。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯哑光清涂料，其特征在于，所述异氰酸酯固化剂为二异氰酸酯预聚物。
6.一种聚氨酯哑光清涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1-5任一项所述的聚氨酯哑光清涂料，包括如下步骤：
甲组分的制备：将异氰酸酯固化剂投料于密闭容器中，混合，制得所述甲组分；
乙组分的制备：将分散剂与丙烯酸树脂、聚醚多元醇树脂、溶剂混合，再加入消光粉与蜡粉混合，混合后，还包括加入防沉剂、流平剂、消泡剂、催干剂混合，300-500转/分钟搅拌10-20min，制得所述乙组分；
将所述甲组分和乙组分按重量比混合，制得所述聚氨酯哑光清涂料。
7.权利要求1-5任一项所述的聚氨酯哑光清涂料在家具或木器的装饰装修、抗污染领域中的应用。
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