本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性聚氨酯哑光面漆及其制备方法。
背景技术：
传统的溶剂型双组分聚氨酯涂料具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优点，广泛作为工业防护、木器家具和汽车涂料。但随着环保政策的不断实施与完善，消费者的环保意识的不断增强与提升，溶剂型涂料的使用受到了前所未有的限制，传统的油性涂料正在逐渐被环保涂料所代替，其中以水性漆为代表的环保涂料正是现代绿色涂料蓬勃发展的重要组成部分。水性漆以低voc、节能、无毒、环保为特点被广大消费者群众所认可，但是部分水性涂料的性能依然达不到传统涂料的优越性能，水性涂料的发展在很大程度上受到了限制，因此完善水性漆的产品种类、提高水性漆产品的性能是今后水性漆发展的主要方向。
目前，制备半光、哑光的水性聚氨酯面漆主要有三个途径，一是直接用消光粉进行消光，二是用填料(如滑石粉)配合消光粉进行消光，三是使用低羟值的乳液或低异氰酸值的固化剂配合消光粉进行消光，但这三种制备方法在进行消光后都会使漆膜性能大幅度下降，加入消光粉后体系粘度变大，严重破坏漆膜的致密性，导致漆膜空隙增多，使基材表面与空气接触率增大，不利于储存，施工困难。如何开发出性能优异的水性聚氨酯哑光面漆一直是水性漆领域难以解决的技术问题。
技术实现要素：
针对现有技术中水性聚氨酯面漆消光后漆膜性能大幅度下降的问题，本发明提供一种水性聚氨酯哑光面漆及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种水性聚氨酯哑光面漆，所述水性聚氨酯哑光面漆包含如下重量份数的组分：水性羟基丙烯酸乳液35-45份，固化剂5-15份，环保助溶剂5-10份，中和剂0.1-0.5份，消泡剂0.1-0.5份，分散剂1-5份，颜填料25-35份，基材润湿剂0.5-1份，增稠剂1-5份，防沉剂0.5-1份，有机消光粉0.5-2.5份和去离子水10-20份。
优选的，所述水性聚氨酯哑光面漆包含如下重量份数的组分：水性羟基丙烯酸乳液32-43份，固化剂6-13份，环保助溶剂6-9份，中和剂0.2-0.4份，消泡剂0.2-0.4份，分散剂2-4份，颜填料26-33份，基材润湿剂0.6-0.9份，增稠剂2-4份，防沉剂0.6-0.9份，有机消光粉0.8-2.3份和去离子水12-19份。
更优选的，所述水性聚氨酯哑光面漆包含如下重量份数的组分：水性羟基丙烯酸乳液43份，固化剂12份，环保助溶剂6份，中和剂0.3份，消泡剂0.3份，分散剂3份，颜填料30份，基材润湿剂0.6份，增稠剂3份，防沉剂0.7份，有机消光粉2份和去离子水15份。
相对于现有技术，本发明提供的水性聚氨酯哑光面漆选用的有机消光粉在成膜过程中可与水性羟基丙烯酸乳液发生交联，在促进漆膜收缩聚集成均匀凹凸的表面而产生消光的同时也加强了漆膜的硬度、附着力和抗磨耗性，且较无机消光粉具有更柔软的触感，这种理想的表面触感效果可与蜡改性表面相媲美，而且对再涂性没有负面影响；水性羟基丙烯酸乳液和异氰酸酯固化剂用量比市场同类产品用量低三分之一，在保证漆膜优异性能的前提下，不但降低了产品的成本还增强了产品的环保性；配合环保助溶剂使制备的水性聚氨酯面漆voc≤30g/l。本发明所提供的涂料各组分间综合作用，显著提高了涂料的硬度、附着力、耐腐蚀性以及耐磨性能，还具有voc含量低、干燥速度快、施工方便等优点。本发明制备的水性聚氨酯哑光面漆适用于所有需要低光泽的金属表面，具有广阔应用前景和发展潜力。
优选的，所述固化剂为脂肪族聚异氰酸酯。
异氰酸酯固化剂与体系相容性好，异氰酸酯固化剂中的-nco与水性羟基聚丙烯酸分散体中的-oh交联，可提高漆膜的致密性和耐水性。实施例中优选德国拜耳的desmodurn3390，desmodurn3390即基于六亚甲基二异氰酸酯(hdi)的低粘度脂肪族聚异氰酸酯树脂，其与体系相容性好，容易搅拌，其加入使得制备的涂料具有良好的光泽和致密性。
优选的，所述环保助溶剂为丙二醇丁醚、丙二醇甲醚中的一种或两种。
优选的助溶剂挥发量小，具有极强的溶解力，无毒低味，具有改善流平、调节漆膜干燥速度的特点。
优选的，所述中和剂为二甲基乙醇胺。
二甲基乙醇胺不但具有调节ph值的效果，而且本身是有机物质，具有一定的辅助成膜的特性。
优选的，所述消泡剂所述消泡剂为磷酸脂类疏水性消泡抑泡剂和有机硅类消泡剂的混合物。
更优选的，所述磷酸脂类疏水性消泡抑泡剂和所述有机硅类消泡剂的质量比为1:0.8～1.2。
磷酸脂类疏水性消泡抑泡剂和所述有机硅类消泡剂混合使用，可以获得持久的消泡抑泡效果，且对漆膜外观和均匀性没有副作用，不会引起鱼眼、火山口等对漆膜外观有影响的现象。
优选的，所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。
高分子量嵌段共聚物分散剂可通过空间位阻使颜料解絮凝，解絮凝后的颜料颗粒很少，因而可增强漆膜的光泽度和强度。
优选的，颜填料为碳黑、钛白粉和超细硫酸钡的混合物。
更优选的，所述颜填料中碳黑0.1-0.5份，钛白粉10-15份，其余为超细硫酸钡。
超细硫酸钡产品是选用高品位硫酸钡矿石经现今国际领先的技术生产。产品为致密颗粒，粒径分布范围窄，化学稳定性高，硫酸钡含量达98％以上，具有高白度、无黑点、无杂质、分散性佳，与基体相容性好，结合紧密，并且具有很好的润湿性，出色的耐酸、耐高温、抗腐蚀性能，能显著提升制品的硬度和耐磨性能，还具有稳定炭黑和钛白粉颜料的功能。
优选的，所述基材润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。
聚醚硅氧烷共聚物具有醚类和有机硅类两种物质的优点，具有优异的底材润湿性，优良的流动促进性，高相容性，并具有提高抗划伤能力，可防止缩孔和颜料浮色。
优选的，所述增稠剂为碱溶胀缔合型增稠剂。
碱溶胀缔合型增稠剂具有一定的表面活性剂性能，增稠剂大分子形成的网状交联结构高剪切速率下脱开，使黏度降低，剪切除去后交联结构又重新形成，使黏度恢复，但重新缔合需要时间，所以粘度的恢复不像纤维素类那样快，有利于流平，有利于光泽的提高，同时在一般情况下，它是团缩在一起，遇碱膨胀开来，与本发明中防沉剂复配使用，大幅度提高了涂料的储存稳定性。
优选的，所述防沉剂为改性乙烯醋酸乙烯共聚物蜡乳液。
该防沉剂可改善效应颜料的定向排列，减少花斑、云块，同时，能减轻颜料沉降，相比聚氨酯类流变剂，该助剂对共溶剂较不敏感，相比粘土和丙烯酸酯类流变剂，它的添加和使用性更好。
优选的，所述有机消光粉为热固性聚甲基脲聚合物。
本发明选择的热固性聚甲基脲聚合物为脲素甲醛的醇醛缩合物，是一种特殊的有机聚合物，具有独特的化学结构，含0.6％的活性羟甲基，可以在成膜的过程中与水性羟基丙烯酸乳液发生交联，在促进漆膜收缩聚集成均匀凹凸的表面而产生消光的同时也加强了漆膜的硬度和抗磨耗性，配合超细硫酸钡能够增加漆膜的耐划伤、耐磨性能及保光性能。如美国雅宝pergopakm6有机消光粉，其是一种具有高比表面积、低堆积密度的多孔性蓬松的粉末，由平均粒径为0.1-0.15um的基本粒子聚集成大约5-9um的形状近似于球型的团粒，这就造成了较高的孔隙容积和极不均匀的颗粒分布，而这正是形成优异的消光效果所应具备的两个重要因素，这些颗粒的几乎完美的球形与更接近于针状的二氧化硅相比，不会对体系中的流变性能产生实质的影响，且近乎球体的形状有助于产生天鹅绒般的柔感，提高表面滑爽性，球形颗粒可使表面具有滑动性质，从而减小摩擦，因此，本发明中的有机消光粉可以使制备的漆膜具有高耐划伤性、耐侯性好，保光性能好，手感好的优点。
本发明还提供了水性聚氨酯哑光面漆的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：
步骤a，按照权利要求1-8任一项所述水性聚氨酯哑光面漆的设计配比称取各组分，将称取的55-65％wt的去离子水、40％-60％wt的中和剂、分散剂、消泡剂、15-25wt％的环保助溶剂、颜填料、防沉剂搅拌均匀，研磨，得细度≤20μm的第一浆料；
步骤b，将称取的水性羟基丙烯酸乳液、剩余的去离子水、剩余的中和剂、剩余的环保助溶剂，搅拌混合均匀，得第二浆料；
步骤c，将所述第一浆料和所述第二浆料搅拌混合均匀，加入基材润湿剂和消光粉，搅拌混合均匀，加入增稠剂，调整粘度至25℃的斯托默粘度计为75-85ku，得a组份；
步骤d，将称取的固化剂用丙二醇二乙酰酸稀释为含固化剂65-75wt％的浆料，得b组份；
步骤e，将a、b组分混合，得水性聚氨酯哑光面漆。
上述制备方法操作简单，无复杂工序，也无需特殊的设备，成本低，适合工业化大规模生产，制备的水性聚氨酯哑光面漆适用于所有需要低光泽的金属表面，具有广阔的市场前景。
优选的，步骤e中所述a组分和b组分混合的质量比为5-10:1。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种水性聚氨酯哑光面漆，所述水性聚氨酯哑光面漆包含如下重量份的组分：
上述水性羟基丙烯酸乳液为上海万华集团股份有限公司提供的
上述水性聚氨酯哑光面漆的制备步骤如下：
步骤a，按照所述水性聚氨酯哑光面漆的设计配比称取各组分，将称取的55％wt的去离子水、60％wt的中和剂、分散剂、消泡剂、15wt％的环保助溶剂、颜填料、防沉剂在600r/min的搅拌速度下依次加入备料锅中，搅拌20min，研磨，得细度≤20μm的第一浆料；
步骤b，将称取的水性羟基丙烯酸乳液、剩余的去离子水、剩余的中和剂、剩余的环保助溶剂在300r/min的搅拌速度下依次加入调漆罐中，搅拌10min，得第二浆料；
步骤c，将所述第一浆料缓慢倒入调漆罐中，将转速调整到500r/min，搅拌均匀，加入基材润湿剂，搅拌10min，加入消光粉，消光粉质轻，需少量多次加入，搅拌混合均匀后，加入增稠剂，调整粘度至25℃的斯托默粘度计为75ku，得a组份；
步骤d，将称取的固化剂用丙二醇二乙酰酸稀释为含固化剂65wt％的浆料，得b组份；
步骤e，将a、b组分以5:1的质量比进行混合，得水性聚氨酯哑光面漆。
实施例2
本发明实施例提供一种水性聚氨酯哑光面漆，所述水性聚氨酯哑光面漆包含如下重量份的组分：
上述水性羟基丙烯酸乳液为上海万华集团股份有限公司提供的
上述水性聚氨酯哑光面漆的制备步骤如下：
步骤a，按照所述水性聚氨酯哑光面漆的设计配比称取各组分，将称取的65％wt的去离子水、40％wt的中和剂、分散剂、消泡剂、25wt％的环保助溶剂、颜填料、防沉剂在700r/min的搅拌速度下依次加入备料锅中，搅拌20min，研磨，得细度≤20μm的第一浆料；
步骤b，将称取的水性羟基丙烯酸乳液、剩余的去离子水、剩余的中和剂、剩余的环保助溶剂在600r/min的搅拌速度下依次加入调漆罐中，搅拌10min，得第二浆料；
步骤c，将所述第一浆料缓慢倒入调漆罐中，将转速调整到800r/min，搅拌均匀，加入基材润湿剂，搅拌10min，加入消光粉，消光粉质轻，需少量多次加入，搅拌混合均匀后，加入增稠剂，调整粘度至25℃的斯托默粘度计为80ku，得a组份；
步骤d，将称取的固化剂用丙二醇二乙酰酸稀释为含固化剂75wt％的浆料，得b组份；
步骤e，将a、b组分以10:1的质量比进行混合，得水性聚氨酯哑光面漆。
实施例3
本发明实施例提供一种水性聚氨酯哑光面漆，所述水性聚氨酯哑光面漆包含如下重量份的组分：
上述水性羟基丙烯酸乳液为上海万华集团股份有限公司提供的
上述水性聚氨酯哑光面漆的制备步骤如下：
步骤a，按照所述水性聚氨酯哑光面漆的设计配比称取各组分，将称取的60％wt的去离子水、50％wt中和剂、分散剂、消泡剂、20wt％的环保助溶剂、颜填料、防沉剂在800r/min的搅拌速度下依次加入备料锅中，搅拌20min，研磨，得细度≤20μm的第一浆料；
步骤b，将称取的水性羟基丙烯酸乳液、剩余的去离子水、剩余的中和剂、剩余的环保助溶剂在500r/min的搅拌速度下依次加入调漆罐中，搅拌10min，得第二浆料；
步骤c，将所述第一浆料缓慢倒入调漆罐中，将转速调整到700r/min，搅拌均匀，加入基材润湿剂，搅拌10min，加入消光粉，消光粉质轻，需少量多次加入，搅拌混合均匀后，加入增稠剂，调整粘度至25℃的斯托默粘度计为85ku，得a组份；
步骤d，将称取的固化剂用丙二醇二乙酰酸稀释为含固化剂70wt％的浆料，得b组份；
步骤e，将a、b组分以7:1的质量比进行混合，得水性聚氨酯哑光面漆。
实施例4
本发明实施例提供一种水性聚氨酯哑光面漆，所述水性聚氨酯哑光面漆包含如下重量份的组分：
上述水性羟基丙烯酸乳液为上海万华集团股份有限公司提供的
水性聚氨酯哑光面漆的制备方法与实施例3相同。
实施例5
本发明实施例提供一种水性聚氨酯哑光面漆，所述水性聚氨酯哑光面漆包含如下重量份的组分：
上述水性羟基丙烯酸乳液为上海万华集团股份有限公司提供的
水性聚氨酯哑光面漆的制备方法与实施例3相同。
将本实施例制备的水性聚氨酯哑光面漆按照行业标准进行质量检测，结果见表1。
表1
为了更好地说明本发明实施例提供的水性聚氨酯哑光面漆的特性，下面对以上实施例1-5制备的水性聚氨酯哑光面漆和市售产品，进行质量检测，结果见表2。
其中，对比例1为将实施例5中的有机消光粉替换为气相二氧化硅消光粉，对比例2为市场常规水性聚氨酯哑光产品，对比例3为市场常规水性聚氨酯高光产品。
表2
注：耐磨性能测试是根据中国人民共和国建筑工业行业标准—合成树脂乳液内墙涂料中，给出的gb/t9266建筑涂料涂层耐洗刷性的测定标准进行测试，其中耐擦洗性次数≥300为合格品，耐擦洗性次数≥1000为一等品，耐擦洗性次数≥5000为优等品。
综上所述，本发明制备的水性聚氨酯哑光面漆，可达到相同体系高光漆膜的性能要求，且耐水性、耐酸碱性，耐老化性及耐磨性能优异，voc含量低，安全环保，具有较高的实用价值。
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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。