一种水性双组分聚氨酯组合物及其应用的制作方法

本发明属于涂料，尤其涉及一种水性双组分聚氨酯组合物及其应用。

背景技术：

1、目前国内外对建筑涂料的绿色化、多功能化的需求逐渐提高，真石漆作为水性建筑涂料的一种，其装饰效果酷似汉白玉、花岗石和大理石等，以其仿真度高、石材质感强、装饰性能强、物美价廉和耐性好等一系列的优越性能，在外墙装饰涂料中备受认可，目前已成为建筑外墙涂料中主导的涂层材料之一。

2、目前市场上的真石漆的主要骨料以白砂、天然彩砂和人工染砂为主，天然彩砂是由各种花岗岩或大理石天然矿石经精选、破碎、粉碎、分级、混砂、包装等多道工序加工而成的颗粒或粉末状产品，其存在资源有限、颜色种类固定、颜色不齐全、批次稳定差且成本高的缺点。目前的人工染砂主要为油性染砂，即采用油性树脂进行染砂，并通过高温进行颜色固化，这种染砂在制造过程中使用的有机成分组成，不仅有害于人体健康，并存在污染环境的问题，且过程中需要高温固化，更会造成资源浪费的问题。

3、发明专利申请cn1986479a公开了一种水性环氧彩砂砂浆及其制备方法和施工方法，是利用环氧树脂来制备染砂用油漆。利用上述树脂所制备的人工彩砂，主要存在染色牢度和耐酸耐碱性能不够以及耐候性较差的特点。

4、发明专利cn106478861a公开了一种水性改性丙烯酸树酯及利用其制备人工彩砂的方法，通过一定的工艺在丙烯酸脂乳液合成阶段接入羟基进行改性，并应用于制备人工彩砂，需要在120℃的条件下烘烤30min，最终得到人工彩砂，该发明的工艺存在耗时长，能耗高的缺点。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种水性双组分聚氨酯组合物，利用该水性双组分聚氨酯组合物对砂子进行染色固化，得到的染砂成品能够快速固化，且具有优异的耐化学性、高硬度及高耐候性。

2、本发明的目的之二在于提供一种上述水性双组分聚氨酯组合物在制备建筑材料中的应用。

3、为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

4、本发明的第一方面提供了一种水性双组分聚氨酯组合物，包括a组分和b组分；

5、a组分包括以下质量份数的组分：水性羟基丙烯酸树脂40～90份，消泡剂0.1～1份，增稠剂0.05～3份，润湿剂0.05～3份，水3～60份，色浆0～20份；所述水性羟基丙烯酸树脂中的羟基为仲羟基；

6、b组分包括异氰酸酯；

7、a组分和b组分的质量比为(10～20)：1。

8、优选地，所述组合物中，水性羟基丙烯酸树脂为采用羟基型链转移剂和光引发剂改性得到的水性羟基丙烯酸树脂。在含碳碳双键的聚氨酯预聚物中，加入羟基型链转移剂如巯基醇与光引发剂可以控制羟基接入位置，从而在丙烯酸树脂中引入仲羟基。

9、优选地，所述水性羟基丙烯酸树脂中，羟基型链转移剂选自巯基醇；进一步优选地，所述巯基醇包括巯基乙醇、巯基丙醇或2-羟乙基巯基丙酸酯中的至少一种；更进一步优选地，所述巯基醇包括巯基乙醇、巯基丙醇或其组合；更优选地，所述巯基醇选自巯基乙醇。

10、优选地，所述组合物中，水性羟基丙烯酸树脂的羟基含量为0.5～15wt％；进一步优选地，所述组合物中，水性羟基丙烯酸树脂的羟基含量为0.8～10wt％；更进一步优选地，所述组合物中，水性羟基丙烯酸树脂的羟基含量为1～6.5wt％。

11、优选地，所述组合物中，水性羟基丙烯酸树脂的固体含量为40～60wt％；进一步优选地，所述组合物中，水性羟基丙烯酸树脂的固体含量为45～55wt％；更进一步优选地，所述组合物中，水性羟基丙烯酸树脂的固体含量为48～52wt％。

12、优选地，所述组合物中，水性羟基丙烯酸树脂为聚丁二烯二醇改性的水性羟基丙烯酸树脂。

13、优选地，所述聚丁二烯二醇改性的水性羟基丙烯酸树脂中，聚丁二烯二醇的含量为1～10wt％；进一步优选地，聚丁二烯二醇的含量为2～9wt％；更进一步优选地，聚丁二烯二醇的含量为2.2～8.5wt％。

14、优选地，所述聚丁二烯二醇改性的水性羟基丙烯酸树脂的改性原料选自含碳碳双键的二元醇；进一步优选地，所述含碳碳双键的二元醇包括顺-2-丁烯-1，4-二醇、5，5-二烯丙基-2，2-联苯二酚或其组合；更进一步优选地，所述含碳碳双键的二元醇选自顺-2-丁烯-1，4-二醇。

15、在一些具体的实施方式中，聚丁二烯二醇改性的水性羟基丙烯酸树脂选自archsol 8576、archsol 8577或其组合。

16、优选地，所述组合物中，消泡剂选自有机硅类消泡剂；进一步优选地，所述有机硅消泡剂选自聚硅氧烷消泡剂；更进一步优选地，所述聚硅氧烷消泡剂为破泡聚硅氧烷和憎水颗粒在聚二元醇中的混合物。

17、在一些具体的实施方式中，消泡剂包括毕克化学的byk-093、byk-1786或其组合。

18、优选地，所述组合物中，增稠剂选自聚氨酯类增稠剂；进一步优选地，所述聚氨酯类增稠剂选自水性非离子改性聚氨酯类增稠剂。

19、在一些具体的实施方式中，增稠剂包括rm-8w、rm-5000或rm-2020中的至少一种。

20、优选地，所述组合物中，润湿剂选自有机硅类润湿剂；进一步优选地，所述有机硅类润湿剂选自聚醚改性有机硅类润湿剂；更进一步优选地，所述聚醚改性有机硅类润湿剂选自聚醚改性聚二甲基硅氧烷。

21、本发明采用的润湿剂主要用于改善底材的润湿性。具体的，当所述组合物用于制备水性染砂时，本发明采用的润湿剂主要用于改善砂材的润湿性。

22、在一些具体的实施方式中，润湿剂包括bky-3455、byk-3456或其组合。

23、优选地，所述组合物中，色浆选自水性色浆；进一步优选地，所述水性色浆包括有机颜料、无机颜料或其组合。

24、将有机颜料、无机颜料或其组合进行研磨后可制成水性色浆。在一些具体的实施方式中，色浆包括科莱恩水性系列色浆、立邦color max系列色浆或其组合。

25、优选地，所述组合物中，异氰酸酯选自水可分散型异氰酸酯；进一步优选地，所述水可分散型异氰酸酯选自二异氰酸酯；更进一步优选地，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯(tdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi)、二环己基甲烷二异氰酸酯(hmdi)、六亚甲基二异氰酸酯(hdi)或赖氨酸二异氰酸酯(ldi)中的至少一种。

26、在一些具体的实施方式中，异氰酸酯包括hdi、mdi或其组合。

27、优选地，所述组合物中，异氰酸酯的nco含量为15～30wt％；进一步优选地，所述组合物中，异氰酸酯的nco含量为20～25wt％；更进一步优选地，所述组合物中，异氰酸酯的nco含量为22～24wt％。

28、优选地，所述组合物的a组分中，水性羟基丙烯酸树脂的质量份数为50～80份；进一步优选地，所述组合物的a组分中，水性羟基丙烯酸树脂的质量份数为55～75份；更进一步优选地，所述组合物的a组分中，水性羟基丙烯酸树脂的质量份数为60～70份。

29、优选地，所述组合物的a组分中，消泡剂的质量份数为0.2～0.8份；进一步优选地，所述组合物的a组分中，消泡剂的质量份数为0.25～0.6份；更进一步优选地，所述组合物的a组分中，消泡剂的质量份数为0.3～0.5份。

30、优选地，所述组合物的a组分中，增稠剂的质量份数为0.1～2份；进一步优选地，所述组合物的a组分中，增稠剂的质量份数为0.2～1.5份；更进一步优选地，所述组合物的a组分中，增稠剂的质量份数为0.5～1份。

31、优选地，所述组合物的a组分中，润湿剂的质量份数为0.1～2份；进一步优选地，所述组合物的a组分中，润湿剂的质量份数为0.2～1.5份；更进一步优选地，所述组合物的a组分中，润湿剂的质量份数为0.5～1份。

32、优选地，所述组合物的a组分中，水的质量份数为5～50份；进一步优选地，所述组合物的a组分中，水的质量份数为10～45份；更进一步优选地，所述组合物的a组分中，水的质量份数为15～35份。

33、优选地，所述组合物的a组分中，色浆的质量份数为0～10份；进一步优选地，所述组合物的a组分中，色浆的质量份数为0.5～10份；更进一步优选地，所述组合物的a组分中，色浆的质量份数为1～5份。

34、优选地，所述组合物中，a组分包括以下质量份数的组分：水性羟基丙烯酸树脂50～80份，消泡剂0.2～0.8份，增稠剂0.1～2份，润湿剂0.1～2份，水5～50份，色浆0～10份。

35、进一步优选地，所述组合物中，a组分包括以下质量份数的组分：水性羟基丙烯酸树脂55～75份，消泡剂0.25～0.6份，增稠剂0.2～1.5份，润湿剂0.2～1.5份，水10～45份，色浆0.5～10份。

36、更进一步优选地，所述组合物中，a组分包括以下质量份数的组分：水性羟基丙烯酸树脂60～70份，消泡剂0.3～0.5份，增稠剂0.5～1份，润湿剂0.5～1份，水15～35份，色浆1～5份。

37、优选地，所述组合物中，a组分和b组分的质量比为(11.5～19)：1；进一步优选地，所述组合物中，a组分和b组分的质量比为(13～17)：1；更进一步优选地，所述组合物中，a组分和b组分的质量比为(15～16)：1。

38、本发明的第二方面提供了一种本发明的第一方面所述的水性双组分聚氨酯组合物的制备方法，包括以下步骤：将a组分的各组分混合，再加入b组分进行混合，得到所述水性双组分聚氨酯组合物。

39、优选地，所述组合物的制备方法中，将a组分的各组分混合的混合转速为300～700rpm；进一步优选为400～600rpm；更进一步优选为450～550rpm。

40、优选地，所述组合物的制备方法中，将a组分的各组分混合的混合时间为1～20min；进一步优选为3～15min；更进一步优选为5～10min。

41、优选地，所述组合物的制备方法中，加入b组分进行混合的混合转速为300～700rpm；进一步优选为400～600rpm；更进一步优选为450～550rpm。

42、优选地，所述组合物的制备方法中，加入b组分进行混合的混合时间为1～20min；进一步优选为3～15min；更进一步优选为5～10min。

43、优选地，所述组合物的制备方法中，将a组分的各组分混合的先后顺序依次为水、水性羟基丙烯酸树脂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、色浆。

44、本发明的第三方面提供了一种包括本发明的第一方面所述的水性双组分聚氨酯组合物的建筑材料。

45、优选地，所述建筑材料中，还包括白砂。

46、当建筑材料包括水性双组份聚氨酯组合物和白砂时，所述建筑材料为水性染砂。

47、优选地，所述建筑材料中，水性双组份聚氨酯组合物与白砂的质量比为(0.3～10)：100；进一步优选为(0.5～8)：100；更进一步优选为(0.8～6)：100。

48、优选地，所述建筑材料的目数为60～140目；进一步优选为70～130目；更进一步优选为80～120目。

49、优选地，所述建筑材料中，还包括涂料基料。

50、当建筑材料包括水性双组分聚氨酯组合物、白砂和涂料基料时，所述建筑材料为水性涂料。

51、优选地，所述涂料基料包括以下制备原料：苯丙乳液或纯丙乳液、颜填料、水、润湿分散剂、杀菌防腐剂。

52、优选地，所述建筑材料中，水性双组份聚氨酯组合物与白砂的质量之和在建筑材料中的质量百分数为60～90％；进一步优选为65～85％；更进一步优选为70～80％。

53、本发明的第四方面提供了一种本发明的第三方面所述的建筑材料的制备方法，包括以下步骤：将各组分混合，得到所述建筑材料。

54、优选地，所述建筑材料的制备方法中，当建筑材料包括水性双组份聚氨酯组合物和白砂时，所述建筑材料的制备方法包括以下步骤：将水性双组分聚氨酯组合物和白砂混合，干燥后得到所述建筑材料。所述建筑材料为一种水性染砂。

55、优选地，所述建筑材料的制备方法中，当建筑材料包括水性双组份聚氨酯组合物和白砂时，将水性双组分聚氨酯组合物和白砂混合的方式采用喷淋式混合；进一步优选地，所述喷淋式混合为将水性双组分聚氨酯组合物喷淋在白砂上，再进行混合。

56、优选地，所述建筑材料的制备方法中，当建筑材料包括水性双组份聚氨酯组合物和白砂时，所述干燥温度为40～100℃；进一步优选为50～80℃；更进一步优选为60～70℃。

57、优选地，所述建筑材料的制备方法中，当建筑材料包括水性双组份聚氨酯组合物和白砂时，所述干燥时间为1～20min；进一步优选为3～15min；更进一步优选为5～10min。

58、优选地，所述建筑材料的制备方法中，当建筑材料包括水性双组份聚氨酯组合物、白砂和涂料基料时，所述建筑材料的制备方法包括以下步骤：将水性双组分聚氨酯组合物和白砂混合，干燥后得到水性染砂；再将所述水性染砂与涂料基料混合，得到所述建筑材料。所述建筑材料为一种水性涂料。

59、在一些具体的实施方式中，所述涂料基料为真石漆基料，最终得到的建筑材料为一种真石漆。

60、本发明的有益效果是：

61、本发明的水性双组分聚氨酯组合物中的原料均为零voc的水性环保原料，且其在基材表面的固化速度快，同时又可以保证在室温混合时，可操作时间便于生产加工需要。利用该水性双组分聚氨酯组合物对基材进行染色固化，可实现快速固化，且生产的建筑材料具有优异的耐化学性、机械稳定性和耐候性。

62、具体而言，与现有技术相比，本发明具有以下优点：

63、1、本发明的水性双组分聚氨酯组合物中，水性羟基丙烯酸树脂中的羟基均为仲羟基，具有较强的反应活性，可与异氰酸酯快速反应，提高涂膜的干燥速度，使得染砂浆料在白砂表面的固化速度快，同时与水性羟基丙烯酸树脂中的羟基为伯羟基相比，本发明又可以保证在室温混合时，可操作时间便于生产加工需要。

64、2、利用水性双组分聚氨酯组合物对砂子进行染色固化，在50-80℃的环境下只需五分钟即可完成快速固化，且生产的水性染砂具有优异的耐化学性(如耐水性、耐碱性、耐醇性、耐醇酯十二性等)、机械稳定性和耐候性，用于真石漆中代替天然彩砂，具有环保性好、颜色丰富、耐性好、机械稳定性好等优势，可以改善真石漆在生产过程中变色、磨碎等缺陷，提高真石漆的耐候性和使用性能。