CN116376426A - 一种茶盘水性涂料组合物 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及水性涂料技术领域，具体提供一种茶盘水性涂料组合物，按100%重量计，原料组分包含：65‑92%核壳型聚氨酯丙烯酸乳液、0.3‑8%羧基聚硅氧烷乳液、3‑10%成膜助剂、0.3‑0.8%润湿剂、0.3‑0.8%流平剂、0.5‑1%消泡剂。本申请在水性涂料组合物中加入羧基聚硅氧烷，羧基可以参与固化交联，提高交联密度和附着性，聚硅氧烷柔韧性可以提高冲击性。本申请的水性涂料组合物具有较好的耐水性、附着性、硬度等，适合用于茶盘的涂装。
Description
技术领域
本申请涉及水性涂料技术领域，具体地，涉及一种产品水性涂料组合物。
背景技术
茶盘是泡茶的必备工具，通常在茶盘表面涂装一层PU油性涂料。茶盘在使用一段时间后会出现茶渍水渍、划痕损伤、慢慢变得老旧暗淡，甚至长期被热水浸泡、漆面开裂。采用水性涂料进行翻新既经济实惠又能让茶盘焕然一新。
但现有的水性涂料对PU底材的附着性不好，需要增加打磨工艺，而且耐水性差，遇水后容易发白。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供一种茶盘水性涂料组合物。
本申请采用如下的技术方案：
一种茶盘水性涂料组合物，按100％重量计，原料组分包含：65-92％核壳型聚氨酯丙烯酸乳液、0.3-8％羧基聚硅氧烷乳液、3-10％成膜助剂、0.3-0.8％润湿剂、0.3-0.8％流平剂、0.5-1％消泡剂。
优选的，所述核壳型聚氨酯丙烯酸乳液的固含量为40-70wt％。
优选的，所述羧基聚硅氧烷乳液的固含量为10-50wt％。
优选的，所述羧基聚硅氧烷乳液中羧基聚硅氧烷的通式为R1Me2SiO(SiOMe2)a(SiOMeR2)b(SiOMeR3)cSiMe2R1，其中，Me代表甲基，R1选自羟基、C1-C18烷基或C3-C18取代烷基，R2选自C1-C18烷基、C3-C10非羧基取代烷基或C6-C18芳香基，R3选自-CH2CH2CH2NHCOCH＝CHCOOH、-CH2CH2CH2NHCOCHR4CHR5COOH、-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCH＝CHCOOH或-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCHR6CHR7COOH，a＝20-200，b＝0-40，c＝3-10，R4、R5、R6和R7独自的选自H或C1-C4烷基。
更优选的，所述R2选自C12-C18烷基，所述b＝10-40。
更优选的，所述R1选自C12-C18烷基。
优选的，所述羧基聚硅氧烷乳液中羧基聚硅氧烷的通式为R8Me2SiO(SiOMe2)x(SiOMeR9)ySiMe2R8，其中，R8选自-CH2CH2CH2NHCOCH＝CHCOOH、-CH2CH2CH2NHCOCHR10CHR11COOH、-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCH＝CHCOOH或-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCHR12CHR13COOH，R9选自C1-C18烷基、C3-C10非羧基取代烷基或C6-C18芳香基，x＝20-200，y＝0-40，R10、R11、R12和R13独自的选自H或C1-C4烷基。
更优选的，所述R9选自C12-C18烷基，所述y＝10-40。
优选的，所述羧基聚硅氧烷乳液在所述原料组分的重量占比为0.5-5％。
优选的，所述原料组分还包含0.3-2％增稠剂、0.5-2％蜡乳液。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请采用核壳型聚氨酯丙烯酸乳液作为主体成膜材料，具有较高的硬度和韧性、附着力好、耐久性长等特点。进一步加入羧基聚硅氧烷乳液，羧基聚硅氧烷可以迁移到涂膜的表面，提高涂层的疏水性，而且羧基可以参与核壳型聚氨酯丙烯酸乳液的交联反应，提高了涂层的交联密度，涂层更为致密，耐水性和附着性都更好，同时柔性的聚硅氧烷主链可以提高涂层的抗冲击性能。
2、本申请的羧基聚硅氧烷中含有长链烷基的侧链，防水性更好，进一步提高涂层的耐水性。
3、本申请的水性涂料组合物中加入羧基聚硅氧烷乳液，在涂层结构中引入羧基聚硅氧烷，可以参与涂层的交联反应，提高了涂层的致密性、防水性、韧性和附着性，适合用于茶盘表面的涂装。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细描述。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
本申请提出一种茶盘水性涂料组合物，按100％重量计，原料组分包含：65-92％核壳型聚氨酯丙烯酸乳液、0.3-8％羧基聚硅氧烷乳液、3-10％成膜助剂、0.3-0.8％润湿剂、0.3-0.8％流平剂、0.5-1％消泡剂。
本申请采用核壳型聚氨酯丙烯酸乳液，成膜具有较高的硬度和韧性、附着力好、耐久性长等特点。核壳型聚氨酯丙烯酸乳液无特别的限制，可以采购自市场上现有产品，比如DAOTAN@VTW1262/35W，Taisei Fine Chemicals的WEM-200U、WEM-3000，欧宝迪乳液UC84等，或者也可以根据现有技术制备。
本申请中，成膜助剂无特别的限制，可以选自十二碳酸酯、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇乙醚、二乙二醇丁醚、丙二醇苯醚等。
本申请一个优选的实施例中，核壳型聚氨酯丙烯酸乳液的固含量为40-70wt％。本申请中，固含量可以按照以下方法测试：按照称量精度0.001g准确称取W0g样品于开口容量瓶(净重W1g)中，置于120℃鼓风干燥烘箱中加热2小时，取出转移至干燥器中冷却至室温，称量重量W2g，固含量＝(W2-W1)/W0×100％。
本申请一个优选的实施例中，羧基聚硅氧烷乳液的固含量为10-50wt％。更优选的，羧基聚硅氧烷的固含量为30-45％。
本申请一个优选的实施例中，羧基聚硅氧烷乳液中羧基聚硅氧烷的通式为R1Me2SiO(SiOMe2)a(SiOMeR2)b(SiOMeR3)cSiMe2R1(以通式①表示)，其中，Me代表甲基，R1选自羟基、C1-C18烷基或C3-C18取代烷基，R2选自C1-C18烷基、C3-C10非羧基取代烷基或C6-C18芳香基，R3选自-CH2CH2CH2NHCOCH＝CHCOOH、-CH2CH2CH2NHCOCHR4CHR5COOH、-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCH＝CHCOOH或-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCHR6CHR7COOH，a＝20-200，b＝0-40，c＝3-10，R4、R5、R6和R7独自的选自H或C1-C4烷基。
上述通式①代表的羧基聚硅氧烷可以由对应的第一氨基聚硅氧烷与马来酸酐及其衍生物或丁二酸酐及其衍生物进行开环反应获得，其中第一氨基聚硅氧烷的通式为R1Me2SiO(SiOMe2)a(SiOMeR2)b(SiOMeRN)cSiMe2R1，R1、R2、Me、a、b和c含义如上，RN为3-氨基丙基或β-氨乙基-γ-氨丙基。第一氨基聚硅氧烷可以由对应的二硅氧烷封端剂R1Me2SiOSiMe2R1与对应的硅氧烷环体和/或二烷氧基硅烷反应获得。
本申请一个更优选的实施例中，R2选自C12-C18烷基，b＝10-40。采用上述技术方案，羧基聚硅氧烷侧链含有长链烷基，具有更好的疏水性，提高涂层的耐水性。
本申请一个更优选的实施例中，R1选自C12-C18烷基。采用上述技术方案，羧基聚硅氧烷的端基为长链烷基，具有更好的疏水性，可以提高涂层的耐水性。
本申请一个优选的实施例中，羧基聚硅氧烷乳液中羧基聚硅氧烷的通式为R8Me2SiO(SiOMe2)x(SiOMeR9)ySiMe2R8(以通式②表示)，其中，R8选自-CH2CH2CH2NHCOCH＝CHCOOH、-CH2CH2CH2NHCOCHR10CHR11COOH、-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCH＝CHCOOH或-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCHR12CHR13COOH，R9选自C1-C18烷基、C3-C10非羧基取代烷基或C6-C18芳香基，x＝20-200，y＝0-40，R10、R11、R12和R13独自的选自H或C1-C4烷基。
上述通式②代表的羧基聚硅氧烷可以由对应的第二氨基聚硅氧烷与马来酸酐及其衍生物或丁二酸酐及其衍生物进行开环反应获得，其中，第二氨基聚硅氧烷的通式为RMMe2SiO(SiOMe2)x(SiOMeR9)ySiMe2RM，Me、R9、x、y的含义如上，RM为3-氨基丙基或β-氨乙基-γ-氨丙基。第二氨基聚硅氧烷可以由RMMe2SiOSiMe2RM所代表的二硅氧烷封端剂与对应的硅氧烷环体和/或二烷氧基硅烷反应获得。
本申请一个更优选的实施例中，R9选自C12-C18烷基，所述y＝10-40。采用上述技术方案，羧基聚硅氧烷的侧链含有长链烷基，疏水性更好，可以提高涂层的耐水性。
本申请中，羧基聚硅氧烷乳液可以采用乳化剂和助乳化剂搭配进行乳化，乳化剂可以选自AEO-9、司盘20、司盘80、司盘40、司盘60、吐温20、吐温40、吐温60、吐温80 等其中的一种或几种组合，乳化剂用量可以为羧基聚硅氧烷重量的3-20％，助乳化剂可以是正丁醇、乙二醇等，助乳化剂的用量可以为羧基聚硅氧烷重量的0.5-1％。
本申请一个优选的实施例中，羧基聚硅氧烷乳液在原料组分的重量占比为0.5-5％。更优选的，羧基聚硅氧烷乳液在原料组分的重量占比为2-5％，举例的，可以是2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％等。
本申请一个优选的实施例中，原料组分还包含0.3-2％增稠剂、0.5-2％蜡乳液。增稠剂可以缔合型聚氨酯、气相法二氧化硅、氢化蓖麻油、有机膨润土等。
本申请的茶盘水性涂料组合物可以按照以下方法制备：在核壳型聚氨酯丙烯酸乳液中加入羧基聚硅氧烷乳液后，依次加入其余各原料组分，并搅拌混匀，即得。
下面结合实施例、对比例对本申请的技术方案进行详细说明。以下实施例和对比例中核壳型聚氨酯丙烯酸乳液源自市售DAOTAN@VTW1262/35W。如无特别指明，以下各实施例和对比例中的份数都为重量份数。
实施例1
羧基聚硅氧烷Me3SiO(SiOMe2)62.7(SiOMeR3)7.4SiMe3，Me代表甲基，R3代表-CH2CH2CH2NHCOCH2CH2COOH。羧基聚硅氧烷乳液由10份羧基聚硅氧烷、0.4份AEO-9、0.2份司盘40、0.1份正丁醇和15份水乳化制备获得。
按100％重量原料组分，包含：86.6％核壳型聚氨酯丙烯酸乳液、4％羧基聚硅氧烷乳液、7％成膜助剂、0.3％润湿剂、0.5％流平剂、0.8％消泡剂、0.8％增稠剂。
将核壳型聚氨酯丙烯酸乳液和羧基聚硅氧烷乳液混合均匀，加入成膜助剂和消泡剂，混合均匀，加入润湿剂、流平剂，混合均匀，加入增稠剂，混合均匀，调整pH为8，获得水性涂料，记为C-1。
实施例2
实施例1中的羧基聚硅氧烷替换为等重量百分比的下述羧基聚硅氧烷Me3SiO(SiOMe2)50.5(SiOMeR2)14.4(SiOMeR3)7.7SiMe3，Me代表甲基，R2为正十八烷基，R3代表-CH2CH2CH2NHCOCH2CH2COOH。羧基聚硅氧烷乳液由10份羧基聚硅氧烷、0.4份AEO-9、0.2份司盘40、0.1份正丁醇和15份水乳化制备获得。其余步骤保持不变，获得水性涂料，记为C-2。
实施例3
实施例1中的羧基聚硅氧烷替换为等重量百分比的下述羧基聚硅氧烷R1Me2SiO(SiOMe2)53.1(SiOMeR2)11.7(SiOMeR3)7.2SiMe2R1，Me代表甲基，R1和R2为正十八烷基，R3代表-CH2CH2CH2NHCOCH2CH2COOH。羧基聚硅氧烷乳液由10份羧基聚硅氧烷、0.4份AEO-9、0.2份司盘40、0.1份正丁醇和15份水乳化制备获得。其余步骤保持不变，获得水性涂料，记为C-3。
实施例4
实施例1中的羧基聚硅氧烷替换为等重量百分比的下述羧基聚硅氧烷R8Me2SiO(SiOMe2)55.7(SiOMeR9)15.2SiMe2R8，Me代表甲基，R9为正十二烷基，R8代表-CH2CH2CH2NHCOCH2CH2COOH。羧基聚硅氧烷乳液由10份羧基聚硅氧烷、0.4份AEO-9、0.1份司盘40、0.1份正丁醇和15份水乳化制备获得。其余步骤保持不变，获得水性涂料，记为C-4。
实施例5
实施例1中，核壳型聚氨酯丙烯酸乳液由86.6％调整为85.6％，羧基聚硅氧烷乳液由4％调整为5％，其余步骤保持不变，获得水性涂料，记为C-5。
实施例6
实施例1中，核壳型聚氨酯丙烯酸乳液由86.6％调整为88.6％，羧基聚硅氧烷乳液由4％调整为2％，其余步骤保持不变，获得水性涂料，记为C-6。
实施例7
实施例1中，核壳型聚氨酯丙烯酸乳液由86.6％调整为88.6％，羧基聚硅氧烷乳液由4％调整为7％，其余步骤保持不变，获得水性涂料，记为C-7。
对比例1
实施例1中，核壳型聚氨酯丙烯酸乳液由86.6％调整为90.6％，不加入羧基聚硅氧烷乳液，其余步骤保持不变，获得水性涂料，记为C-8。
对比例2
实施例1中，核壳型聚氨酯丙烯酸乳液由86.6％调整为78.6％，羧基聚硅氧烷乳液由4％调整为12％，其余步骤保持不变，获得水性涂料，记为C-9。
对比例3
实施例1中的羧基聚硅氧烷替换为等重量百分比的下述羧基聚硅氧烷Me3SiO(SiOMe2)66.3(SiOMeR3)1.8SiMe3，Me代表甲基，R3代表-CH2CH2CH2NHCOCH2CH2COOH。羧基聚硅氧烷乳液由10份羧基聚硅氧烷、0.3份AEO-9、0.3份司盘40、0.1份正丁醇和15份水乳化制备获得。其余步骤保持不变，获得水性涂料，记为C-10。
对比例4
实施例1中的羧基聚硅氧烷替换为等重量百分比的下述羧基聚硅氧烷Me3SiO(SiOMe2)60.4(SiOMeR3)13.6SiMe3，Me代表甲基，R3代表-CH2CH2CH2NHCOCH2CH2COOH。羧基聚硅氧烷乳液由10份羧基聚硅氧烷、0.5份AEO-9、0.1份司盘40、0.1份正丁醇和15份水乳化制备获得。其余步骤保持不变，获得水性涂料，记为C-11。
将实施例1-7和对比例1-4的水性涂料C-1～C-11分别与氮丙啶交联剂GY-225按重量比100:2.5混合均匀，施涂于洁净未打磨的PU片表面，并在室温下固化成膜，膜厚30±2μm。
性能测试
硬度：采用铅笔硬度进行测试，1Kg力。
附着力：采用百格法进行测试。5-1级，5级最佳，1级最差。
抗冲击强度：按照GB/T 1732-2020《漆膜耐冲击测定法》进行测试。
耐水性：将待测样品浸泡入25±2℃的水中48小时，取出，擦干，采用百格法测试附着力。
耐热水性：将待测样品置于100℃的水中浸泡30min，取出，擦干，冷却至室温，采用百格法测试附着力。
结果如下表1所示。
表1
由表1的结果可知，本申请的茶盘水性涂料组合物加入固化剂后涂覆于PU表面，具有较好的附着性、耐水性、抗冲击强度。对比实施例1、2和3可知，聚硅氧烷结构侧链引入长链烷基，可以提高涂层的耐水性；对比实施例1、5、6、7和对比例1、2可知，羧基聚硅氧烷乳液在一定的重量范围内效果较好，加入的羧基聚硅氧烷乳液较多量时，由于聚硅氧烷结构会对附着性有影响，因此导致附着性变差、耐水性也变差；对比实施例1和对比例3、4，羧基聚硅氧烷结构中羧基含量较高时，会降低耐水性，可能是由于会导致交联密度过高，在热水下的附着性反而变差，导致耐水性变差。
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 (10)
1.一种茶盘水性涂料组合物，其特征在于，按100%重量计，原料组分包含：65-92%核壳型聚氨酯丙烯酸乳液、0.3-8%羧基聚硅氧烷乳液、3-10%成膜助剂、0.3-0.8%润湿剂、0.3-0.8%流平剂、0.5-1%消泡剂。
2.根据权利要求1所述的茶盘水性涂料组合物，其特征在于，所述核壳型聚氨酯丙烯酸乳液的固含量为40-70wt%。
3.根据权利要求1所述的茶盘水性涂料组合物，其特征在于，所述羧基聚硅氧烷乳液的固含量为10-50wt%。
4.根据权利要求1所述的茶盘水性涂料组合物，其特征在于，所述羧基聚硅氧烷乳液中羧基聚硅氧烷的通式为R1Me2SiO(SiOMe2)a(SiOMeR2)b(SiOMeR3)cSiMe2R1，其中，Me代表甲基，R1选自羟基、C1-C18烷基或C3-C18取代烷基，R2选自C1-C18烷基、C3-C10非羧基取代烷基或C6-C18芳香基，R3选自-CH2CH2CH2NHCOCH=CHCOOH、-CH2CH2CH2NHCOCHR4CHR5COOH、-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCH=CHCOOH或-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCHR6CHR7COOH，a=20-200，b=0-40，c=3-10，R4、R5、R6和R7独自的选自H或C1-C4烷基。
5.根据权利要求4所述的茶盘水性涂料组合物，其特征在于，所述R2选自C12-C18烷基，所述b=10-40。
6.根据权利要求4所述的茶盘水性涂料组合物，其特征在于，所述R1选自C12-C18烷基。
7.根据权利要求1所述的茶盘水性涂料组合物，其特征在于，所述羧基聚硅氧烷乳液中羧基聚硅氧烷的通式为R8Me2SiO(SiOMe2)x(SiOMeR9)ySiMe2R8，其中，R8选自-CH2CH2CH2NHCOCH=CHCOOH、-CH2CH2CH2NHCOCHR10CHR11COOH、-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCH=CHCOOH或-CH2CH2CH2NHCH2CH2NHCOCHR12CHR13COOH，R9选自C1-C18烷基、C3-C10非羧基取代烷基或C6-C18芳香基，x= 20-200，y=0-40，R10、R11、R12和R13独自的选自H或C1-C4烷基。
8.根据权利要求7所述的茶盘水性涂料组合物，其特征在于，所述R9选自C12-C18烷基，所述y=10-40。
9.根据权利要求1所述的茶盘水性涂料组合物，其特征在于，所述羧基聚硅氧烷乳液在所述原料组分的重量占比为0.5-5%。
10.根据权利要求1所述的茶盘水性涂料组合物，其特征在于，所述原料组分还包含0.3-2%增稠剂、0.5-2%蜡乳液。
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| CN202310338327.9A CN116376426A (zh) | 2023-03-31 | 2023-03-31 | 一种茶盘水性涂料组合物 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN110003475A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-07-12 | 广东工业大学 | 一种可紫外光固化羧基硅油及其制备方法和应用 |
| WO2022154662A1 (en) * | 2021-01-18 | 2022-07-21 | Stahl International B.V. | Composition and process for waterproofing leather |
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2023
- 2023-03-31 CN CN202310338327.9A patent/CN116376426A/zh active Pending
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