CN114672235A - 一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法 - Google Patents

一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法，属于丙烯酸聚氨酯面漆领域。其技术方案为：组分A：去离子水，水性分散剂，水性消泡剂，钛白粉，碳黑，滑石粉，云母粉，沉淀硫酸钡，水性丙烯酸分散体，水性聚天门冬氨酸酯，天冬氨酸，浒苔多糖提取物，催化剂，三乙氨，成膜助剂，增稠剂，B组份：水性异氰酸酯固化剂，丙二醇乙醚醋酸酯，使用时A组份与B组份混合。本发明通过水性聚天门冬氨酸酯，天门冬氨酸和浒苔多糖提取物改性水性双组份丙烯酸聚氨酯涂料，大大提高了漆膜干速，硬度，进一步提升漆膜综合性能。

Description

一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种水性丙烯酸聚氨酯面漆，尤其涉及一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法。
背景技术
双组份丙烯酸聚氨酯涂料具有良好的附着力、韧性、耐磨性、耐酸、耐碱、耐盐、耐油、耐石油产品、耐苯类溶剂和耐水、耐沸水、耐海水及耐化工大气性等优点，并且可自然环境下干燥，被广泛应用于机械设备、新能源车、桥梁、电器等多个领域。随着环保要求，油转水已成必然趋势，而水性双组份丙烯酸聚氨酯涂料的干速慢，硬度提升慢，湿膜状态下，水，醚类助溶剂都会消耗固化剂，影响漆膜最终性能。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法。
其制备方法如下：
A组份制作过程：
1)先将去离子水加入反应罐中,加热,依次加入天冬氨酸1-10份、浒苔多糖提取物0.1-1份,充分搅拌,直至完全溶解后,再加入催化剂继续反应，去离子水与天冬氨酸的质量比为3:1；
2)反应结束后,自然冷却,筛网过滤得到反应物；
3)将去离子水20-25份，水性分散剂0.2-1份，水性消泡剂0.1-0.3份，钛白粉10-15份，碳黑0.2-0.5份，滑石粉0.1-5份，云母粉0.1-5份，沉淀硫酸钡依0.1-10份次加入拉缸并搅拌均匀，经过砂磨机研磨，导入拉缸在搅拌下依次加入水性丙烯酸分散体30-45份，水性聚天门冬氨酸酯1-10份，步骤2的反应物，三乙胺0.1-0.3份，成膜助剂2-5份，增稠剂0.1-1份，搅拌均匀后过滤，得到A组份；
B组份制作过程：
水性异氰酸酯固化剂60-70份与丙二醇甲醚醋酸酯30-40份混合后，搅拌均匀得到B组份。
使用时将A组份与B组份按质量份数比例为4：1-5：1混合。
步骤1中反应罐中水与天冬氨酸的质量比为3:1，加热至55-65℃，加入催化剂后温度为85-185℃,持续搅拌反应时间为10-20h。
步骤2中反应结束后自然冷却至45℃,过75-90目筛网过滤。
浒苔多糖提取物的制备方法如下：
1)将浒苔清洗干净,烘干后粉碎过筛50目，称取所得浒苔粉末,按料液比1∶30w/v加入蒸馏水,充分搅拌,浸泡10h,得浒苔第一浸提液；
2)向所述浒苔第一浸提液加入柠檬酸调节pH值为5,将温度加热至55℃,加入果胶酶,果胶酶的量相当于浒苔粉末重量体积的3.5％，充分搅拌,酶解2h,得浒苔第二浸提液；
3)将浒苔第二浸提液加热至90℃,对残留酶进行灭活,充分搅拌浸泡,处理350min，得浒苔第三浸提液；
4)将浒苔第三浸提液在10000rpm离心15min,上清液过滤后真空浓缩；向浓缩物中加入乙醇,离心沉淀,沉淀物真空干燥，得到浒苔多糖提取物。
本发明的有益效果是：本发明通过水性聚天门冬氨酸酯，天门冬氨酸和浒苔多糖提取物改性水性双组份丙烯酸聚氨酯涂料，大大提高了漆膜干速，硬度，韧性，附着力等漆膜综合性能。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
实施例1
一种浒苔多糖提取物的制备方法如下：
1)将浒苔清洗干净,烘干后粉碎过筛50目，称取所得浒苔粉末,按料液比1∶30w/v加入蒸馏水,充分搅拌,浸泡10h,得浒苔第一浸提液；
2)向所述浒苔第一浸提液加入柠檬酸调节pH值为5,将温度加热至55℃,加入果胶酶,果胶酶的量相当于浒苔粉末重量体积的3.5％，充分搅拌,酶解2h,得浒苔第二浸提液。
3)将浒苔第二浸提液加热至90℃,对残留酶进行灭活,充分搅拌浸泡,处理350min，得浒苔第三浸提液
4)将浒苔第三浸提液在10000rpm离心15min,上清液过滤后真空浓缩；向浓缩物中加入乙醇,离心沉淀,沉淀物真空干燥，得到浒苔多糖提取物。
实施例2
一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆制备方法。
其制备方法如下：
A组份制作过程：
1)先将去离子水加入反应罐中,加热,依次加入天冬氨酸1份、浒苔多糖提取物0.1份,充分搅拌,直至完全溶解后,再加入催化剂继续反应，反应罐中水与水性天冬氨酸的质量比为3:1，加热至55℃，加入催化剂后温度为85℃,持续搅拌反应时间为10h。
2)反应结束后,自然冷却,筛网过滤得到反应物，反应结束后自然冷却至45℃,过75目筛网过滤；
3)将去离子水20份，水性分散剂0.2份，水性消泡剂0.1份，钛白粉10份，碳黑0.2份，滑石粉0.1份，云母粉0.1份，沉淀硫酸钡依0.1份次加入拉缸并搅拌均匀，经过砂磨机研磨，导入拉缸在搅拌下依次加入水性丙烯酸分散体30份，水性聚天门冬氨酸酯1份，步骤2的反应物，三乙胺0.1份，成膜助剂2份，增稠剂0.1份，搅拌均匀后过滤，得到A组份；
B组份制作过程：
水性异氰酸酯固化剂60份与丙二醇甲醚醋酸酯30份混合后，搅拌均匀得到B组份。
使用时将A组份与B组份按质量份数比例为4：1混合。
实施例3
A组份制作过程：
1)先将去离子水加入反应罐中,加热,依次加入水性天冬氨酸3份、浒苔多糖提取物0.4份,充分搅拌,直至完全溶解后,再加入催化剂继续反应，反应罐中水与水性天冬氨酸的质量比为3:1，加热至60℃，加入催化剂后温度为90℃,持续搅拌反应时间为12h。
2)反应结束后,自然冷却,筛网过滤得到反应物，反应结束后自然冷却至45℃,过80目筛网过滤；
3)将去离子水25份，水性分散剂0.5份，水性消泡剂0.1份，钛白粉12份，碳黑0.3份，滑石粉1份，云母粉2份，沉淀硫酸钡依3份次加入拉缸并搅拌均匀，经过砂磨机研磨，导入拉缸在搅拌下依次加入水性丙烯酸分散体35份，水性聚天门冬氨酸酯3份，步骤2的反应物，三乙胺0.1份，成膜助剂2份，增稠剂0.4份，搅拌均匀后过滤，得到A组份；
B组份制作过程：
水性异氰酸酯固化剂60份与丙二醇甲醚醋酸酯30份混合后，搅拌均匀得到B组份。
使用时将A组份与B组份按质量份数比例为4：1混合。
实施例4
A组份制作过程：
1)先将去离子水加入反应罐中,加热,依次加入天冬氨酸4份、浒苔多糖提取物0.4份,充分搅拌,直至完全溶解后,再加入催化剂继续反应，反应罐中水与天冬氨酸的质量比为3:1，加热至60℃，加入催化剂后温度为100℃,持续搅拌反应时间为10h。
2)反应结束后,自然冷却,筛网过滤得到反应物，反应结束后自然冷却至45℃,过80目筛网过滤；
3)将去离子水25份，水性分散剂1份，水性消泡剂0.3份，钛白粉15份，碳黑0.5份，滑石粉5份，云母粉5份，沉淀硫酸钡依10份次加入拉缸并搅拌均匀，经过砂磨机研磨，导入拉缸在搅拌下依次加入水性丙烯酸分散体45份，水性聚天门冬氨酸酯4份，步骤2的反应物，三乙胺0.3份，成膜助剂5份，增稠剂1份，搅拌均匀后过滤，得到A组份；
B组份制作过程：
水性异氰酸酯固化剂70份与丙二醇甲醚醋酸酯40份混合后，搅拌均匀得到B组份。
使用时将A组份与B组份按质量份数比例为5：1混合。
实施例5
A组份制作过程：
1)先将去离子水加入反应罐中,加热,依次加入天冬氨酸6份、浒苔多糖提取物0.5份,充分搅拌,直至完全溶解后,再加入催化剂继续反应，反应罐中水与天冬氨酸的质量比为3:1，加热至60℃，加入催化剂后温度为115℃,持续搅拌反应时间为15h。
2)反应结束后,自然冷却,筛网过滤得到反应物，反应结束后自然冷却至45℃,过90目筛网过滤；
3)将去离子水23份，水性分散剂0.6份，水性消泡剂0.2份，钛白粉13份，碳黑0.4份，滑石粉3份，云母粉4份，沉淀硫酸钡依6份次加入拉缸并搅拌均匀，经过砂磨机研磨，导入拉缸在搅拌下依次加入水性丙烯酸分散体40份，水性聚天门冬氨酸酯6份，步骤2的反应物，三乙胺0.2份，成膜助剂3份，增稠剂3份，搅拌均匀后过滤，得到A组份；
B组份制作过程：
水性异氰酸酯固化剂70份与丙二醇甲醚醋酸酯35份混合后，搅拌均匀得到B组份。
使用时将A组份与B组份按质量份数比例为4：1混合。
实施例6
A组份制作过程：
1)先将去离子水加入反应罐中,加热,依次加入天冬氨酸10份、浒苔多糖提取物1份,充分搅拌,直至完全溶解后,再加入催化剂继续反应，反应罐中水与天冬氨酸的质量比为3:1，加热至65℃，加入催化剂后温度为185℃,持续搅拌反应时间为20h。
2)反应结束后,自然冷却,筛网过滤得到反应物，反应结束后自然冷却至45℃,过90目筛网过滤；
3)将去离子水20份，水性分散剂0.5份，水性消泡剂0.1份，钛白粉10份，碳黑0.2份，滑石粉2份，云母粉3份，沉淀硫酸钡依4份次加入拉缸并搅拌均匀，经过砂磨机研磨，导入拉缸在搅拌下依次加入水性丙烯酸分散体35份，水性聚天门冬氨酸酯10份，步骤2的反应物，三乙胺0.2份，成膜助剂3份，增稠剂0.5份，搅拌均匀后过滤，得到A组份；
B组份制作过程：
水性异氰酸酯固化剂65份与丙二醇甲醚醋酸酯30份混合后，搅拌均匀得到B组份。
使用时将A组份与B组份按质量份数比例为4：1混合。
实施例7
A组份制作过程：
1)先将去离子水加入反应罐中,加热,依次加入天冬氨酸6份、浒苔多糖提取物0.5份,充分搅拌,直至完全溶解后,再加入催化剂继续反应，反应罐中水与天冬氨酸的质量比为3:1，加热至60℃，加入催化剂后温度为115℃,持续搅拌反应时间为15h。
2)反应结束后,自然冷却,筛网过滤得到反应物，反应结束后自然冷却至45℃,过90目筛网过滤；
3)将去离子水20份，水性分散剂0.2份，水性消泡剂0.1份，钛白粉10份，碳黑0.2份，滑石粉0.1份，云母粉0.1份，沉淀硫酸钡依0.1份次加入拉缸并搅拌均匀，经过砂磨机研磨，导入拉缸在搅拌下依次加入水性丙烯酸分散体30份，水性聚天门冬氨酸酯6份，步骤2的反应物，三乙胺0.1份，成膜助剂2份，增稠剂0.1份，搅拌均匀后过滤，得到A组份；
B组份制作过程：
水性异氰酸酯固化剂60份与丙二醇甲醚醋酸酯30份混合后，搅拌均匀得到B组份。
使用时将A组份与B组份按质量份数比例为5：1混合。
实施例8
A组份制作过程：
1)先将去离子水加入反应罐中,加热,依次加入天冬氨酸6份、浒苔多糖提取物0.5份,充分搅拌,直至完全溶解后,再加入催化剂继续反应，反应罐中水与天冬氨酸的质量比为3:1，加热至60℃，加入催化剂后温度为115℃,持续搅拌反应时间为15h。
2)反应结束后,自然冷却,筛网过滤得到反应物，反应结束后自然冷却至45℃,过90目筛网过滤；
3)将去离子水25份，水性分散剂1份，水性消泡剂0.3份，钛白粉15份，碳黑0.5份，滑石粉5份，云母粉5份，沉淀硫酸钡依10份次加入拉缸并搅拌均匀，经过砂磨机研磨，导入拉缸在搅拌下依次加入水性丙烯酸分散体45份，水性聚天门冬氨酸酯8份，步骤2的反应物，三乙胺0.3份，成膜助剂5份，增稠剂1份，搅拌均匀后过滤，得到A组份；
B组份制作过程：
水性异氰酸酯固化剂70份与丙二醇甲醚醋酸酯40份混合后，搅拌均匀得到B组份。
使用时将A组份与B组份按质量份数比例为5：1混合。
实施例9
A组份制作过程：
1)先将去离子水加入反应罐中,加热,依次加入天冬氨酸10份、浒苔多糖提取物1份,充分搅拌,直至完全溶解后,再加入催化剂继续反应，反应罐中水与天冬氨酸的质量比为3:1，加热至65℃，加入催化剂后温度为185℃,持续搅拌反应时间为20h。
2)反应结束后,自然冷却,筛网过滤得到反应物，反应结束后自然冷却至45℃,过90目筛网过滤；
3)将去离子水25份，水性分散剂1份，水性消泡剂0.3份，钛白粉15份，碳黑0.5份，滑石粉5份，云母粉5份，沉淀硫酸钡依10份次加入拉缸并搅拌均匀，经过砂磨机研磨，导入拉缸在搅拌下依次加入水性丙烯酸分散体45份，水性聚天门冬氨酸酯10份，步骤2的反应物，三乙胺0.3份，成膜助剂5份，增稠剂1份，搅拌均匀后过滤，得到A组份；
B组份制作过程：
水性异氰酸酯固化剂70份与丙二醇甲醚醋酸酯40份混合后，搅拌均匀得到B组份。
使用时将A组份与B组份按质量份数比例为5：1混合。
为表征结果，进行了对面漆进行了以下测试
(1)表干：按GB/T6753.2-1986的规定进行
(2)附着力：按GB/T1720-1989的规定进行。
(3)柔韧性：按GB/T1731一1993的规定进行。
(4)耐冲击性：按GB/T1732-1993的规定进行。
(5)硬度：按GB/T6739-1996的规定进行。
表1-漆膜测试结果
测试 市售产品 实施例2 实施例3 实施例5 实施例7 实施例8 实施例9
表干 60min 40min 35min 20min 30min 25min 20min
2小时硬度 / 4B 2B 3B 3B 4B 2B
3小时硬度 5B 2B B HB 2B 3B HB
4小时硬度 4B B-HB HB H B-HB 2H 2H
适用期 4h 4.5h 4h 3h 3h 3.5 2.5h
附着力/级 2 2 1 1 1 2 1
柔韧性/mm 15 15 10 10 15 15 15
冲击性kg.cm 35 35 25 25 25 25 25
由表1看出，本申请的水性丙烯酸聚氨酯面漆比市售的综合性能都要好，表明了添加了水性聚天门冬氨酸酯，天门冬氨酸和浒苔多糖提取物改性水性双组份丙烯酸聚氨酯涂料，对于升面漆的综合性能有很大帮助，特别是当水性聚天门冬氨酸酯，水性聚天门冬氨酸和浒苔多糖提取物成分按照特定比例，和反应条件，能够大幅提高漆膜干燥速度，4小时达到H(中华铅笔硬度)，并且与达到干速与适用期平衡的最佳效果，而且其他性能也有明显提升。
本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于，按质量份数计，由以下原料组成：
组分A：
去离子水 23-55份
水性分散剂 0.2-1份
水性消泡剂 0.1-0.3份
钛白粉 10-15份
碳黑 0.2-0.5份
滑石粉 0.1-5份
云母粉 0.1-5份
沉淀硫酸钡 0.1-10份
水性丙烯酸分散体 30-45份
水性聚天门冬氨酸酯 1-10份
天冬氨酸 1-10份
浒苔多糖提取物 0.1-1份
催化剂 0.1-0.8份
三乙氨 0.1-0.3份
成膜助剂 2-5份
增稠剂 0.1-1份
B组份为
水性异氰酸酯固化剂 60-70份
丙二醇乙醚醋酸酯 30-40份
A组份与B组份的质量份数比例为4：1-5：1。
2.根据权利要求1所述的一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于所述催化剂为醋酸铵和碳酸氢铵，质量比为1:1.5。
3.根据权利要求1或2所述的一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于所述浒苔多糖提取物的制备方法如下：
1）将浒苔清洗干净,烘干后粉碎过筛50目，称取所得浒苔粉末,按料液比1∶30（w/v）加入蒸馏水,充分搅拌,浸泡10h,得浒苔第一浸提液；
2）向所述浒苔第一浸提液加入柠檬酸调节pH值为5,将温度加热至55℃,加入果胶酶,果胶酶的量相当于浒苔粉末重量体积的3.5%，充分搅拌,酶解2h,得浒苔第二浸提液；
3）将浒苔第二浸提液加热至90℃,对残留酶进行灭活,充分搅拌浸泡,处理350min，得浒苔第三浸提液；
4）将浒苔第三浸提液在10000rpm离心15min,上清液过滤后真空浓缩;向浓缩物中加入乙醇,离心沉淀,沉淀物真空干燥，得到浒苔多糖提取物。
4.根据权利要求1所述一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆，其制备方法如下：
A组份制作过程：
1）先将水加入反应罐中,加热,依次加入天冬氨酸、浒苔多糖提取物,充分搅拌,直至完全溶解后,再加入催化剂继续反应；
2）反应结束后,自然冷却,筛网过滤得到反应物；
3）将去离子水，水性分散剂，水性消泡剂，钛白粉，碳黑，滑石粉，云母粉，沉淀硫酸钡依次加入拉缸并搅拌均匀，经过砂磨机研磨，导入拉缸在搅拌下依次加入水性丙烯酸分散体，水性聚天门冬氨酸酯，步骤2的反应物，三乙胺，成膜助剂，增稠剂，搅拌均匀后过滤，得到A组份；
B组份制作过程：
水性异氰酸酯固化剂与丙二醇甲醚醋酸酯混合后，搅拌均匀得到B组份，
使用时将A组份与B组份按比例混合。
5.根据权利要求4所述的一种高耐磨速干型丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于，步骤1中反应罐中水与水性天冬氨酸的质量比为3:1，加热至55-65℃，加入催化剂后温度为85-185℃,持续搅拌反应时间为10-20h，所述催化剂为醋酸铵和碳酸氢铵，质量比为1:1.5。
6.根据权利要求4所述的一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于，步骤2中反应结束后自然冷却至45℃,过75-90目筛网过滤。
7.一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆的制备方法，其制备方法如下：
A组份制作过程：
1）先将去离子水加入反应罐中,加热,依次加入水性天冬氨酸1-10份、浒苔多糖提取物0.1-1份,充分搅拌,直至完全溶解后,再加入催化剂继续反应；
2）反应结束后,自然冷却,筛网过滤得到反应物；
3）将去离子水20-25份，水性分散剂0.2-1份，水性消泡剂0.1-0.3份，钛白粉10-15份，碳黑0.2-0.5份，滑石粉0.1-5份，云母粉0.1-5份，沉淀硫酸钡依0.1-10份次加入拉缸并搅拌均匀，经过砂磨机研磨，导入拉缸在搅拌下依次加入水性丙烯酸分散体30-45份，水性聚天门冬氨酸酯1-10份，步骤2的反应物，三乙胺0.1-0.3份，成膜助剂2-5份，增稠剂0.1-1份，搅拌均匀后过滤，得到A组份；
B组份制作过程：
水性异氰酸酯固化剂60-70份与丙二醇甲醚醋酸酯30-40份混合后，搅拌均匀得到B组份；
使用时将A组份与B组份按质量份数比例为4：1-5：1混合。
8.根据权利要求7所述的一种水性高耐磨速干型丙烯酸聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，步骤1中反应罐中水与天冬氨酸的质量比为3:1，加热至55-65℃，加入催化剂后温度为85-185℃,持续搅拌反应时间为10-20h。
9.根据权利要求7所述的一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，步骤2中反应结束后自然冷却至45℃,过75-90目筛网过滤。
10.根据权利要求7所述的一种高耐磨速干型水性丙烯酸聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于所述浒苔多糖提取物的制备方法如下：
1）将浒苔清洗干净,烘干后粉碎过筛50目，称取所得浒苔粉末,按料液比1∶30w/v加入蒸馏水,充分搅拌,浸泡10h,得浒苔第一浸提液；
2）向所述浒苔第一浸提液加入柠檬酸调节pH值为5,将温度加热至55℃,加入果胶酶,果胶酶的量相当于浒苔粉末重量体积的3.5%，充分搅拌,酶解2h,得浒苔第二浸提液；
3）将浒苔第二浸提液加热至90℃,对残留酶进行灭活,充分搅拌浸泡,处理350min，得浒苔第三浸提液；
4）将浒苔第三浸提液在10000rpm离心15min,上清液过滤后真空浓缩;向浓缩物中加入乙醇,离心沉淀,沉淀物真空干燥，得到浒苔多糖提取物。
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