一種高硬度的水性聚氨酯塗料及其製備方法與流程
2023-11-30 03:27:46 6
本發明屬於塗料技術領域，具體涉及一種高硬度的水性聚氨酯塗料及其製備方法。
背景技術：
在經濟競爭和環境問題的雙重驅動下，塗料化學正向高性能、低VOC方向發展。有機塗層賦予底材顏色、光澤等所需的藝術特性，保護基材免受環境的破壞，例如：溼度、輻射、生物侵蝕以及機械和化學破壞。無論對於室內或室外應用，塗層的質量、基材的特性、塗層與基材的界面性質、環境的腐蝕程度均影響基材的壽命。以金屬的防腐塗料為例，它通過塗層隔離基材與環境，而且通過化學反應延緩外界自然腐蝕。為了提高塗膜特性，降低有機溶劑排放所造成的環境汙染，在塗料界掀起了技術革新。溶劑型塗料雖然價格較低，但環境汙染嚴重，新的技術革命要求環境友好型塗料，因此，水基塗料、高固體塗料、粉末固化塗料、輻射塗料近些年發展迅速。
水性聚氨酯塗料具有無毒、無味、不汙染環境、安全環保的特點，正在逐步取代傳統的溶劑型塗料。但是，目前已有的水性聚氨酯塗料普遍硬度不高。
技術實現要素：
解決的技術問題：本發明的目的是克服現有技術的不足而提供一種高硬度的水性聚氨酯塗料及其製備方法
技術方案：一種高硬度的水性聚氨酯塗料，包括A組分、B組分和C組分，其中，A組分的原料以重量份計包括：長鏈烷基超硬水性PU樹脂50-60份、金紅石型鈦白粉20-25份、納米硫酸鋇2-5份、增硬陶瓷粉添加劑0-3份、納米二氧化矽分散體0.1-0.3份、分散劑0.2-0.4份、消泡劑1 0.1-0.2份、消泡劑2 0.1-0.2份、流平劑0.1-0.2份、潤溼劑0.1-0.2份、中和劑0.2-0.5份、水性紫外光吸收劑0.4-0.8份、水性聚醯胺蠟漿2-4份、防黴殺菌劑0.2-0.4份、去離子水11.2-12.7份、成膜助劑1-2份；B組分為親水型異氰酯固化劑；C組分為水性聚氨酯交聯劑。
進一步地，所述A組分還包括聚丙烯酸鈉0.05-0.1份和/或陽離子聚丙烯醯胺0.05-0.1份。
上述高硬度的水性聚氨酯塗料的製備方法，是將A組分、B組分和C組分按20：2：1的配比調漆，其中A組分由以下步驟製備得到：
步驟1，將去離子水、分散劑、成膜助劑混合，攪拌，得到混合物A；
步驟2，在混合物A中加入金紅石型鈦白粉、納米硫酸鋇、水性聚醯胺蠟漿、納米二氧化矽分散體、增硬陶瓷添加劑，攪拌，研磨至細度達到20μm以下，得到混合物B；
步驟3，在混合物B中加入長鏈烷基超硬水性PU樹脂，攪拌，得到混合物C；
步驟4，在攪拌條件下將消泡劑、潤溼劑、流平劑、水性紫外光吸收劑、防黴殺菌劑加至混合物C中，分散，加入中和劑，即得。
進一步地，步驟1中攪拌條件是300-400rpm、5-10min。
進一步地，步驟2中攪拌條件是400-600rpm、5-10min。
進一步地，步驟3中攪拌條件是400-600rpm、15-20min。
進一步地，步驟4中攪拌速度為400-600rpm，分散條件是400-600rpm、15-20min。
進一步地，步驟2中還需要加入聚丙烯酸鈉0.05-0.1份。
進一步地，步驟4中還需要加入陽離子聚丙烯醯胺0.05-0.1份。
有益效果：本發明提供的水性聚氨酯塗料的漆膜硬度可達到4.5H、耐水性達到1500小時、耐酸鹼性達到720小時、耐磨性小於0.002g，具有幹速快、高硬度、高韌性、高耐磨、防流掛性好的特點。
具體實施方式
以下實施例採用的原料如下：
長鏈烷基超硬水性PU樹脂(908安慶優投)
金紅石型鈦白粉(706杜邦)
納米硫酸鋇(BS80北京金斑馬)
水性聚醯胺蠟漿(AQH-800深圳立驊鑫)
納米二氧化矽分散體(WV33海逸化學)
增硬陶瓷粉添加劑(MT801重慶麥圖科技)
分散劑(ZWD1美國特洛伊)
消泡劑1(D209W美國特洛伊)
消泡劑2(NXZ科寧)
流平劑(57海銘斯化學)
潤溼劑(960海逸化學)
水性紫外光吸收劑(1406北京加成)
防黴殺菌劑(DFX-1傑晟材料)
成膜助劑(DPM美國陶氏)
中和劑(AMP-95海銘斯化學)
親水型異氰酸酯樹脂(304拜耳)
水性聚氨酯交聯劑(SAC-100上海尤恩)
各個實施例中A組分的原料配比如下表所示(kg)：
製備方法是：
1.將去離子水、分散劑、成膜助劑一起加入，採用300-400轉/分攪拌5-10分鐘；
2.加入金紅石型鈦白粉、納米硫酸鋇、水性聚醯胺蠟漿、納米二氧化矽分散體、增硬陶瓷添加劑，採用400-600轉/分攪拌5-10分鐘，採用砂磨機研磨至細度達到20微米以下；
3.加入長鏈烷基超硬水性PU樹脂採用400-600轉/分攪拌15-20分鐘；
4.邊採用400-600轉/分邊攪拌邊加入消泡劑、潤溼劑、流平劑、水性紫外光吸收劑、防黴殺菌劑，採用400-600轉/分分散15-20分鐘。
5.採用400-600轉/分邊攪拌邊加入中和劑，所得塗料pH值調節在8-9之間。
其中，在實施例6和實施例8需要在步驟2加入聚丙烯酸鈉；在實施例7和實施例8需要在步驟4加入陽離子聚丙烯醯胺。
幹板實現：分別按A組份：B組份＝10：1和A組份：B組份：C組份＝20：2：1配比，採用去離子蒸餾水進行噴塗粘度的調整，將噴塗粘度調整為20-25S(T-4杯)，噴塗2-3層，幹板放置25℃恆溫箱中自幹48小時檢測常規性能，熟化7天後測試耐人工老化性能、耐化學性以及耐鹽霧性能，型式檢驗的幹板漆膜厚度控制在80-100μm。
執行標準：乾燥依據GB/T1728、附著力依據GB/T1720、衝擊依據GB/T1732、韌性依據GB/T1731、光澤依據GB/T1743、硬度依據GB/T6739、耐水性依據GB/T1733、耐磨性依據GB/T1768、耐化學性依據GB/T23987、耐中性鹽霧依據GB/T1771、耐人工老化性依據GB/T14522、細度依據GB/T1724。檢測結果如下：
表1採用A組份：B組份＝10：1配比幹板性能檢測結果
表2採用A組份：B組份：C組份＝20：2：1配比幹板性能檢測結果
通過以上測試結果可以看出，在配方體系中添加增硬陶瓷粉添加劑，隨著量的提升，對漆膜的硬度、耐磨性以及耐化學性均有較大提升，當在固化過程中加入C組份(水性聚氨酯交聯劑)後，使得漆膜的耐水性、耐化學性以及耐磨性能均有明顯提升，最終可得到一款硬度可達到4.5H，耐水性達到1500小時，耐酸鹼性達到720小時，耐磨性小於0.002g的優異水性聚氨酯塗層。實施例6中，聚丙烯酸鈉的加入，可以進一步提高漆膜的耐水性；在實施例7中加入陽離子聚丙烯醯胺，還可以增強漆膜的耐衝擊性。