CN115612361B - 一种适用于pvc结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及水性单组份涂料制备技术领域,尤其是一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料及其制备方法。一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料,主要是由以下重量份的原料制备而成:50份的水性组合物乳液、4.0‑4.2份的成膜助剂、0.8‑1.0份的消泡剂、0.1‑0.15份的润湿剂、0.6‑0.8份的pH调节剂、13‑14份的去离子水、1.2‑1.3份的增稠剂、0.95‑1.1份的哑粉、30‑32份白浆。本申请不仅具有优异的附着力,而且硬度较高,抗刮伤性、耐磨性较好、韧性较佳,不易开裂、耐候性好,使用寿命较为持久。
Description
技术领域
本申请涉及水性单组份涂料制备技术领域,尤其是涉及一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料及其制备方法。
背景技术
PVC百叶门窗的造型风格源于欧洲,风行欧美200余年。在欧美,PVC百叶窗(欧式透气窗)用量占窗饰品用量的60%以上,PVC百叶窗采用的传统涂料工艺以NC和PU涂装为主,但随着现在国内外环保法规越来越严格,水性涂装工艺由于其绿色环保的天然优势,越来越多地受到人们的青睐和认可。
水性涂料本身具有超强耐老化性,是PVC百叶门窗理想的环境友好型涂料。申请人实际涂装发现市售常规的水性涂料存在以下缺陷:PVC结皮发泡板材质窗帘叶片在制备过程中在表面光滑且会存在一层聚乙烯高分子蜡,导致水性单组份涂料无法提供优异的附着力,影响整体的涂装效果。
发明内容
为了解决上述技术问题,本申请提供了一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料及其制备方法。
第一方面,本申请提供的一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料,是通过以下技术方案得以实现的:
一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料,主要是由以下重量份的原料制备而成:
50份的水性乳液;
2-5份的成膜助剂;
0.8-1.0份的消泡剂;
0.1-0.15份的润湿剂;
0.5-1份的pH调节剂;
12-16份的去离子水;
1.2-1.5份的增稠剂;
0.8-1.2份的哑粉;
30-35份白浆;
所述水性乳液为水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液混合树脂乳液;
所述水性聚氨酯乳液占水性乳液总质量的30-60%;
所述调节剂为AMP-95、AMP-96、三乙醇胺中的一种或几种组合;
所述消泡剂为BYK022、BYK024、TEGO902W、TEGO810、TEGO825、TS-4481中的一种或几种组合;
所述成膜助剂为二丙二醇单甲醚、二丙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚中的一种或几种组合;
所述润湿剂为TEGO4100、BYK-346、BYK-3455、TEGO270、KL245中的一种或几种组合;所述增稠剂是羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、钙基钠基膨润土、蒙脱土、高岭土中的一种或几种组合。
通过采用上述技术方案,本申请不仅具有优异的附着力,而且硬度较高,抗刮伤性、耐磨性较好、韧性较佳,不易开裂、耐候性好,使用寿命较为持久。
优选的,主要是由以下重量份的原料制备而成:50份的水性组合物乳液、4.0-4.2份的成膜助剂、0.8-1.0份的消泡剂、0.1-0.15份的润湿剂、0.6-0.8份的pH调节剂、13-14份的去离子水、1.2-1.3份的增稠剂、0.95-1.1份的哑粉、30-32份白浆。
通过优化水性单组份涂料配比不仅可改善本申请的力学性能和抗刮伤性、耐候性,而且可降低本申请整体的生产成本,便于推广市场,获得市场认可。
优选的,所述水性聚氨酯乳液占水性乳液总质量的30%。
通过优化水性聚氨酯乳液和水性丙烯酸乳液的质量可更好的解决成本较高及粉料包裹性不佳导致的使用问题,使得本申请的生产成本较低,且具有优异的附着力,硬度较高,抗刮伤性、耐磨性较好、韧性较佳,不易开裂、耐候性好,使用寿命较为持久。
优选的,所述水性聚氨酯乳液主要是由以下原料制备而成:异氰酸酯组合物、多元醇、扩链剂、封端剂、成盐剂三乙醇胺、助溶剂丙酮、去离子水、辛癸酸铋;所述异氰酸酯组合物是由HDI、H12MDI、MDI-50构成,HDI、H12MDI、MDI-50的摩尔比为6:2:(1-2);所述扩链剂为DMPA、1,6-己二醇搭配1,5-戊二醇、1,4-丁二醇、乙二胺、二甲基乙醇胺中的至少一种;所述多元醇是由重均分子量2000-3000的己内酯型聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321;所述己内酯型聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、反应性硅酮FM-3321的摩尔比为6:(2-3):(1-2);所述多元醇的摩尔量于扩链剂摩尔量之比控制在(0.28-0.40):1;所述异氰酸酯组合物中-NCO摩尔量是多元醇、扩链剂、封端剂中活性官能团总摩尔量的0.98-0.99倍。
通过采用上述技术方案,可制备得到具有优良附着力、柔韧性、力学性能且兼具良好的抗划伤性、耐磨性、耐候性的水性聚氨酯乳液。
优选的,所述封端剂为丙烯酸基封端剂、酰亚胺封端剂中的至少一种;所述丙烯酸基封端剂为丙烯酸-β-羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯中的至少一种;所述酰亚胺封端剂为丁二酰亚胺、马来酰亚胺、1,2-环戊二甲酰亚胺中的至少一种。
通过采用上述技术方案,可进一步改善本申请的附着力性能且保证本申请耐候性。
优选的,当封端剂为丙烯酸基封端剂,则封端剂的摩尔量是多元醇和扩链剂总摩尔量的0.08-0.16倍;当封端剂为酰亚胺封端剂,则酰亚胺封端剂的摩尔量是多元醇和扩链剂总摩尔量的0.04-0.08倍;当封端剂是由丙烯酸基封端剂、酰亚胺封端剂构成,且丙烯酸基封端剂、酰亚胺封端剂的摩尔比为2:(1-2),则封端剂的摩尔量是多元醇和扩链剂总摩尔量的0.10-0.12倍。
通过采用上述技术方案,保证本申请耐候性的前提下,进一步改善本申请的附着力性能,同时降低整体的生产成本。
优选的,所述水性聚氨酯乳液的制备方法,包括以下步骤:步骤一,将多元醇、异氰酸酯组合物、辛癸酸铋混合均匀,在85-90℃下反应2-3h;步骤二,加入扩链剂、占丙酮总质量20-30%的助溶剂丙酮,在80-85℃反应100-110min,再加入封端剂反应10-20min,消耗体系中-NCO;步骤三,将剩余的丙酮至少分三次加入稀释,控制黏度在4000-6000mPa.s之间;步骤四,降温至40℃,加入成盐剂三乙醇胺中和2-4min;步骤五,加入去离子水,高速剪切分散10-15min;步骤六,蒸馏脱除丙酮,得成品水性聚氨酯乳液。
通过采用上述技术方案,本申请的制备方法相对简单,便于工业化生产。
优选的,所述哑粉为ACEMATT 790哑粉、ACEMATT OK520消光剂、TT3300消光粉、东曹Nipsil E-200A、E-220A、K-500、E-170、E-1009、E-1011消光粉中的一种或几种组合。
通过采用上述技术方案,在保证本申请的附着力的前提下,使得所形成的漆膜表面具有哑光效果,同时可改善本申请的耐磨性、抗划伤性能。
优选的,所述白浆主要是由无机填料、偶联剂、分散剂、去离子水通过研磨分散制成;所述白浆中无机填料质量占白浆总质量的40-60%;所述偶联剂占白浆总质量的3-6%;所述分散剂占白浆总质量的1-4%;所述无机填料为钛白粉搭配碳酸钙、硫酸钡、白炭黑、硅酸铝、氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、磷酸二氢钾MKP、纳米氮化铝、纳米氮化硅、二硅化锆中的至少一种。
通过采用上述技术方案,在保证本申请的附着力的前提下,改善本申请所成漆膜的柔韧性、力学强度、耐磨性、抗划伤性能。
第二方面,本申请提供的一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料的制备方法,是通过以下技术方案得以实现的:
一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,将水性聚氨酯乳液和水性丙烯酸乳液按配比混合均匀,加入计量准确的消泡剂,以400-600rpm搅拌5-10min;
步骤二,加入计量准确的成膜助剂、润湿剂、占增稠剂总质量20-30%的增稠剂、占去离子水总质量40-50%的去离子水,调整转速为800-1000rpm,高速分散30-40min,100um湿膜制备器刮玻璃板无缩孔,得细度<20um的半成品涂料;
步骤三,向步骤二中的半成品涂料中加入计量准确的哑粉,采用占去离子水总质量5-15%的去离子水清洗分散轴和分散盘,然后再调整转速1200-1400rpm下分散20-25min,100um湿膜制备器刮玻璃板确认缩孔和细度;
步骤四,调整转速至500-600rpm,依次加入剩余的增稠剂、计量准确的白浆、剩余的去离子水,搅拌10-15min后,得成品水性单组份涂料。
通过采用上述技术方案,本申请的制备方法具有工艺简单,生产成本低,并能适合于大规模生产的特点。
综上所述,本申请具有以下优点:
1、本申请不仅具有优异的附着力,而且硬度较高,抗刮伤性、耐磨性较好、韧性较佳,不易开裂、耐候性好,使用寿命较为持久。
2、本申请的制备方法具有工艺简单,生产成本低,并能适合于大规模生产的特点。
具体实施方式
以下结合对比例和实施例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:100.91g的HDI、52.46g的H12MDI、45.05g的MDI-50、26.2g的DMPA、34.62g的1,6-己二醇、17.61g的乙二胺、262.5g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、183.75g聚四氢呋喃醚二醇搭配、131.25g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、0.78g的马来酰亚胺、1.2g的1,2-环戊二甲酰亚胺、30g三乙醇胺、320g丙酮、0.32g辛癸酸铋、880g去离子水、10g抗氧剂1010。
水性聚氨酯乳液的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,将262.5g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、183.75g聚四氢呋喃醚二醇搭配、131.25g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、100.91g的HDI、52.46g的H12MDI、45.05g的MDI-50、0.32g辛癸酸铋混合均匀,在85-90℃下反应2.0h;
步骤二,加入26.2g的DMPA、34.62g的1,6-己二醇、17.61g的乙二胺、70g的丙酮,在80-85℃反应105min,再加入0.78g的马来酰亚胺、1.2g的1,2-环戊二甲酰亚胺,于80-85℃反应20min,检测体系中的-NCO,若-NCO消耗尽则进行下一步操作,若体系中存在-NCO则滴加1,2-环戊二甲酰亚胺,反应直至体系中-NCO含量为零;
步骤三,将250g丙酮分五次加入稀释,加入间隔时间为200s,控制黏度在6000±mPa.s之间;
步骤四,降温至40℃,加入30g三乙醇胺中和200s;
步骤五,加入880g的去离子水和10g的抗氧剂1010,高速剪切分散15min;
步骤六,蒸馏脱除丙酮,得成品水性聚氨酯乳液,固含量控制在45-50%。
制备例2
制备例2与制备例1的区别在于:
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:100.91g的HDI、52.46g的H12MDI、45.05g的MDI-50、23.14g的DMPA、30.58g的1,6-己二醇、15.55g的乙二胺、331.24g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、231.87g聚四氢呋喃醚二醇搭配、165.32g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、2.09g的马来酰亚胺、3.24g的1,2-环戊二甲酰亚胺、35.71g三乙醇胺、380g丙酮、0.38g辛癸酸铋、1050g去离子水、11.9g抗氧剂1010。
制备例3
制备例3与制备例1的区别在于:
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:100.91g的HDI、52.46g的H12MDI、45.05g的MDI-50、24.68g的DMPA、32.61g的1,6-己二醇、16.59g的乙二胺、282.60g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、197.82g聚四氢呋喃醚二醇搭配、141.30g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、1.89g的马来酰亚胺、2.92g的1,2-环戊二甲酰亚胺、32.61g三乙醇胺、350g丙酮、0.35g辛癸酸铋、960g去离子水、10.9g抗氧剂1010。
制备例4
制备例4与制备例1的区别在于:
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:100.91g的HDI、52.46g的H12MDI、45.05g的MDI-50、24.68g的DMPA、32.61g的1,6-己二醇、16.59g的乙二胺、282.60g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、197.82g聚四氢呋喃醚二醇搭配、141.30g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、4.87g的1,2-环戊二甲酰亚胺、32.66g三乙醇胺、350g丙酮、0.35g辛癸酸铋、960g去离子水、11.0g抗氧剂1010。
制备例5
制备例5与制备例1的区别在于:
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:100.91g的HDI、52.46g的H12MDI、45.05g的MDI-50、24.68g的DMPA、32.61g的1,6-己二醇、16.59g的乙二胺、282.6g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、282.6g聚四氢呋喃醚二醇搭配、1.89g的马来酰亚胺、2.92g的1,2-环戊二甲酰亚胺、31.05g三乙醇胺、335g丙酮、0.33g辛癸酸铋、915g去离子水、10.38g抗氧剂1010。
制备例6
制备例6与制备例1的区别在于:
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:100.91g的HDI、52.46g的H12MDI、45.05g的MDI-50、24.68g的DMPA、32.61g的1,6-己二醇、16.59g的乙二胺、282.60g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、197.82g聚四氢呋喃醚二醇搭配、141.30g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、2.92的乙二胺、32.6g三乙醇胺、350g丙酮、0.35g辛癸酸铋、960g去离子水、10.9g抗氧剂1010。
制备例7
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:101.43g的HDI、52.73g的H12MDI、45.28g的MDI-50、25.62g的DMPA、33.86g的1,6-己二醇、17.22g的乙二胺、256.76g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、166.9g聚四氢呋喃醚二醇搭配、149.78g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、1.52g的丙烯酸-β-羟乙酯、1.14g的丙烯酸-β-羟丙酯、30g三乙醇胺、320g丙酮、0.32g辛癸酸铋、880g去离子水、10g抗氧剂1010。
水性聚氨酯乳液的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,将256.76g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、166.9g聚四氢呋喃醚二醇搭配、149.78g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、101.43g的HDI、52.73g的H12MDI、45.28g的MDI-50、0.32g辛癸酸铋混合均匀,在85-90℃下反应2.0h;
步骤二,加入25.62g的DMPA、33.86g的1,6-己二醇、17.22g的乙二胺、70g的丙酮,在80-85℃反应105min,再加入1.52g的丙烯酸-β-羟乙酯、1.14g的丙烯酸-β-羟丙酯,于80-85℃反应20min,检测体系中的-NCO,若-NCO消耗尽则进行下一步操作,若体系中存在-NCO则滴加丙烯酸-β-羟丙酯,反应直至体系中-NCO含量为零;
步骤三,将250g丙酮分五次加入稀释,加入间隔时间为200s,控制黏度在6000±mPa.s之间;
步骤四,降温至40℃,加入30g三乙醇胺中和200s;
步骤五,加入880g的去离子水和10g的抗氧剂1010,高速剪切分散15min;
步骤六,蒸馏脱除丙酮,得成品水性聚氨酯乳液,固含量控制在45-50%。
制备例8
制备例8与制备例7的区别在于:
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:101.43g的HDI、52.73g的H12MDI、45.28g的MDI-50、22.93g的DMPA、30.30g的1,6-己二醇、15.41g的乙二胺、328.21g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、213.33g聚四氢呋喃醚二醇搭配、191.45g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、2.98g的丙烯酸-β-羟乙酯、2.22g的丙烯酸-β-羟丙酯、35.42g三乙醇胺、377.8g丙酮、0.38g辛癸酸铋、1040g去离子水、11.8g抗氧剂1010。
制备例9
制备例9与制备例7的区别在于:
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:101.43g的HDI、52.73g的H12MDI、45.28g的MDI-50、23.2g的DMPA、30.67g的1,6-己二醇、15.60g的乙二胺、265.74g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、172.73g聚四氢呋喃醚二醇搭配、155.02g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、6.03g的丙烯酸-β-羟乙酯、4.50g的丙烯酸-β-羟丙酯、30.72g三乙醇胺、327.8g丙酮、0.33g辛癸酸铋、902g去离子水、10.25g抗氧剂1010。
制备例10
制备例10与制备例7的区别在于:
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:101.43g的HDI、52.73g的H12MDI、45.28g的MDI-50、23.2g的DMPA、30.67g的1,6-己二醇、15.60g的乙二胺、265.74g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、172.73g聚四氢呋喃醚二醇搭配、155.02g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、11.26g的丙烯酸-β-羟丙酯、30.72g三乙醇胺、327.8g丙酮、0.33g辛癸酸铋、902g去离子水、10.25g抗氧剂1010。
制备例11
制备例11与制备例7的区别在于:
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:101.43g的HDI、52.73g的H12MDI、45.28g的MDI-50、23.2g的DMPA、30.67g的1,6-己二醇、15.60g的乙二胺、265.74g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、265.80g聚四氢呋喃醚二醇搭配、6.03g的丙烯酸-β-羟乙酯、4.50g的丙烯酸-β-羟丙酯、28.55g三乙醇胺、305g丙酮、0.32g辛癸酸铋、840g去离子水、9.52g抗氧剂1010。
制备例12
制备例12与制备例7的区别在于:
水性聚氨酯乳液是由以下原料制备而成:101.43g的HDI、52.73g的H12MDI、45.28g的MDI-50、23.2g的DMPA、30.67g的1,6-己二醇、15.60g的乙二胺、265.74g重均分子量2000的己内酯型聚碳酸酯二醇、172.73g聚四氢呋喃醚二醇搭配、155.02g分子量5000的两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321、5.32g的乙二胺、30.54g三乙醇胺、325g丙酮、0.33g辛癸酸铋、900g去离子水、10.18g抗氧剂1010。
实施例
实施例1
本申请公开的一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料,是由以下重量份的原料制备而成:15份制备例2中的水性聚氨酯乳液、35份水性丙烯酸乳液;4份的成膜助剂-二丙二醇单丁醚;0.8份的消泡剂TEGO902W;0.1份的润湿剂-TEGO4100;0.6份的pH调节剂AMP-95;13份的去离子水;1.2份的增稠剂-羟乙基纤维素;1份的东曹Nipsil E-1011消光粉;30份的白浆。
白浆是由无机填料、偶联剂、分散剂、去离子水通过研磨分散制成。白浆中无机填料质量占白浆总质量的50%,无机填料是由钛白粉、纳米碳酸钙、硫酸钡构成,钛白粉、纳米碳酸钙、硫酸钡为2:1:1。偶联剂为KH550,KH550偶联剂占白浆总质量的4%。分散剂为水性非离子表面活性剂RK-8303,分散剂占白浆总质量的2.5%。
一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料的制备方法,包括以下步骤:
步骤一,水性聚氨酯乳液和水性丙烯酸乳液的制备;其中,水性聚氨酯乳液的制备参见制备例2;
白浆的制备,将250g钛白粉、125g纳米碳酸钙、125g硫酸钡混合均匀后加入磨机中,将40gKH550偶联剂通过定量泵均匀滴加至磨机中,同时进行研磨及表面处理,得改性无机填料,将所得改性无机填料与25g水性非离子表面活性剂RK-8303、435g去离子水置于高速分散釜中,混合均匀得成品白浆;
步骤二,将150g制备例2的水性聚氨酯丙烯酸乳液和350g水性丙烯酸乳液按配比混合均匀,加入8g的消泡剂TEGO902W,以600rpm搅拌10min;
步骤三,加入40g的成膜助剂-二丙二醇单丁醚、1g的润湿剂-TEGO4100、2g羟乙基纤维素、50g的去离子水,调整转速为1000rpm,高速分散30min,100um湿膜制备器刮玻璃板无缩孔,得细度<20um的半成品涂料;
步骤四,向步骤二中的半成品涂料中加入10g东曹Nipsil E-1011消光粉,10g的去离子水清洗分散轴和分散盘,然后再调整转速1400rpm下分散20min,100um湿膜制备器刮玻璃板确认缩孔和细度
步骤五,调整转速至600rpm,依次加入剩余11g的增稠剂、300g步骤一中制备的白浆、剩余70g的去离子水,搅拌15min后,得成品水性单组份涂料。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在:15份制备例2中的水性聚氨酯乳液、35份水性丙烯酸乳液替换为20份制备例2中的水性聚氨酯乳液、30份水性丙烯酸乳液。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在:15份制备例2中的水性聚氨酯乳液、35份水性丙烯酸乳液替换为25份制备例2中的水性聚氨酯乳液、25份水性丙烯酸乳液。
实施例4
实施例4与实施例1的区别在:15份制备例2中的水性聚氨酯乳液、35份水性丙烯酸乳液替换为30份制备例2中的水性聚氨酯乳液、20份水性丙烯酸乳液。
实施例5
实施例5与实施例1的区别在:制备例2中的水性聚氨酯乳液替换为制备例3中的水性聚氨酯乳液。
实施例6
实施例6与实施例1的区别在:制备例2中的水性聚氨酯乳液替换为制备例4中的水性聚氨酯乳液。
实施例7
实施例7与实施例1的区别在:制备例2中的水性聚氨酯乳液替换为制备例8中的水性聚氨酯乳液。
实施例8
实施例8与实施例1的区别在:制备例2中的水性聚氨酯乳液替换为制备例9中的水性聚氨酯乳液。
实施例9
实施例9与实施例1的区别在:制备例2中的水性聚氨酯乳液替换为制备例10中的水性聚氨酯乳液。
实施例10
实施例10与实施例1的区别在:白浆是由无机填料、偶联剂、分散剂、去离子水通过研磨分散制成。白浆中无机填料质量占白浆总质量的50%,无机填料是由钛白粉(CAS:13463-67-7)、纳米碳酸钙(盛朗白石,纳米碳酸钙CCR-100)、纳米氮化铝(平均粒径500nm,六方晶型,比表面积,12.9m2/g,体积密度1.15g/cm3)构成,钛白粉、纳米碳酸钙、纳米氮化铝为2:1:1。偶联剂为KH550氨基硅烷和异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯,KH550氨基硅烷占白浆总质量的3%,异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯占白浆总质量的1%。分散剂为水性非离子表面活性剂RK-8303,分散剂占白浆总质量的2.5%。
实施例11
实施例11与实施例1的区别在:白浆是由无机填料、偶联剂、分散剂、去离子水通过研磨分散制成。白浆中无机填料质量占白浆总质量的50%,无机填料是由钛白粉、纳米碳酸钙、纳米氮化铝、二硅化锆(平均粒径1-3um,比表面积11.67m2/g,体积密度2.57g/cm3,正方晶型)、氧化锌晶须构成,钛白粉、纳米碳酸钙、纳米氮化铝、二硅化锆、氧化锌晶须为2:1.2:1:0.6:0.2。偶联剂为KH550氨基硅烷和异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯,KH550氨基硅烷占白浆总质量的3%,异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯占白浆总质量的1%。分散剂为水性非离子表面活性剂RK-8303,分散剂占白浆总质量的2.5%。
实施例12
实施例12与实施例11的区别在:
15份制备例2中的水性聚氨酯乳液、35份水性丙烯酸乳液替换为6份制备例3中的水性聚氨酯乳液、9份制备例9中的水性聚氨酯乳液、35份水性丙烯酸乳液。
对比例
对比例1与实施例1的区别在:15份制备例2中的水性聚氨酯乳液、35份水性丙烯酸乳液替换为45份制备例2中的水性聚氨酯乳液、5份制备例8中的水性丙烯酸乳液。
对比例2与实施例1的区别在:15份制备例2中的水性聚氨酯乳液、35份水性丙烯酸乳液替换为10份制备例2中的水性聚氨酯乳液、40份制备例8中的水性丙烯酸乳液。
对比例3与实施例1的区别在:制备例2中的水性聚氨酯乳液替换为制备例1中的水性聚氨酯乳液。
对比例4与实施例1的区别在:制备例2中的水性聚氨酯乳液替换为制备例5中的水性聚氨酯乳液。
对比例5与实施例1的区别在:制备例2中的水性聚氨酯乳液替换为制备例6中的水性聚氨酯乳液对比例6与实施例1的区别在:制备例8中的水性丙烯酸乳液替换为制备例7中的水性丙烯酸乳液。
对比例7与实施例1的区别在:制备例8中的水性丙烯酸乳液替换为制备例11中的水性丙烯酸乳液。
对比例8与实施例1的区别在:制备例8中的水性丙烯酸乳液替换为制备例12中的水性丙烯酸乳液。
对比例9与实施例1的区别在:无机填料仅为钛白粉。
性能检测试验
检测方法/试验方法
1、耐光性测试:氙灯测试按照ISO 105-B06进行测试。
2、耐磨性测试:按照GMW 3208-2012旋转磨损试验测试。
3、耐候-耐光-JungleTest:将在实施例1-12和对比例1-8分别放置于80℃和75%湿度的环境下400小时后,在25℃下,弯折10万次观察是否开裂;在-20℃,弯折2万次观察是否开裂。
4、漆膜硬度测试:采用GB/T6739-2006《涂膜硬度铅笔测定法》进行测试。
数据分析
表1是实施例1-4和对比例1-2的测试参数
表2是实施例1-4和对比例1-2形成漆膜的测试参数
结合实施例1-12和对比例1-9并结合表1-2可以看出,实施例1-4和对比例2中制备的水性单组分涂料的粘度、细度、表干、实干、遮盖力、热储稳定性、粉料包裹性、附着力、厚涂抗开裂性均符合检测标准,但对比例1中的制备的水性单组分涂料的粉料包裹性出现分层,且本申请中的水性聚氨酯乳液成本高,因此,在保证本申请技术效果的前提下,水性聚氨酯乳液占水性乳液总质量的30-60%为宜。综合成本和本申请的技术效果的前提下,最佳方案为:水性聚氨酯乳液占水性乳液总质量的30%。
结合实施例1-12和对比例1-9并结合表1-2可以看出,对比例2中制备的水性单组分涂料形成的漆膜的抗弯折性能、耐磨性、耐光性、漆膜硬度低于实施例1-4和对比例1,因此,水性聚氨酯乳液占水性乳液总质量的30%以上,可保证本申请的抗弯折性能、耐磨性、耐光性、漆膜硬度。此外,实施例1-4和对比例1中制备的水性单组分涂料形成的漆膜具有较好的抗弯折性能、耐磨性、耐光性、漆膜硬度较高、耐划伤性较好,但是结合表1可知,对比例1的粉料包裹性易出现分层,因此,水性聚氨酯乳液占水性乳液总质量的30-60%为宜,综合成本和本申请的技术效果的前提下,最佳方案为:水性聚氨酯乳液占水性乳液总质量的30%。
表3是实施例1、5-6和对比例3-5的测试参数
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表4是实施例1、5-6和对比例3-5形成的漆膜测试参数
结合实施例1-12和对比例1-9并结合表3-4可以看出,对比例3和5中的附着力相对实施例1、对比例4和实施例5-6较差;实施例1、对比例4和实施例5-6中制备的水性单组分涂料的粘度、细度、表干、实干、遮盖力、热储稳定性、粉料包裹性、附着力、厚涂抗开裂性均符合检测标准,但是结合表4,对比例4的抗弯折性能相对较差,柔韧性相对较差,因此,采用制备例2-4中的水性聚氨酯乳液制备的水性单组分涂料品质较佳。
表5是实施例7-9和对比例6-8的测试参数
表6是实施例7-9和对比例6-8形成的漆膜测试参数
结合实施例1-12和对比例1-9并结合表5-6可以看出,对比例6和8中的附着力相对对比例7和实施例7-9较差;对比例7和实施例7-9中制备的水性单组分涂料的粘度、细度、表干、实干、遮盖力、热储稳定性、粉料包裹性、附着力、厚涂抗开裂性均符合检测标准,但是结合表6,对比例7的抗弯折性能相对较差,柔韧性相对较差,因此,采用制备例8-10中的水性聚氨酯乳液制备的水性单组分涂料品质较佳。
表7是实施例1、10-12和对比例9的测试参数
表8是实施例1、10-12和对比例9形成的漆膜测试参数
结合实施例1-12和对比例1-9并结合表7-8可以看出,实施例1、11-12和对比例9的粘度、细度、表干、实干、遮盖力、热储稳定性、粉料包裹性、附着力、厚涂抗开裂性均符合检测标准,但是对比例9中的耐光性、耐磨性低于实施例1、11-12,因此,采用无机填料为钛白粉搭配碳酸钙、硫酸钡、白炭黑、硅酸铝、氧化铝、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化镁、磷酸二氢钾MKP、纳米氮化铝、纳米氮化硅、二硅化锆中的至少一种制备的的水性单组分涂料形成漆膜具有较好的抗弯折性能、耐磨性、耐光性、漆膜硬度较高、耐划伤性较好。
结合实施例1-12和对比例1-9并结合表8可以看出,实施例10中的抗弯折性能比实施例1好,且从4H铅笔划痕深度从深至浅排名来看,实施例10中的抗划伤效果也好于实施例1,因此,钛白粉、纳米碳酸钙、纳米氮化铝构成的无机填料可改善本申请所形成漆膜的抗弯折性能、抗划伤效果。
结合实施例1-12和对比例1-9并结合表8可以看出,实施例12中的抗弯折性能好于实施例11好于实施例10好于实施例1,且从4H铅笔划痕深度从深至浅排名来看,实施例12中的抗划伤效果好于实施例11好于实施例10好于实施例1,因此,钛白粉、纳米碳酸钙、纳米氮化铝、二硅化锆、氧化锌晶须构成的无机填料经过KH550氨基硅烷和异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯复配处理使用,可更好改善所形成漆膜的抗弯折性能、抗划伤效果。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (4)
1.一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料,其特征在于:主要是由以下重量份的原料制备而成:
50份的水性乳液;
4.0-4.2份的成膜助剂;
0.8-1.0份的消泡剂;
0.1-0.15份的润湿剂;
0.6-0.8份的pH调节剂;
13-14份的去离子水;
1.2-1.3份的增稠剂;
0.95-1.1份的哑粉;
30-32份白浆;
所述水性乳液为水性聚氨酯乳液、水性丙烯酸乳液混合树脂乳液;
所述水性聚氨酯乳液占水性乳液总质量的30%;
所述pH调节剂为AMP-95、AMP-96、三乙醇胺中的一种或几种组合;
所述消泡剂为BYK022、BYK024、TEGO902W、TEGO810、TEGO825、TS-4481中的一种或几种组合;
所述成膜助剂为二丙二醇单甲醚、二丙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚中的一种或几种组合;
所述润湿剂为TEGO4100、BYK-346、BYK-3455、TEGO270、KL245中的一种或几种组合;所述增稠剂是羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、钙基钠基膨润土、蒙脱土、高岭土中的一种或几种组合;
所述水性聚氨酯乳液主要是由以下原料制备而成:异氰酸酯组合物、多元醇、扩链剂、封端剂、成盐剂三乙醇胺、助溶剂丙酮、去离子水、辛癸酸铋;所述异氰酸酯组合物是由HDI、H12MDI、MDI-50构成,HDI、H12MDI、MDI-50的摩尔比为6:2:(1-2);所述扩链剂为DMPA、1,6-己二醇搭配1,5-戊二醇、1,4-丁二醇、乙二胺、二甲基乙醇胺中的至少一种;
所述多元醇是由己内酯型聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、两端带有胺基的反应性硅酮FM-3321组成;所述己内酯型聚碳酸酯二醇的重均分子量为2000-3000;所述己内酯型聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、反应性硅酮FM-3321的摩尔比为6:(2-3):(1-2);所述多元醇的摩尔量与扩链剂摩尔量之比控制在(0.28-0.40):1;所述异氰酸酯组合物中-NCO摩尔量是多元醇、扩链剂、封端剂中活性官能团总摩尔量的0.98-0.99倍;
所述封端剂为丙烯酸基封端剂、酰亚胺封端剂中的至少一种;所述丙烯酸基封端剂为丙烯酸-β-羟乙酯、甲基丙烯酸-β-羟乙酯、丙烯酸-β-羟丙酯中的至少一种;所述酰亚胺封端剂为丁二酰亚胺、马来酰亚胺、1,2-环戊二甲酰亚胺中的至少一种;当封端剂为丙烯酸基封端剂,则封端剂的摩尔量是多元醇和扩链剂总摩尔量的0.08-0.16倍;当封端剂为酰亚胺封端剂,则酰亚胺封端剂的摩尔量是多元醇和扩链剂总摩尔量的0.04-0.08倍;当封端剂是由丙烯酸基封端剂、酰亚胺封端剂构成,且丙烯酸基封端剂、酰亚胺封端剂的摩尔比为2:(1-2),则封端剂的摩尔量是多元醇和扩链剂总摩尔量的0.10-0.12倍;
所述水性聚氨酯乳液的制备方法,包括以下步骤:步骤一,将多元醇、异氰酸酯组合物、辛癸酸铋混合均匀,在85-90℃下反应2-3h;步骤二,加入扩链剂、占丙酮总质量20-30%的助溶剂丙酮,在80-85℃反应100-110min,再加入封端剂反应10-20min,消耗体系中-NCO;步骤三,将剩余的丙酮至少分三次加入稀释,控制黏度在4000-6000mPa.s之间;步骤四,降温至40℃,加入成盐剂三乙醇胺中和2-4min;步骤五,加入去离子水,高速剪切分散10-15min;步骤六,蒸馏脱除丙酮,得成品水性聚氨酯乳液。
2.根据权利要求1所述的一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料,其特征在于:所述哑粉为ACEMATT 790哑粉、ACEMATT OK520消光剂、TT3300消光粉、东曹NipsilE-200A、E-220A、K-500、E-170、E-1009、E-1011消光粉中的一种或几种组合。
3.根据权利要求1所述的一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料,其特征在于:所述白浆主要是由无机填料、偶联剂、分散剂、去离子水通过研磨分散制成;所述白浆中无机填料质量占白浆总质量的40-60%;所述偶联剂占白浆总质量的3-6%;所述分散剂占白浆总质量的1-4%;所述无机填料为钛白粉搭配碳酸钙、硫酸钡、纳米氮化铝、纳米氮化硅、二硅化锆中的至少一种。
4.权利要求1-3中任一项所述的一种适用于PVC结皮发泡板材质窗帘叶片的水性单组份涂料的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一,将水性聚氨酯乳液和水性丙烯酸乳液按配比混合均匀,加入计量准确的消泡剂,以400-600rpm搅拌5-10min;
步骤二,加入计量准确的成膜助剂、润湿剂、占增稠剂总质量20-30%的增稠剂、占去离子水总质量40-50%的去离子水,调整转速为800-1000rpm,高速分散30-40min,100um湿膜制备器刮玻璃板无缩孔,得细度<20um的半成品涂料;
步骤三,向步骤二中的半成品涂料中加入计量准确的哑粉,采用占去离子水总质量5-15%的去离子水清洗分散轴和分散盘,然后再调整转速1200-1400rpm下分散20-25min,100um湿膜制备器刮玻璃板确认缩孔和细度;
步骤四,调整转速至500-600rpm,依次加入剩余的增稠剂、计量准确的白浆、剩余的去离子水,搅拌10-15min后,得成品水性单组份涂料。
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