本发明属于化工领域，特别涉及一种高耐热水性涂料，及其制备方法。
背景技术：
涂料，在中国其传统名称为油漆。所谓涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。中国涂料界比较权威的《涂料工艺》一书是这样定义的：″涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。″涂料包括油(性)涂料、水性涂料、粉末涂料。
室内用涂料主要分为水性涂料和溶剂性涂料两种。产生污染的主要是溶剂性涂料，而使用环保的水性涂料便可以完全免除对涂料污染的担忧。中国涂料工业协会专家认为，任何溶剂性涂料都会含有50％或以上的有机溶剂。市场上的墙面漆大多数都采用了水性乳胶漆，但用于家具的木器漆仍大量使用溶剂性漆，用于塑料的电视、电脑、空调、冰箱、饮水机、摩托车、电动车等塑料漆仍大量使用溶剂性油漆。
水性涂料又名水性漆，顾名思义，就是以水作为稀释剂的一种涂料。其组成中70％-90％是对人体及环境无害的水，制作过程中无需添加有机溶剂和甲醛、铅、铬等有害物质。水性漆的成膜是随着水分的挥发高分子颗粒互相挤压最终交联而成，因此水性漆voc排放量极低，只占到油性漆的0％～10％。所以水性漆是一种安全和无污染的环保型涂料，可最大限度地减少对自然环境污染和对人体健康的损害。
正是因为水性漆是以水作为稀释剂所以是一种危险性低的化学品，不易燃、不易爆在生产过程中和施工的过程中不会对员工造成危害，方便生产、运输和存储。水性漆粒子交联的物理成膜方式也使水性漆漆膜具有很好的透气性和延展行，漆膜很难开裂和脱落。尤其是用在户外木制品上相比油性漆耐候性更是突出。在漆膜的性能方面水性漆也具有耐黄变、手感好、自然润泽的漆膜特点。
水性漆根据其成膜方式分为：单组份水性漆和双组份水性漆。
单组份水性漆就是市面上应用最广的水性漆产品，按其原材料的不同性能也会有很大的差异。单组份水性漆是拿来加水稀释后就可以使用的，不需要再添加任何东西。其性能相比常用的pu油性漆在漆膜丰满度、硬度、抗划伤性上有一定差距。
双组份水性漆是需要加固化剂协助成膜的水性漆产品。大多数人认为水性漆硬度不够，那是因为pu漆是双组份漆其中加了固化剂，而双组份水性漆已经可以和pu漆相媲美。但由于双组份水性漆加了固化剂所以对环保性有一定影响，成本也相应增加。
例如，中国专利申请2013104638341中公开了一种环保水性op保护涂料组合物及其制备、用途，其组分中含有含量较高的固化剂，提高了该涂料的硬度和抗划伤性，但是由于其固化剂含量较高，因此会对环境产生一定的影响，而且相应成本也会提高；并且本发明制备的水性环保涂料的耐热性差，不适用于高温环境。
鉴于市场上大部分水性涂料耐热性能和耐候性比较差，所以本领域技术人员生产出了耐热性好的水性涂料。
例如，中国专利申请2017105218228中公开了一种防霉耐热水性涂料，其组分中含有竹叶、银杏叶和石榴皮的提取物，原料来源广，但是其提取物提取工艺复杂，耗时长，因此会对环保产生一定的影响，而且相应成本也会提高，并且产品稳定相较差，长期放置会变质以至于不能正常使用，会造成浪费。
因此，为了解决上述技术问题，需要开发出一种固化剂含量少、成本低、环保性高，同时丰满度好、硬度高、抗划伤性强、高耐热性，并且稳定性高，长期放置不变质不分层，并且制备方法简单的水性涂料，才能够满足工业生产方面的需求。
技术实现要素：
本发明提供了一种固化剂含量少，生产成本低，但硬度高，抗划伤性强，并有很好耐热性的水性涂料。
一种高耐热水性涂料，按重量份数计，包括如下组分：
优选地，上述高耐热水性涂料，按重量份数计，包括如下组分：
进一步优选地，上述高耐热水性涂料，按重量份数计，包括如下组分：
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的助溶剂为无毒易挥发的醇类物质，可选自甲醇、乙醇、丙二醇和丙三醇中的一种或几种。
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的聚氨酯改性丙烯酸树脂为具有结构式(ⅰ)结构的无规共聚物
其中，r为h取代的c1-c5烷基或未取代的c1-c5烷基，其中1≤x＜12，1≤y＜12，x+y≤12。
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的流平剂可选自丙烯酸酯共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚醚聚酯改性有机硅氧烷和烷基改性有机硅氧烷中的一种或几种。
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的固化剂可选自三甲基六亚甲基二胺、二己基三胺、三甲基己二胺和多乙烯多胺中的一种或几种。
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的成膜助剂可选自丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚中的一种或几种；
优选地，上述成膜助剂可选自二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的混合物，其质量比为二丙二醇丁醚：二丙二醇甲醚＝1∶1。
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的交联剂可选自二乙烯基苯、二异氰酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、n，n-亚甲基双丙烯酰胺、过氧化二苯甲酰、二亚乙基三胺(dta)、2-乙基-4甲基咪唑、2-苯基咪唑、六氢邻苯二甲酸酐、三亚乙基四胺、二甲胺基丙胺和二乙胺基丙胺中的一种或几种；
优选地，上述交联剂剂可选自二亚乙基三胺(dta)、2-乙基-4甲基咪唑、三亚乙基四胺、二甲胺基丙胺和二乙胺基丙胺中的一种或几种。
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的消泡剂可选自高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚中的一种或几种。
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的润湿剂可选自聚氧乙烯二油酸酯、四乙二醇单硬脂酸酯、四乙二醇单油酸酯、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯、失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸和聚氧乙烯氧丙烯油酸酯中的一种或几种；
优选地，上述润湿剂可选自失水山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸、聚氧丙烯甘露醇二油酸酯、聚氧丙烯硬脂酸酯和聚氧乙烯氧丙烯油酸酯中的一种或几种；
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的分散剂可选自油酸钠、羧酸盐、硫酸酯盐、磺酸盐、烷基季铵盐、氨基丙胺二油酸酯、季胺盐、脂肪酸环氧乙烷的加成物、聚乙二醇型多元醇、聚乙烯亚胺衍生物、油氨基油酸酯、多已内配多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物和多已内酯与三乙烯四胺的反应物中的一种或几种；
优选地，上述分散剂可选自烷基季铵盐、氨基丙胺二油酸酯、季胺盐、脂肪酸环氧乙烷的加成物、聚乙二醇型多元醇、聚乙烯亚胺衍生物、多已内配多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物和多已内酯与三乙烯四胺的反应物中的一种或几种；
进一步优选地，上述分散剂可选自脂肪酸环氧乙烷的加成物、聚乙二醇型多元醇、聚乙烯亚胺衍生物、多已内配多元醇-多乙烯亚胺嵌段共聚物和多已内酯与三乙烯四胺的反应物中的一种或几种；
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的增稠剂可选自硅藻土、分子筛、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸、凹凸棒石土、聚丙烯酸钠、硅凝胶、聚丙烯酸酯共聚乳液、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯、改性聚脲、低分子聚乙烯蜡、海藻酸钠、干酪素、瓜尔胶和甲壳胺中的一种或几种；
优选地，所述的增稠剂可选自硅藻土、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、顺丁橡胶、丁苯橡胶、聚氨酯和海藻酸钠中的一种或几种。
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的颜料可选自金红石型钛白粉、陶瓷微球、立德粉、氧化锌或云母粉中的一种。
所述引发剂采用水性化引发剂可选自偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸和偶氮二异丙基咪唑啉中的一种或几种；
本发明提供的高耐热水性涂料中，所述的促进剂可选自二甲基二硫代氨基甲酸锌、二丁基二硫代氨基甲酸锌和乙基苯基二硫代氨基甲酸锌中的一种或几种；
本发明在生产过程中发现控制水性化光引发剂的用量和质量比并加入一定含量的促进剂可以提高涂料的硬度和抗划伤性，即偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸和偶氮二异丙基咪唑啉的质量比为＝1：1∶1∶1，促进剂和引发剂的质量比为1∶2，可以使涂料在加入很少量引发剂的条件下使硬度和稳定性提高，并且有很好的耐高温性和耐候性，从而既降低了环境污染的隐患，又可以降低生产成本，使生产的涂料可以与pu漆相媲美。
本发明还涉及一种上述高耐热水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将配方用量的聚酯酰亚胺树酯、聚氨酯改性丙烯酸树脂以及引发剂依次投入反应釜中，低速搅拌均匀；
2)将配方用量的交联剂、流平剂、固化剂、增稠剂、成膜助剂和去离子水混合均匀后在搅拌的状态下加入到反应釜中，升温搅拌；
3)向反应釜中依次加入配方用量的分散剂和润湿剂混合升温搅拌均匀；
4)再向反应釜中加入配方用量的消泡剂和分散剂，搅拌使混合均匀，保温30min，搅拌均匀后降温至室温，用去离子水调节粘度，即得所述高耐热水性涂料。
上述步骤1)中搅拌速度为400-500r/min，搅拌时间为20-30min；
上述步骤2)中搅拌速度为400-500r/min，升温至50℃停止升温；
上述步骤3)中搅拌速度为600-800r/min，升温至60-70℃停止升温；
上述步骤4)中搅拌速度为900-1000r/min，搅拌时间为30-40min，控制温度为60-70℃。
本发明与现有技术具有以下有益效果：
(1)本发明提供的高耐热水性涂料，具有很好的耐热性，使用耐高温树脂作为主料，并通过调节其他助剂的种类和含量使涂料的耐高温性大大提高，并具有很好的隔热效果，可以适应较高温度的环境；
(2)本发明提供的高耐热水性涂料使用的引发剂为水性引发剂，通过调节引发剂的种类和含量，可以使该涂料在加入很少量固化剂条件下使硬度提高，并且有很好的耐高温性和耐候性，从而既降低了环境污染的隐患，又可以降低生产成本；
(3)本发明提供的高耐热水性涂料的制备方法简单，适合大批量生产，生产的产品稳定性高，可以较长时间存放不分层、不变质，从而减少了过期失效造成的浪费。
具体实施方案
以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的下述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例中，而是可以应用于符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的更宽的范围。
除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。
实施例1一种高耐热水性涂料
组分：按重量份数计
制备方法：包括以下步骤：
1)将配方用量的聚酯酰亚胺树酯、聚氨酯改性丙烯酸树脂以及偶氮二异丁基脒盐酸盐依次投入反应釜中，以400r/min的速度搅拌20min，搅拌均匀；2)将配方用量的聚二甲基硅氧烷、二亚乙基三胺、三甲基六亚甲基二胺、硅藻土、丙二醇丁醚和去离子水混合均匀后在搅拌的状态下加入到反应釜中，以400r/min的速度升温至50℃，搅拌；
3)向反应釜中依次加入配方用量的氨基丙胺二油酸酯和聚氧乙烯二油酸酯混合以600r/min升温至60℃，搅拌均匀；
4)再向反应釜中加入配方用量的聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚和氨基丙胺二油酸酯以900r/min的速度搅拌30min使混合均匀，60℃条件下保温30min，搅拌均匀后降温至室温，用去离子水调节粘度，即得所述高耐热水性涂料。
实施例2一种高耐热水性涂料
组分：按重量份数计
制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。
实施例3一种高耐热水性涂料
组分：按重量份数计
制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。
实施例4一种高耐热水性涂料
组分：按重量份数计
制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。
实施例5一种高耐热水性涂料
组分：按重量份数计
制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。
实施例6一种高耐热水性涂料
组分：按重量份数计
制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。
实施例7一种高耐热水性涂料
组分：按重量份数计
制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。
实施例8一种高耐热水性涂料
组分：按重量份数计
制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。
实施例9一种高耐热水性涂料
组分：按重量份数计
制备方法：除组分不同外，其他步骤与方法与实施例1相同。
对比例1一种水性涂料
组分基本同实施例9，与实施例9的区别为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的质量比为1∶4。制备方法同实施例9。
对比例2一种水性涂料
组分基本同实施例9，与实施例9的区别为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的质量比为4∶1。制备方法同实施例9。
对比例3一种水性涂料
组分基本同实施例9，与实施例9的区别为偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸和偶氮二异丙基咪唑啉的加入比例为1∶5∶1∶5。制备方法同实施例9。
对比例4一种水性涂料
组分基本同实施例9，与实施例9的区别为不含偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸和偶氮二异丙基咪唑啉。制备方法同实施例9。
对比例5一种水性涂料
组分基本同实施例9，与实施例9的区别为不含二甲基二硫代氨基甲酸锌。制备方法同实施例9。
对比例6一种水性涂料
组分基本同实施例9，与实施例9的区别为不含偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸、偶氮二异丙基咪唑啉和二甲基二硫代氨基甲酸锌。制备方法同实施例9。
性能测试
表1涂料的物理性质及测试方法
表2实施例1-5各涂料的性能测试结果
表3实施例6-9各涂料的性能测试结果
表4对比例1-6各涂料的性能测试结果
由上述表格数据可以看出，使用本发明提供的原料(实施例9)，控制引发剂的种类和质量得到耐热性高，可使得到的涂料具有很好的硬度、耐候性、抗酸碱能力，并且将该涂料在沸水中浸泡2小时后常温搁置24小时涂膜不失光，不气泡，不剥落，具有很好的耐蒸汽性。通过对比例(1、2)实验数据可以得出调节成膜助剂的种类及质量比可以使涂料的硬度、抗冲击能力降低，干燥时间增长，通过对比例3实验数据可以得出调节原料中引发剂的质量比使其不在本发明优选范围内可以使得到的涂料耐候性、耐蒸汽性、耐冲击性、耐溶剂性和耐酸碱性等大幅度降低，出现了剥离起泡现象；对比例4、5成分中分别没有加入引发剂和促进剂在一定程度上影响了涂料的附着力、耐溶剂性、耐污染性、耐酸碱性等性能；对比例成分6中没有加入本发明提供的引发剂和促进剂意外地发现其严重影响了涂料的耐候性、耐热性、耐湿性和耐蒸汽性，所以本发明提供的水性涂料的成分，并控制其比例可以很好的提高水性涂料的性能，使其更适用于各种环境，减少涂料浪费引起的环境污染。
将制得的涂料放置两年，检测涂料是否有分层，是否有硬块，分层分为3级，无分层为0级，轻微分层为1级，严重分层为2级
将本发明制备的涂料在容器状态下放至2年后，均无分层现象，并且没有出现硬块，搅拌后均呈均匀状态(实施例1-9)，而改变本发明公开的优选范围(对比例1-3)，涂料放置2年均不同程度的出现分层、结块状态，但是搅拌后仍能正常使用；对比例4中未加引发剂，对比例5中未加促进剂，对比例6中既无引发剂又无促进剂，根据对比例4-6的配方制成涂料在容器状态下放至2年后，涂料严重结块，搅拌后无法正常使用同，造成大量浪费，污染了环境。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。