一种水性聚氨酯漆及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种水性聚氨酯漆及其制备方法，水性聚氨酯漆是由其由A组分与B组分按质量比为5：1组成，所述A组分由聚氨酯、水性丙烯酸树脂、水性分散剂、水性消泡剂、表面活性剂、去离子水、助溶剂、防闪锈剂HZJ?601?4、颜料、填料组成；所述B组分由水性聚氨酯固化剂、去离子水和水性消泡剂组成。本发明制成的水性聚氨酯漆对各种基材都有很好的性能，其在耐磨、耐酸、耐碱、耐水、耐油、耐热等性能的方面都远高于同类产品，并且不用添加有机溶剂，保护环境，对人体无害。
【专利说明】
一种水性聚氨酯漆及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯漆及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯（简称HJ)是由多异氰酸酯和聚醚多元醇或聚酯多元醇或/及小分子多元 醇、多元胺或水等扩链剂或交联剂等原料制成的聚合物。通过改变原料种类及组成，可以大 幅度地改变产品形态及其性能，得到从柔软到坚硬的最终产品，其应用较广泛。其中聚氨酯 漆是一种较常见的一种涂料，其漆膜强韧、光泽丰满、附着力强、耐水耐磨、耐腐蚀性，可用 作高级木器家具的面漆或金属表面的防锈漆，广泛应用于木器、汽车、飞机、机械、电器、仪 器仪表、塑料、皮革、纸张、织物、石油化工等各个领域。但由于它是一种不溶于水的油性聚 合物，而不能与亲水性的材料混合使用，而且遇潮起泡、漆膜粉化或变黄的问题。
[0003] 另一方面，目前广泛使用的溶剂型涂料中含有大量的可挥发有机化合物(VOC)，可 挥发有机化合物(VOC)有毒、易燃且污染大气层，对环境和人体都造成危害。因此，降低有机 挥发物VOC的排放，保护生态环境，降低温室效应，大力发展低污染涂料产品是必然的趋势。 随着社会的不断进步，国民的环保意识不断提高，水性涂料已列入今后的发展方向。可是我 国目前应用在金属防锈漆和船舶涂料上的水性工业涂料的耐水、耐盐雾、耐盐水、耐化学、 耐冲击、耐磨和耐候等性能效果不是很好。所以有必要针对金属或船舶开发一种水性聚氨 酯漆。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种在船舶上使用，且具有较好的耐磨、耐 酸、耐碱、耐水、耐油、耐热等性能的水性聚氨酯漆。
[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案为:一种水性聚氨酯漆，由A组分与B组分按质 量比为5:1组成，所述A组分由以下组分按重量份数制备而成： 聚氨酯 0. 5-5份
[0006] 水性丙烯酸树脂 4G-50份 水性分散剂 0. 5-1. O份 水性消泡剂 0. 3-0. 6份 表面活性剂 0. 2-0. 5份 去离子水 10-18份
[0007] 助溶剂 3-5份 防闪锈剂HZJ-6:01-4 0. 7-1. 5份 颜料 5-10份 填料 10-20份：
[0008] 所述B组分由以下组分按重量份数制备而成：
[0009] 水性聚氨酯固化剂 12-15份
[0010] 去离子水 5-8份
[0011] 水性消泡剂 0.02-0.05份。
[0012] 进一步方案，所述水性丙烯酸树脂是由通过以下方法制备的，将乙二醇单丁醚和 1/3的偶氮异丁氰进行加热搅拌，当温度升至100°C时，滴加不饱和羧酸单体、巯基乙醇和剩 余的偶氮异丁氰，保温4小时后降温至40°C，在充分搅拌下加入有机胺或氨水进行中和成盐 所得;其中巯基乙醇的用量为不饱和羧酸单体质量的1~1.5%;偶氮异丁氰总用量为不饱 和羧酸单体质量的1~1.5%;乙二醇单丁醚的用量为不饱和羧酸单体质量的25~50%。
[0013] 进一步方案，所述表面活性剂为有机硅表面活性剂与聚硅氧烷按重量比为1:1一 10。
[0014] 进一步方案，所述颜料为碳黑、钛白粉、铁黄、铁红、酞青蓝、酞青绿中的至少一种。
[0015] 进一步方案，所述水性分散剂是由聚丙烯酸嵌段和聚乙二醇丙烯酸酯嵌段按摩尔 比1:1构成。
[0016] 进一步方案，所述水性消泡剂是由聚醚改性有机硅、硅油和气相二氧化硅经乳化 而成。
[0017] 进一步方案，所述助溶剂为乙二醇单丁醚和异丙醇按质量比为2:1组成的混合溶 剂。
[0018] 进一步方案，所述填料为硅灰石重晶石粉、白垩粉、晶体碳酸钙、白云石粉、高岭土 或纤维状滑石粉。
[0019] 本发明的另一个目的是提供上述水性聚氨酯漆的制备方法，包括以下步骤：
[0020] (1)按配比将去离子水、助溶剂、水性分散剂和一半的水性消泡剂一起混合搅拌； 然后加入一半的水性丙烯酸树脂和聚氨酯、颜料、填料进行搅拌；
[0021] (2)将步骤(1)混合物通过砂磨机研磨至细度在40微米以内；
[0022] (3)将(2)中物料继续搅拌，并且在高速搅拌机的搅拌下再依次加入剩余的水性丙 烯酸树脂、水性消泡剂，以及表面活性剂、防闪锈剂HZJ-601-4进行搅拌；
[0023] (4)将(3)物料通过孔径为150 - 250目过滤网进行过滤得组分A;
[0024] (5)先将去离子水和水性消泡剂混合后，再加入水性聚氨酯固化剂进行混合得组 分B;
[0025] (6)将组分A和组分B按质量比为5:1进行混合，得水性聚氨酯漆。
[0026] 本发明的水性消泡剂是由聚醚改性有机硅、硅油和气相二氧化硅经乳化而成，其 活性成分较低，制造成本低，更环保;乳化稳定、在水性体系中相容性好、易分散、表面张力 低、消泡迅速、抑泡时间长、且其耐热性、抗剪切性及耐酸碱盐性能好等优点，能适合多种场 合;可单独使用，也可与其他助剂配合使用，稳定性好，不发生破乳飘油现象，也无沉淀物产 生，不会引起涂膜缩孔;消泡剂非水性体系也非常有效。
[0027] 本发明的水性分散剂是由聚丙烯酸嵌段和聚乙二醇丙烯酸酯嵌段按摩尔比1:1构 成。从而避免储存过程中颜料粒子絮凝和沉淀，赋予颜料具有更高遮盖力和着色强度。 [0028]本发明中防闪锈剂HZJ-601-4是由多种高性能缓蚀剂复配而成，不含亚硝酸盐和 有毒金属元素它能防止水溶性涂料"闪锈"的形成;且能解决涂膜干燥后遇水返锈问题，并 提高涂膜的防锈性能和耐盐雾效果。
[0029] 本发明的水性聚氨酯漆与现有技术相比具有如下优点：
[0030] 1、本发明以去离子水为助溶剂，不用添加有机溶剂，保护环境，对人体无害。
[0031] 2、本发明制成的水性聚氨酯漆对各种基材都有很好的性能，其在耐磨、耐酸、耐 碱、耐水、耐油、耐热等性能的方面都远高于同类产品。
[0032] 3、由于水性聚氨酯漆在制备过程中分别通过研磨机的研磨与过滤网进行过滤，使 得其粒径较小，在基体上形成的漆膜比较细腻、光滑，提高了其外观要求。
【具体实施方式】
[0033]下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：
[0034] 下面实施例中水性分散剂是由聚丙烯酸嵌段和聚乙二醇丙烯酸酯嵌段按摩尔比 1:1构成。
[0035] 水性消泡剂是由聚醚改性有机硅、硅油和气相二氧化硅经乳化而成。
[0036] 表面活性剂为有机硅表面活性剂与聚硅氧烷按重量比为1:1 一10。
[0037] 所述水性丙烯酸树脂是由通过以下方法制备的：将30份乙二醇单丁醚和0.5份偶 氮异丁氰进行加热搅拌，当温度升至l〇〇°C时，滴加100份不饱和羧酸单体、1份巯基乙醇和1 份偶氮异丁氰，保温4小时后降温至40°C，在充分搅拌下加入氨水进行中和成盐所得。
[0038]所述助溶剂为乙二醇单丁醚和异丙醇按质量比为2:1组成的混合溶剂。
[0039] 实施例1:
[0040] -种水性聚氨酯漆，由A组分与B组分按质量比为5:1组成，所述A组分由以下组分 按重量份数制备而成： 聚氨酯 0. 5份 水性丙烯酸树脂 40份 水性分散剂 〇. 5份 水性消泡剂 Q. 3份 表面活性剂 0. 2份
[0041] 去尚子水 10份 助溶剂 3份 防闪锈剂HZJ-601-4 0. 7份 颜料 5份 填料 10份：
[0042] 所述B组分由以下组分按重量份数制备而成：
[0043]水性聚氨酯固化剂 12份
[0044] 去离子水 5份
[0045] 水性消泡剂 0.02份。
[0046]其制备方法为：
[0047] (1)按配比将去离子水、助溶剂、水性分散剂和一半的水性消泡剂一起混合搅拌； 然后加入一半的水性丙烯酸树脂和聚氨酯、颜料、填料进行搅拌；
[0048] (2)将步骤(1)混合物通过砂磨机研磨至细度在40微米以内；
[0049] (3)将(2)中物料继续搅拌，并且在高速搅拌机的搅拌下再依次加入剩余的水性丙 烯酸树脂、水性消泡剂，以及表面活性剂、防闪锈剂HZJ-601-4进行搅拌；
[0050] (4)将(3)物料通过孔径为150 - 250目过滤网进行过滤得组分A;
[0051] (5)先将去离子水和水性消泡剂混合后，再加入水性聚氨酯固化剂进行混合得组 分B;
[0052] (6)将组分A和组分B按质量比为5:1进行混合，得水性聚氨酯漆。
[0053] 实施例2:
[0054] 一种水性聚氨酯漆，由A组分与B组分按质量比为5:1组成，所述A组分由以下组分 按重量份数制备而成： 聚氨酯 5份 水性丙烯酸树脂 50份 水性分散剂 1. 0份 水性消泡剂 0. 6份 表面活性剂 （).5份
[0055] 去离子水 18份 助溶剂 5份 防闪锈剂HZJ-6Q1-4 1. 5份 颜料 10份 填料 20份；
[0056] 所述B组分由以下组分按重量份数制备而成：
[0057]水性聚氨酯固化剂 15份
[0058] 去离子水 8份
[0059] 水性消泡剂 0.05份。
[0060]其制备方法同实施例1。
[0061 ] 实施例3:
[0062] -种水性聚氨酯漆，由A组分与B组分按质量比为5:1组成，所述A组分由以下组分 按重量份数制备而成： 聚氨酯 2份 水性丙烯酸树脂 45份 水性分散剂 0, 8份 水性消泡剂 〇. 5份 表面活性剂 0. 4份
[0063] 去离子水 15份 助溶剂 4份 防闪锈剂HZJ-6Q1-4 1份 颜料 7份 填料 15份：
[0064] 所述B组分由以下组分按重量份数制备而成：
[0065]水性聚氨酯固化剂 14份
[0066] 去离子水 6份
[0067] 水性消泡剂 0.03份。
[0068]其制备方法同实施例1。
[0069] 实施例4
[0070] -种水性聚氨酯漆，由A组分与B组分按质量比为5:1组成，所述A组分由以下组分 按重量份数制备而成： 聚氨酯 1份 水性丙烯酸树脂 42份 水性分散剂 〇· 8份
[0071] 水性消泡剂 0.3份 表面活性剂 0. 5份 去离子水 12份 助溶剂 3份 防闪锈剂HZJ-601-4 1.2份
[0072] 颜料 7份 填料 18份；
[0073] 所述B组分由以下组分按重量份数制备而成：
[0074]水性聚氨酯固化剂 13份
[0075] 去离子水 6份
[0076] 水性消泡剂 0.02份。
[0077]其制备方法同实施例1。
[0078] 对比试验
[0079]将上述实施例1中制备的水性聚氨酯漆对金属材料进行喷涂施工;再用目前市场 市售的水性丙烯酸漆进行同样的喷涂金属材料，作为实验参照样。对其外观、细度、附着力、 干燥时间、耐盐水等等性能也进行了对比，具体见下表：
[0081 ]从上表可看出，本发明的水性聚氨酯漆的相对于对照例，其细度细、粘度也高，干 燥时间长，附着力也高，其性能明显优越于现有技术。
[0082]上面所述仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限 定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的 各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种水性聚氨酯漆，其特征在于：其由A组分与B组分按质量比为5:1组成，所述A组分 由以下组分按重量份数制备而成： 聚氨酯 0. 5-5份 水性丙烯酸树脂 40-50份 水性分散剂 （).5-1. 0份 水性消泡剂 0. 3-0, 6份 表面活性剂 0. 2-0. 5份 去离子水 10-18份 助溶剂 3-5份 防闪锈剂HZJ-6(H -4 0. 7- L 5份 颜料 5-U)份 填料 10-20份； 所述Β组分由以下组分按重量份数制备而成： 水性聚氨酯固化剂 12-15份 去离子水 5-8份 水性消泡剂 0.02-0.05份。2. 根据权利要求1所述的水性聚氨酯漆，其特征在于:所述水性丙烯酸树脂是由通过以 下方法制备的，将乙二醇单丁醚和1/3的偶氮异丁氰进行加热搅拌，当温度升至100°C时，滴 加不饱和羧酸单体、巯基乙醇和剩余的偶氮异丁氰，保温4小时后降温至40°C，在充分搅拌 下加入有机胺或氨水进行中和成盐所得;其中巯基乙醇的用量为不饱和羧酸单体质量的1 ~1.5%;偶氮异丁氰总用量为不饱和羧酸单体质量的1~1.5%;乙二醇单丁醚的用量为不 饱和羧酸单体质量的25~50%。3. 根据权利要求1所述的水性聚氨酯漆，其特征在于:所述表面活性剂为有机硅表面活 性剂与聚硅氧烷按重量比为1:1 一10。4. 根据权利要求1所述的水性聚氨酯漆，其特征在于:所述颜料为碳黑、钛白粉、铁黄、 铁红、酞青蓝、酞青绿中的至少一种。5. 根据权利要求1所述的水性聚氨酯漆，其特征在于:所述水性分散剂是由聚丙烯酸嵌 段和聚乙二醇丙烯酸酯嵌段按摩尔比1:1构成。6. 根据权利要求1所述的水性聚氨酯漆，其特征在于:所述水性消泡剂是由聚醚改性有 机硅、硅油和气相二氧化硅经乳化而成。7. 根据权利要求1所述的水性聚氨酯漆，其特征在于:所述助溶剂为乙二醇单丁醚和异 丙醇按质量比为2:1组成的混合溶剂。8. 根据权利要求1所述的水性聚氨酯漆，其特征在于:所述填料为硅灰石重晶石粉、白 垩粉、晶体碳酸钙、白云石粉、高岭土或纤维状滑石粉。9. 一种制备如权利要求1所述的水性聚氨酯漆的方法，其特征在于:包括以下步骤： (1)按配比将去离子水、助溶剂、水性分散剂和一半的水性消泡剂一起混合搅拌;然后 加入一半的水性丙烯酸树脂和聚氨酯、颜料、填料进行搅拌； (2) 将步骤(1)混合物通过砂磨机研磨至细度在40微米以内； (3) 将(2)中物料继续搅拌，并且在高速搅拌机的搅拌下再依次加入剩余的水性丙烯酸 树脂、水性消泡剂，以及表面活性剂、防闪锈剂HZJ-601-4进行搅拌； (4) 将(3)物料通过孔径为150 - 250目过滤网进行过滤得组分A; (5) 先将去离子水和水性消泡剂混合后，再加入水性聚氨酯固化剂进行混合得组分B; (6) 将组分A和组分B按质量比为5:1进行混合，得水性聚氨酯漆。
【文档编号】C09D7/12GK105860811SQ201610471788
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月22日
【发明人】徐徐, 蔡旭东
【申请人】安徽汇利涂料科技有限公司