一種雙組分聚氨酯水性塗料的製作方法

2023-05-17 03:27:31 1

專利名稱：一種雙組分聚氨酯水性塗料的製作方法
技術領域：
本發明屬於有機高分子化合物領域，涉及僅用異氰酸酯或者異硫氰酸酯到的高分 子化合物，具體涉及聚氨酯。
背景技術：
隨著環保意識的增強和環保法規的健全，水性塗料受到人們越來越多的關注，其 中水性雙組分塗料具有高性能和多功能的優點，是水性塗料發展方向。人們對高品質生活 的追求使得對水性 光塗料的需求越來越大，開發高性能水性雙組份 光塗料成為研究熱點。現光塗料就是在塗料中加入一定量的消光劑，塗料成膜過程中因溶劑揮發使消光 劑被夾帶至塗膜的表層，提高了塗膜表面的粗糙度。光澤是物體表面對光的反射特性，當入 射光照射漆膜表面時，漆膜表面越平整，反射則越大，光澤度也越高，反之，漆膜表面凹凸不 平，非常粗糙，則散射部分增大，光澤度就低，產生了消光的效果。添加消光粉有兩種方法， 一種是在配製塗料時，直接添加消光粉，另外一種是先將消光粉製備成一定濃度的消光漿， 然後在施工前添加。但是，前者消光粉的分散穩定性不好，使得 光塗料在貯存過程中消光 粉與樹脂會分層，結塊，降低消光效果，降低 光塗料的貯存穩定性，後者既增加施工工藝 的複雜性，又因消光粉分散不均勻而降低塗料性能，特別是降低塗膜的硬度和耐化學品的 性能。

發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種雙組分聚氨酯水性塗料，該塗料不僅具有 光，而且塗膜的硬度高，耐化學品的性能好。本發明解決上述問題的技術方案是一種雙組分聚氨酯水性塗料，該塗料由以下兩個組分組成(1)組分A 該組分包括聚合物水分散體和為聚合物水分散體0. 05 16重量倍的 聚合物乳液，其中，所述的聚合物乳液是醇酸樹脂乳液、聚丙烯酸酯乳液、聚氨酯乳液、聚氨酯丙烯酸 酯乳液合環氧樹脂乳液中的一種或兩種以上的混合物；所述的每一種聚合物乳液中，OH的 含量為0 2. 0%，乳膠粒徑為80 500nm ；所述的聚合物水分散體是聚酯水分散體、聚丙烯酸酯水分散體、聚氨酯水分散體 和聚氨酯丙烯酸雜合水分散體中的一種或兩種以上的混合物；所述的每一種聚合物水分散 體中，OH的含量為2. 0 5. 0%，聚合物的粒徑為10 IOOnm ；(2)組分B 該組分是己二異氰酸酯三聚體、己二異氰酸酯縮二脲、異佛爾酮二異 氰酸酯的三聚體、異佛爾酮二異氰酸酯縮二脲、拜耳公司的XP2655、拜耳公司的XPM87/1 和Iihodia公司的Iihodia 2102、壬烷基三異氰酸酯中的一種或兩種以上的混合物；所述的 組分B中的NCO基團的物質的量是組分A中的聚合物OH基團的物質的量的1. 0 2. 2倍。
本發明所述的雙組分聚氨酯水性塗料中，組分A還包括潤溼劑、消泡劑、增稠劑、 消光粉和成膜助劑；其中，所述的消光粉是Degussa 公司的 TS100、Degussa 公司的 0K607、INEOS Silicas 公 司的 HP240、W. R. Grace 公司的 SY700、W. R. Grace 公司 W500 和 W. R. Grace 公司 ED20 中的一 種或兩種以上的混合物，其用量為聚合物水分散和聚合物乳液總重量的0. 1 4% ；所述的潤溼劑是Degussa公司的TEG0145、Degussa公司的TEG0-500、德國比克 公司的BI-346和環綺化工公司的W-77中的一種或兩種以上的混合物，其用量為聚合物水 分散和聚合物乳液總重量的0. 1 1. 5% ；所述的消泡劑是Degussa 公司的 TEG0-800、Degussa 公司的 TEG0-805、Degussa 公司的 TEG0-810、Degussa 公司的 TEG0-815、Degussa 公司的 TEG0-822、Degussa 公司的 TEG0-825、Degussa公司的TEG0-845、德國比克公司的BYK-019、德國比克公司的BK20和 德國比克公司的中的一種或兩種以上的混合物，其用量為聚合物水分散和聚合物 乳液總重量的0. 05 1.5% ；所述的增稠劑是羥乙基纖維素、鹼溶脹丙烯酸鹽型增稠劑RM-2020和聚氨酯締合 型增稠劑SN-612中的一種或兩種以上的混合物，其用量為聚合物水分散和聚合物乳液總 重量的0. 05 1. 5% ；所述的成膜助劑是丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、三丙 二醇丁醚丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯和二丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或兩種以 上的混合物，其用量為聚合物水分散和聚合物乳液總重量的1 10%。本發明所述的雙組分聚氨酯水性塗料中聚合物水分散體最好是聚丙烯酸酯水分 散體 Bayhydrol ΧΡ^51。本發明所述的雙組分聚氨酯水性塗料中聚合物乳液最好是聚丙烯酸酯乳液 AC-261和聚丙烯酸酯乳液Bayhydrol ΧΡ2546中的一種或二者的混合物。本發明所述的雙組分聚氨酯水性塗料可以採用本領域常用的製備方法獲得，其 中，所述的組分A是將聚合物水分散體和聚合物乳液混合分散均勻得到；所述組分B如果是 所述的混合物時，將所述的各組分混合均勻即得到。所述的組分A和組分B混合均勻，塗布 在塑料、皮革、金屬等材料上固化便得到塗膜。當本發明所述的組分A還包括潤溼劑、消泡 劑、增稠劑、消光粉和成膜助劑時，組分A是將聚合物水分散體、聚合物乳液、潤溼劑、消泡 劑、增稠劑、消光粉和成膜助劑混合均勻得到。本發明採用平均粒徑小(50 IOOnm)含羥基的聚合物水分散體與平均粒徑大 (100 500nm)的聚合物乳液復配，製備雙組分聚氨酯水性塗料。充分利用水性聚合物的成 膜原理隨水分的揮發，聚合物乳膠粒子相互靠攏、團聚(凝聚)在一起，通過聚合物分之間 的擴散與活性基團間的反應，形成連續的塗膜。其中大粒徑的乳膠會增大塗膜的粗糙度和 不平整性，降低塗膜光澤，同時小粒子的乳液存在會促進大粒徑的乳膠團聚，降低塗膜的最 低成膜溫度，提高塗膜的成膜能力，減少成膜助劑的使用量。本發明具有如下優點及有益效果(1)本發明採用平均粒徑小含羥基的聚合物水分散體與平均粒徑大的聚合物乳液 復配，大粒徑的乳膠會增大塗膜的粗糙度和不平整性，降低塗膜光澤，減少消光粉的用量， 克服使用消光粉後造成的塗料貯存穩定性不好的缺陷。
(2)選用小粒徑的聚合物乳液與大粒徑的聚合物乳液復配，小粒子的乳液存在會 促進大粒徑的乳膠團聚，降低塗膜的最低成膜溫度，提高塗膜的成膜能力，減少成膜助劑的
使用量。(3)選用兩種不同種類的水性羥基聚合物復配，提高塗膜的硬度、耐化學品性和耐 磨性。
具體實施例方式以下是本發明的具體實施例，但不限於所述實施例。
具體實施例方式實施例1(a)雙組分聚氨酯水性塗料(1)配方(I)組分 A聚合物水分散體40g聚丙烯酸酯水分散體Bayhydrol XP2651 ；聚合物乳液20g聚丙烯酸酯乳液AC-261，40g聚丙烯酸酯乳液(Bayhydrol XP2546)；水15g(II)組分 B異氰酸酯固化劑10g德國拜耳公司的XP^55，5g德國拜耳公司的N3390。組分A中聚合物OH基團與組分B中異氰酸酯固化劑NCO基團物質的量比為 1 1.6。(b)雙組分聚氨酯水性塗料的製備將聚合物水分散體和聚合物乳液在800RPM轉速下分散15分鐘得到組分A ；將 XP2655和N3390混合均勻得到組分B。將組分A和組分B攪拌混合均勻，在常溫下固化7天。(c)配製雙組分聚氨酯水性塗料，其性能如表所示表1雙組分聚氨酯水性塗料的綜合性能
權利要求
1.一種雙組分聚氨酯水性塗料，該塗料由以下兩個組分組成(1)組分A該組分包括聚合物水分散體和為聚合物水分散體0. 05 16重量倍的聚合 物乳液，其中，所述的聚合物乳液是醇酸樹脂乳液、聚丙烯酸酯乳液、聚氨酯乳液、聚氨酯丙烯酸酯乳 液合環氧樹脂乳液中的一種或兩種以上的混合物；所述的每一種聚合物乳液中，OH的含量 為0 2. 0%，乳膠粒徑為80 500nm ；所述的聚合物水分散體是聚酯水分散體、聚丙烯酸酯水分散體、聚氨酯水分散體和聚 氨酯丙烯酸雜合水分散體中的一種或兩種以上的混合物；所述的每一種聚合物水分散體 中，OH的含量為2. 0 5. 0%，聚合物的粒徑為10 IOOnm ；(2)組分B:該組分是己二異氰酸酯三聚體、己二異氰酸酯縮二脲、異佛爾酮二異氰 酸酯的三聚體、異佛爾酮二異氰酸酯縮二脲、拜耳公司的XP^555、拜耳公司的XPM87/1、 Rhodia公司的Iihodia 2102和壬烷基三異氰酸酯中的一種或兩種以上的混合物；所述的組 分B中的NCO基團的物質的量是組分A中的聚合物OH基團的物質的量的1. 0 2. 2倍。
2.權利要求1所述的雙組分聚氨酯水性塗料，其特徵在於，所述的組分A還包括潤溼 劑、消泡劑、增稠劑、消光粉和成膜助劑；其中，所述的消光粉是Degussa公司的TS100、Degussa公司的0K607、INEOS Silicas公司的 HP240.W. R. Grace 公司的 SY700.W. R. Grace 公司 W500 和 W. R. Grace 公司 ED20 一種或兩種 以上的混合物，其用量為聚合物水分散和聚合物乳液總重量的0. 1 4% ；所述的潤溼劑是Degussa公司的TEG0-245、Degussa公司的TEG0-500、德國比克公司 的BI-346和環綺化工公司的W-77中的一種或兩種以上的混合物，其用量為聚合物水分散 和聚合物乳液總重量的0. 1 1. 5% ；所述的消泡劑是Degussa公司的TEG0_800、Degussa公司的TEG0_805、Degussa公司的 TEG0-810,Degussa 公司的 TEG0_815、Degussa 公司的 TEG0_822、Degussa 公司的 TEG0-825、 Degussa公司的TEG0-845、德國比克公司的BK19、德國比克公司的BK20和德國比克 公司的BI-OM中的一種或兩種以上的混合物，其用量為聚合物水分散和聚合物乳液總重 量的0. 05 1. 5% ；所述的增稠劑是羥乙基纖維素、鹼溶脹丙烯酸鹽型增稠劑冊-2020和聚氨酯締合型增 稠劑SN-612中的一種或兩種以上的混合物，其用量為聚合物水分散和聚合物乳液總重量 的 0. 05 1. 5% ；所述的成膜助劑是丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、三丙二醇 丁醚丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇丁醚醋酸酯和二丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或兩種以上的 混合物，其用量為聚合物水分散和聚合物乳液總重量的1 10%。
3.權利要求1所述的雙組分聚氨酯水性塗料，其特徵在於，所述的聚合物水分散體是 聚丙烯酸酯水分散體Bayhydrol XP2651 ；所述的聚合物乳液是聚丙烯酸酯乳液AC-261和 聚丙烯酸酯乳液Bayhydrol XP2546中的一種或二者的混合物。
全文摘要
本發明一種雙組分聚氨酯水性塗料，屬於有機高分子化合物領域。本發明雙組分聚氨酯水性塗料有組分A和組分B異氰酸酯固化劑組成，組分A中聚合物的OH基團與組分B中的NCO基團的物質的量比為1∶1～2.2；其中組分A含有OH含量為2.0～5.0％，乳膠粒徑為10～100nm的聚合物水分散體與聚合物乳液重量的0.05～16倍的OH含量為0～2.0％，乳膠粒徑為80～500nm的聚合物乳液。本發明採用平均粒徑小含羥基的聚合物水分散體與平均粒徑大的聚合物乳液復配，其中大粒徑的乳膠會增大塗膜的粗糙度和不平整性，降低塗膜光澤，同時小粒子的乳液促進大粒徑的乳膠團聚，降低塗膜的最低成膜溫度，提高塗膜的成膜能力，減少成膜助劑的使用量；選用兩種不同種類的水性聚合物復配，提高塗膜的硬度、耐化學品性和耐磨性。
文檔編號C09D175/04GK102108246SQ20101060577
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月26日 優先權日2010年12月26日
發明者孔霞, 朱延安, 瞿金清, 陳煥欽 申請人:華南理工大學, 廣東嘉寶莉化工集團有限公司