CN114702889A - 一种水性聚氨酯涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性聚氨酯涂料，该水性聚氨酯涂料旨在解决现有技术下漆膜干得慢、硬度低、易回黏，且耐水性、耐溶剂性能和耐污性较差，并且水性聚氨酯涂料具有刺鼻的气味，不利于工人的施工的技术问题。该水性聚氨酯涂料包括如下重量份的组分：新戊二醇140‑170份、己二酸100‑120份、苯偏三甲酸酐40‑70份、二羟甲基丙酸10‑20份、钛酸四异丙基酯0.1‑0.3份、二甲苯120‑150份。该水性聚氨酯涂料的漆膜具有较高的光泽、硬度和较好的装饰性能，通过复合改性剂的添加，提高涂膜的附着力、干燥速率、漆膜硬度和耐水性，通过丙烯酸提高干燥性、填充性、透明度和光泽，而通过纳米银离子的设计，起到抗菌的作用，同时往涂料中加入环糊精包埋物，起到改善涂料刺鼻气味的作用。
Description
技术领域
本发明属于水性聚氨酯涂料技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯涂料。
背景技术
水性聚氨酯涂料以水性聚氨酯树脂为基料并以水为溶剂的一类涂料，以水代替有机溶剂作为分散介质，具有无污染、安全可靠的优点，水性聚氨酯涂料可以提高被涂覆产品的耐寒、耐热、耐日光老化、耐化学品腐蚀的性能。
目前，专利号为CN202110064700.7的发明专利公开了一种高附着性水性聚氨酯涂料，以聚四亚甲基醚二醇为主剂，以4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯为固化剂；所述水性聚氨酯涂料还包括麻风树油；其中：所述聚四亚甲基醚二醇与 4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯的质量比为1：(0.2-0.6)；所述麻风树油与4,4- 二环己基甲烷二异氰酸酯的质量比为(0.2-0.8)：1。其具有挥发性有机物含量低、附着性好、热稳定性好的优点，同时在各助剂的共同作用下进一步提高水性聚氨酯涂料的综合性能，但该水性聚氨酯涂料漆膜干得慢、硬度低、易回黏，且耐水性、耐溶剂性能和耐污性较差，并且水性聚氨酯涂料具有刺鼻的气味，不利于工人的施工。
因此，针对上述漆膜干得慢和具有刺鼻气味的问题，亟需得到解决，以改善水性聚氨酯涂料的使用场景。
发明内容
(1)要解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯涂料，该水性聚氨酯涂料旨在解决现有技术下漆膜干得慢、硬度低、易回黏，且耐水性、耐溶剂性能和耐污性较差，并且水性聚氨酯涂料具有刺鼻的气味，不利于工人的施工的技术问题。
(2)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种水性聚氨酯涂料，该水性聚氨酯涂料包括如下重量份的组分：新戊二醇140-170份、己二酸100-120份、苯偏三甲酸酐40-70份、二羟甲基丙酸10-20份、钛酸四异丙基酯0.1-0.3份、二甲苯120-150份、甲苯二异氰酸酯170-200份、10％磷酸甲苯液8-10份、50％苯酚甲苯液8-12份、甲苯二乙醇胺8-12份、三乙胺20-30份、乙二胺10-12 份、去离子水400-450份、复合改性剂3-5份、环糊精包埋物20-50份。
优选地，其还包括有聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物5-10份、钴5-10份、氟树脂30-50份、纳米银离子20-30份、丙酮380-420份和高锰酸钾3-5份。
优选地，所述复合改性剂包括有机硅、偶联剂和表面活性剂，且有机硅、偶联剂和表面活性剂的重量比为1：2：1，所述偶联剂为钛酸酯、硅烷、铝酸酯和锆氯酸盐中的任一种，所述表面活性剂为硬脂酸、高级磷酸酯盐、季铵盐、聚乙二醇和多元醇中的任一种。
优选地，所述环糊精包埋物包括精油和β环糊精，且精油和β环糊精的比例为1：7-10，所述精油为薰衣草精油、薄荷精油、玫瑰精油和香茅精油中的任意一种或多种。
本发明还提供一种水性聚氨酯涂料制备方法，其步骤如下：
步骤一：将丙酮中加入高锰酸钾回流，至紫色不褪为止，然后将丙酮蒸出，用无水碳酸钾干燥，过滤后蒸馏，收集55-57℃的馏分，得到无水丙酮，按比例将有机硅、偶联剂和表面活性剂混合得到复合改性剂；
步骤二：按比例取出精油和β环糊精备用，往β环糊精内加蒸馏水使其饱和，然后加热至65℃溶解β环糊精，冷却至常温后加入精油，搅拌30min，然后在2℃的环境下冷藏，然后过滤分离并干燥，得到环糊精包埋物；
步骤三：把新戊二醇、己二酸、苯偏三甲酸酐和二羟甲基丙酸加入反应釜中，并往反应釜中通入二氧化碳气体，搅拌升温至120℃后加入钛酸四异丙基酯，继续加热至180℃并保持，设定搅拌时间，搅拌后得到混合物一；
步骤四：从反应釜内取出少量混合物一测试其酸值和羟值，满足酸值和羟值条件后，直接进行下一步的操作；若否，则使混合物一在反应釜内继续搅拌 30min，然后再次重复取样测试，满足酸值和羟值条件后，进行下一步，若否，则重复以上操作，直至满足酸值和羟值条件后，进入下一步的操作；
步骤五：待反应釜内混合物一降温至130℃时加入二甲苯，搅拌5分钟后升温至160℃回流脱水，脱尽后，抽真空回收二甲苯；
步骤六：降温至80℃加入步骤一中的无水丙酮，保温在60℃，1h滴加甲苯二异氰酸酯，滴完后加入10％磷酸甲苯液，升温至70℃反应4-5h，然后加入50％苯酚甲苯液反应30min；
步骤七：往反应釜中加入甲苯二乙醇胺、三乙胺、乙二胺、去离子水、聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物、钴、氟树脂、复合改性剂、纳米银离子和环糊精包埋物，搅拌至透明后停止，然后微波干燥6-10min；
步骤八：降温至室温后过滤，得到成品。
优选地，所述步骤二中冷藏时间为12-14h。
优选地，所述步骤三中设定的搅拌时间为2h。
优选地，所述步骤四中满足酸值和羟值的条件是：酸值达到79mgKOH/g，且羟值达到79.5mgKOH/g。
优选地，所述步骤七中微波干燥的功率为3.4kW。
优选地，所述步骤八中过滤网的目数为100-250目。
(3)有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的水性聚氨酯涂料的漆膜具有较高的光泽、硬度和较好的装饰性能，通过复合改性剂的添加，提高涂膜的附着力、干燥速率、漆膜硬度和耐水性，通过丙烯酸提高干燥性、填充性、透明度和光泽，而通过纳米银离子的设计，起到抗菌的作用，同时往涂料中加入环糊精包埋物，起到改善涂料刺鼻气味的作用，使涂料发出淡淡的香味，且香味不容易挥发，留香时间长。
具体实施方式
本具体实施方式是水性聚氨酯涂料，该水性聚氨酯涂料包括如下重量份的组分：新戊二醇140-170份、己二酸100-120份、苯偏三甲酸酐40-70份、二羟甲基丙酸10-20份、钛酸四异丙基酯0.1-0.3份、二甲苯120-150份、甲苯二异氰酸酯170-200份、10％磷酸甲苯液8-10份、50％苯酚甲苯液8-12份、甲苯二乙醇胺8-12份、三乙胺20-30份、乙二胺10-12份、去离子水400-450份、复合改性剂3-5份、环糊精包埋物20-50份。
优选地，其还包括有聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物5-10份、钴5-10份、氟树脂30-50份、纳米银离子20-30份、丙酮380-420份和高锰酸钾3-5份。
优选地，所述复合改性剂包括有机硅、偶联剂和表面活性剂，且有机硅、偶联剂和表面活性剂的重量比为1：2：1，所述偶联剂为钛酸酯、硅烷、铝酸酯和锆氯酸盐中的任一种，所述表面活性剂为硬脂酸、高级磷酸酯盐、季铵盐、聚乙二醇和多元醇中的任一种。
优选地，所述环糊精包埋物包括精油和β环糊精，且精油和β环糊精的比例为1：7-10，所述精油为薰衣草精油、薄荷精油、玫瑰精油和香茅精油中的任意一种或多种。
实施例1
制备本技术方案的水性聚氨酯涂料步骤为：
步骤一：将丙酮350份中加入高锰酸钾4份回流，至紫色不褪为止，然后将丙酮蒸出，用无水碳酸钾干燥，过滤后蒸馏，收集55℃的馏分，得到无水丙酮，按1：2：1的比例将有机硅、偶联剂和表面活性剂混合得到复合改性剂；
步骤二：按1：7的比例取出精油和β环糊精备用，往β环糊精内加蒸馏水使其饱和，然后加热至65℃溶解β环糊精，冷却至常温后加入精油，搅拌30min，然后在2℃的环境下冷藏14h，然后过滤分离并干燥，得到环糊精包埋物；
步骤三：把新戊二醇150份、己二酸110份、苯偏三甲酸酐40份和二羟甲基丙酸15份加入反应釜中，并往反应釜中通入二氧化碳气体，搅拌升温至120℃后加入钛酸四异丙基酯0.1份，继续加热至180℃并保持，设定搅拌时间为2h，搅拌后得到混合物一；
步骤四：从反应釜内取出少量混合物一测试其酸值和羟值，满足酸值和羟值条件：酸值达到79mgKOH/g，且羟值达到79.5mgKOH/g后，直接进行下一步的操作；若否，则使混合物一在反应釜内继续搅拌30min，然后再次重复取样测试，满足酸值和羟值条件后，进行下一步，若否，则重复以上操作，直至满足酸值和羟值条件后，进入下一步的操作；
步骤五：待反应釜内混合物一降温至130℃时加入二甲苯140份，搅拌5分钟后升温至160℃回流脱水，脱尽后，抽真空回收二甲苯；
步骤六：降温至80℃加入步骤一中的无水丙酮，保温在60℃，1h滴加甲苯二异氰酸酯180份，滴完后加入10％磷酸甲苯液8份，升温至70℃反应4-5h，然后加入50％苯酚甲苯液10份反应30min；
步骤七：往反应釜中加入甲苯二乙醇胺8份、三乙胺20份、乙二胺12份、去离子水400份、聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物8份、钴8份、氟树脂35份、复合改性剂3份、纳米银离子20份和环糊精包埋物50份，搅拌至透明后停止，然后微波干燥6-10min，微波干燥的功率为3.4kW；
步骤八：降温至室温后过滤，得到成品，过滤网的目数为160目。
通过实施例1所得到的成品为透明液体，含少量微小气泡、有淡淡的香味，涂膜外观平整光滑，且干燥时间短，具有较好的防水效果。
实施例2
制备本技术方案的水性聚氨酯涂料步骤为：
步骤一：将丙酮380份中加入高锰酸钾5份回流，至紫色不褪为止，然后将丙酮蒸出，用无水碳酸钾干燥，过滤后蒸馏，收集56℃的馏分，得到无水丙酮，按1：2：1的比例将有机硅、偶联剂和表面活性剂混合得到复合改性剂；
步骤二：按1：10的比例取出精油和β环糊精备用，往β环糊精内加蒸馏水使其饱和，然后加热至65℃溶解β环糊精，冷却至常温后加入精油，搅拌 30min，然后在2℃的环境下冷藏12h，然后过滤分离并干燥，得到环糊精包埋物；
步骤三：把新戊二醇160份、己二酸100份、苯偏三甲酸酐50份和二羟甲基丙酸15份加入反应釜中，并往反应釜中通入二氧化碳气体，搅拌升温至120℃后加入钛酸四异丙基酯0.1份，继续加热至180℃并保持，设定搅拌时间为2h，搅拌后得到混合物一；
步骤四：从反应釜内取出少量混合物一测试其酸值和羟值，满足酸值和羟值条件：酸值达到79mgKOH/g，且羟值达到79.5mgKOH/g后，直接进行下一步的操作；若否，则使混合物一在反应釜内继续搅拌30min，然后再次重复取样测试，满足酸值和羟值条件后，进行下一步，若否，则重复以上操作，直至满足酸值和羟值条件后，进入下一步的操作；
步骤五：待反应釜内混合物一降温至130℃时加入二甲苯130份，搅拌5分钟后升温至160℃回流脱水，脱尽后，抽真空回收二甲苯；
步骤六：降温至80℃加入步骤一中的无水丙酮，保温在60℃，1h滴加甲苯二异氰酸酯180份，滴完后加入10％磷酸甲苯液8份，升温至70℃反应4-5h，然后加入50％苯酚甲苯液10份反应30min；
步骤七：往反应釜中加入甲苯二乙醇胺10份、三乙胺20份、乙二胺10份、去离子水430份、聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物8份、钴6份、氟树脂35份、复合改性剂3份、纳米银离子20份和环糊精包埋物50份，搅拌至透明后停止，然后微波干燥6-10min，微波干燥的功率为3.4kW；
步骤八：降温至室温后过滤，得到成品，过滤网的目数为180目。
通过实施例2所得到的成品为透明液体，不含气泡、有淡淡香味，涂膜外观平整光滑，且干燥时间较短，具有良好的防水效果。
实施例3
制备本技术方案的水性聚氨酯涂料步骤为：
步骤一：将丙酮350份中加入高锰酸钾4份回流，至紫色不褪为止，然后将丙酮蒸出，用无水碳酸钾干燥，过滤后蒸馏，收集57℃的馏分，得到无水丙酮，按1：2：1的比例将有机硅、偶联剂和表面活性剂混合得到复合改性剂；
步骤二：按1：8的比例取出精油和β环糊精备用，往β环糊精内加蒸馏水使其饱和，然后加热至65℃溶解β环糊精，冷却至常温后加入精油，搅拌30min，然后在2℃的环境下冷藏12h，然后过滤分离并干燥，得到环糊精包埋物；
步骤三：把新戊二醇160份、己二酸110份、苯偏三甲酸酐60份和二羟甲基丙酸15份加入反应釜中，并往反应釜中通入二氧化碳气体，搅拌升温至120℃后加入钛酸四异丙基酯0.2份，继续加热至180℃并保持，设定搅拌时间为2h，搅拌后得到混合物一；
步骤四：从反应釜内取出少量混合物一测试其酸值和羟值，满足酸值和羟值条件：酸值达到79mgKOH/g，且羟值达到79.5mgKOH/g后，直接进行下一步的操作；若否，则使混合物一在反应釜内继续搅拌30min，然后再次重复取样测试，满足酸值和羟值条件后，进行下一步，若否，则重复以上操作，直至满足酸值和羟值条件后，进入下一步的操作；
步骤五：待反应釜内混合物一降温至130℃时加入二甲苯140份，搅拌5分钟后升温至160℃回流脱水，脱尽后，抽真空回收二甲苯；
步骤六：降温至80℃加入步骤一中的无水丙酮，保温在60℃，1h滴加甲苯二异氰酸酯180份，滴完后加入10％磷酸甲苯液8份，升温至70℃反应4-5h，然后加入50％苯酚甲苯液8份反应30min；
步骤七：往反应釜中加入甲苯二乙醇胺10份、三乙胺20份、乙二胺12份、去离子水420份、聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物8份、钴10份、氟树脂45份、复合改性剂5份、纳米银离子30份和环糊精包埋物50份，搅拌至透明后停止，然后微波干燥6-10min，微波干燥的功率为3.4kW；
步骤八：降温至室温后过滤，得到成品，过滤网的目数为180目。
通过实施例3所得到的成品为透明液体，不含气泡、有淡淡的香味，涂膜外观平整光滑，且干燥时间非常短，具有较好的防水效果。
表1为该水性聚氨酯涂料各实施例性能测试详情表。
表1。
Claims (10)
1.一种水性聚氨酯涂料，该水性聚氨酯涂料包括如下重量份的组分：新戊二醇140-170份、己二酸100-120份、苯偏三甲酸酐40-70份、二羟甲基丙酸10-20份、钛酸四异丙基酯0.1-0.3份、二甲苯120-150份、甲苯二异氰酸酯170-200份、10％磷酸甲苯液8-10份、50％苯酚甲苯液8-12份、甲苯二乙醇胺8-12份、三乙胺20-30份、乙二胺10-12份、去离子水400-450份、复合改性剂3-5份、环糊精包埋物20-50份。
2.根据权利要求1所述的一种水性聚氨酯涂料，其特征在于，其还包括有聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物5-10份、钴5-10份、氟树脂30-50份、纳米银离子20-30份、丙酮380-420份和高锰酸钾3-5份。
3.根据权利要求2所述的一种水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述复合改性剂包括有机硅、偶联剂和表面活性剂，且有机硅、偶联剂和表面活性剂的重量比为1：2：1，所述偶联剂为钛酸酯、硅烷、铝酸酯和锆氯酸盐中的任一种，所述表面活性剂为硬脂酸、高级磷酸酯盐、季铵盐、聚乙二醇和多元醇中的任一种。
4.根据权利要求3所述的一种水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述环糊精包埋物包括精油和β环糊精，且精油和β环糊精的比例为1：7-10，所述精油为薰衣草精油、薄荷精油、玫瑰精油和香茅精油中的任意一种或多种。
5.一种根据权利要求4所述水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将丙酮中加入高锰酸钾回流，至紫色不褪为止，然后将丙酮蒸出，用无水碳酸钾干燥，过滤后蒸馏，收集55-57℃的馏分，得到无水丙酮，按比例将有机硅、偶联剂和表面活性剂混合得到复合改性剂；
步骤二：按比例取出精油和β环糊精备用，往β环糊精内加蒸馏水使其饱和，然后加热至65℃溶解β环糊精，冷却至常温后加入精油，搅拌30min，然后在2℃的环境下冷藏，然后过滤分离并干燥，得到环糊精包埋物；
步骤三：把新戊二醇、己二酸、苯偏三甲酸酐和二羟甲基丙酸加入反应釜中，并往反应釜中通入二氧化碳气体，搅拌升温至120℃后加入钛酸四异丙基酯，继续加热至180℃并保持，设定搅拌时间，搅拌后得到混合物一；
步骤四：从反应釜内取出少量混合物一测试其酸值和羟值，满足酸值和羟值条件后，直接进行下一步的操作；若否，则使混合物一在反应釜内继续搅拌30min，然后再次重复取样测试，满足酸值和羟值条件后，进行下一步，若否，则重复以上操作，直至满足酸值和羟值条件后，进入下一步的操作；
步骤五：待反应釜内混合物一降温至130℃时加入二甲苯，搅拌5分钟后升温至160℃回流脱水，脱尽后，抽真空回收二甲苯；
步骤六：降温至80℃加入步骤一中的无水丙酮，保温在60℃，1h滴加甲苯二异氰酸酯，滴完后加入10％磷酸甲苯液，升温至70℃反应4-5h，然后加入50％苯酚甲苯液反应30min；
步骤七：往反应釜中加入甲苯二乙醇胺、三乙胺、乙二胺、去离子水、聚硅氧烷-多烷氧基醚共聚物、钴、氟树脂、复合改性剂、纳米银离子和环糊精包埋物，搅拌至透明后停止，然后微波干燥6-10min；
步骤八：降温至室温后过滤，得到成品。
6.根据权利要求5所述的一种水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述步骤二中冷藏时间为12-14h。
7.根据权利要求5所述的一种水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述步骤三中设定的搅拌时间为2h。
8.根据权利要求5所述的一种水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述步骤四中满足酸值和羟值的条件是：酸值达到79mgKOH/g，且羟值达到79.5mgKOH/g。
9.根据权利要求5所述的一种水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述步骤七中微波干燥的功率为3.4kW。
10.根据权利要求5所述的一种水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述步骤八中过滤网的目数为100-250目。
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