一种水性聚氨酯涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种涂料技术领域，更具体地，本发明涉及一种水性聚氨酯涂料及其 制备方法。
【背景技术】
[0002] 双组份聚氨酯涂料一般是由含有羟基或胺基官能团的漆料组份和含有异氰酸酯 官能团的固化剂组份组成。双组份聚氨酯涂料通常可分为溶剂型聚氨酯涂料和水性聚氨酯 涂料。水性聚氨酯涂料，特别是双组份水性聚氨酯涂料，既保留了溶剂型聚氨酯涂料的优良 性能，也具有良好的环境友好性，因此，具有广阔的应用前景。但双组份水性聚氨酯涂料对 水非常敏感，水可以与异氰酸酯反应放出二氧化碳，使涂层产生气泡，降低涂料的品质。此 外，双组份水性聚氨酯涂料在高温环境下，由于其涂膜的温度在多150°C下长期烘烤容易发 生黄变现象，限制了其在高温环境中的应用。近年来已有一些研究试图改善聚氨酯涂料的 耐高温黄变性能，但都是针对于溶剂型聚氨酯体系，对于水性聚氨酯涂料的耐高温黄变性 能的改善的报道极少。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述问题，本发明提供了一种水性聚氨酯涂料及其制备方法。
[0004] 为了实现上述发明目的，本发明采取了以下技术方案： 一种水性聚氨酯涂料，所述水性聚氨酯涂料包括以下重量百分比的组份： 水性丙烯酸多元醇分散体43%~68%、亲水改性多异氰酸酯15~43%、纳米Sn02-Si02 复合氧化物1~8% ; 所述水性丙烯酸多元醇分散体按重量百分比由以下组份聚合而得到：丙烯酸丁酯7~ 18%，甲基丙烯酸甲酯4~12%，苯乙烯5~12%，丙烯酸羟丙酯16~23%，丙烯酸4~10%， 过氧化二苯甲酰2~3%，有机溶剂15~20%，水30~45%，三乙胺2~6% ; 所述亲水性改性多异氰酸酯为P0SS改性聚乙二醇改性多异氰酸酯，所述多异氰酸酯 选自HDI二聚体、HDI三聚体、IPDI二聚体、IPDI三聚体中的一种，所述P0SS改性聚乙二醇 的结构为：
其中，R为苯基或环戊基，n为5~9。
[0005] 在一种实施方式中，所述水性丙烯酸多元醇分散体的固含量为45~48%。
[0006] 在一种实施方式中，所述有机溶剂选自乙酸乙酯、丙酮、异丙醇中的一种。
[0007] 在一种实施方式中，所述多异氰酸酯选自HDI三聚体或IPDI三聚体。
[0008] 在一种实施方式中，所述纳米Sn02-Si02复合氧化物的粒径为20~30nm。
[0009] 在一种实施方式中，所述水性聚氨酯涂料还包括以下重量百分比的组份：消泡剂 〇? 05~1、流平剂0? 05~1、增稠剂0? 5~5、分散剂0? 2~1和水10~20。
[0010] 在一种实施方式中，所述消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂。
[0011] 在一种实施方式中，所述流平剂为丙烯酸酯类共聚物流平剂。
[0012] 在一种实施方式中，所述增稠剂为水性聚氨酯类增稠剂。
[0013] 本发明的另一方面提供了水性聚氨酯涂料的制备方法，按照重量百分比，将水性 丙烯酸多元醇分散体加入水中，再加入消泡剂、流平剂、分散剂、增稠剂，搅拌均匀，加入纳 米Sn02-Si02复合氧化物，搅拌均勾，最后加入固化剂，搅拌均勾，即得。
[0014] 参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
【具体实施方式】
[0015] 除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技 术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。
[0016] 如本文所用术语"由…制备"与"包含"同义。本文中所用的术语"包含"、"包括"、 "具有"、"含有"或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合 物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或 此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0017] 连接词"由…组成"排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此 短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常 规杂质除外。当短语"由…组成"出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时， 其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
[0018] 当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优 选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围 下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开 了范围"1至5"时，所描述的范围应被解释为包括范围"1至4"、"1至3"、"1-2"、"1_2和 4-5"、"1_3和5"等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括 其端值和在该范围内的所有整数和分数。
[0019] 此外，本发明要素或组分前的不定冠词"一种"和"一个"对要素或组分的数量要求 (即出现次数）无限制性。因此"一个"或"一种"应被解读为包括一个或至少一个，并且单 数形式的要素或组分也包括复数形式，除非所述数量明显旨指单数形式。
[0020] -种水性聚氨酯涂料，所述水性聚氨酯涂料包括以下重量百分比的组份： 水性丙烯酸多元醇分散体43%~68%、亲水改性多异氰酸酯15~43%、纳米Sn02-Si02 复合氧化物1~8% ; 所述水性丙烯酸多元醇分散体按重量百分比由以下组份聚合而得到：丙烯酸丁酯7~ 18%，甲基丙烯酸甲酯4~12%，苯乙烯4~7%，丙烯酸羟丙酯16~23%，丙烯酸4~10%，过 氧化二苯甲酰2~3%，有机溶剂15~20%，水30~45%，三乙胺2~6% ; 所述亲水性改性多异氰酸酯为P0SS改性聚乙二醇改性多异氰酸酯，所述多异氰酸酯 选自HDI二聚体、HDI三聚体、IPDI二聚体、IPDI三聚体中的一种，所述POSS改性聚乙二醇 的结构为：
其中，R为苯基或环戊基，n为5~9。
[0021]水件丙燔酸多元醇分散体 水性丙烯酸多元醇分散体是由含羟基丙烯酸类单体、苯乙烯、丙烯酸或甲基丙烯酸与 其它丙烯酸酯单体在溶剂中通过自由基聚合后，中和分散在水中制得，有时需要脱除部分 或全部溶剂。水性丙烯酸多元醇分散体具有较低的分子量，较高的羟基官能度，涂料交联密 度高、光泽高、耐水性和耐溶剂性好。同时加入适量的苯乙烯可以明显改善树脂于环境固化 的干燥时间及早期硬度，固化速度好于催化剂的影响。
[0022] 羟基丙烯酸类单体选自（甲基）丙烯酸2-羟乙酯、（甲基）丙烯酸3-羟丙酯、 4-羟基-正丁基（甲基）丙烯酸酯、（甲基）丙烯酸2-羟丙酯、2-羟基-正丁基（甲基） 丙烯酸酯、3-羟基-正丁基（甲基）丙烯酸酯、1，4_环己烷二甲醇单（甲基）丙烯酸酯、 N-(2-羟乙基）（甲基）丙烯酰胺、单（甲基）丙烯酸甘油酯、聚乙二醇单（甲基）丙烯酸 酯、丙烯酸羟丙酯、聚丙二醇单（甲基）丙烯酸酯、2-羟基-3-苯氧基丙基（甲基）丙烯酸 酯、2-(甲基）丙烯酰氧基乙基-2-羟乙基邻苯二甲酸酯、末端具有羟基的内酯改性（甲基） 丙烯酸酯。以重量百分比计，本发明所述的羟基丙烯酸类单体优选丙烯酸羟丙酯，其重量百 分比为16~23%。
[0023] 本发明的水性丙烯酸多元醇分散体的合成单体，可以举例如：（甲基）丙烯酸、（甲 基）丙烯酸甲酯、（甲基）丙烯酸乙酯、（甲基）丙烯酸正丙酯、（甲