一种水性聚氨酯超耐磨面漆及其制备工艺的制作方法

本发明涉及面漆制备技术领域，更具体地说，它涉及一种水性聚氨酯超耐磨面漆及其制备工艺。

背景技术：

面漆是涂装的最终涂层，是建筑墙体装修中最后涂抹的一层，装修后所呈现出的整体效果都是通过这一层体现出来。

在公告号为cn107955506a的中国发明专利中公开了白面漆套装和其制备方法及其应用，白面漆套装包括：第一白面漆组分，所述第一白面漆组分含有：40～65重量％的零voc水性羟基丙烯酸分散体、2～5重量％的成膜助剂、0.2～0.5重量％的消泡剂、0.4～1.5重量％的分散剂、0.2～0.8重量％润湿剂、0.2～1重量％流平剂、20～30重量％钛白粉、0.2～1重量％增稠剂以及余量的水；第二白面漆组分，所述第二白面漆组分含有：100重量％的零voc异氰酸酯固化剂；其中，所述第一白面漆组分与所述第二白面漆组分分别置于不同的容器中。

上述专利中，通过加入零voc水性羟基丙烯酸分散体和零voc异氰酸酯固化剂，使所得到的白面漆的voc含量小于5mg/l，但白面漆的密实度不佳，承受力较差，导致其整体的耐磨性较差，且在使用过程中容易被外物划伤，因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。

技术实现要素：

针对现有技术中因面漆的耐磨性较差导致其在使用过程中容易出现局部损坏的问题，本发明的目的一在于提供一种水性聚氨酯超耐磨面漆，通过加入耐磨球粉和水性抗刮剂，以解决上述技术问题，其在使用固化后具有良好的耐磨性。

为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：

一种水性聚氨酯超耐磨面漆，包括a组分和b组分，以重量份计，所述a组分的组成包括以下原料：

水性聚氨酯树脂ah-161850～60份；

聚氨酯色浆12～18份；

流平剂byk3460.8～1.2份；

水性流平剂byk3330.3～0.5份；

聚氨酯流变剂sn612nc0.3～0.6份；

消泡剂byk0240.3～0.5份；

脱泡剂tego901w0.08～0.1份；

金红石钛白粉0.8～1.5份；

耐磨球粉8～10份；

水性抗刮剂0.8～1.5份；

丙二醇甲醚1.2～1.6份；

去离子水12～18份；

所述b组分的组成包括以下原料：

聚氨酯固化剂95～100份；

所述a组分和b组分的重量份数比为(4～6):1。

通过采用上述技术方案，水性聚氨酯树脂水性涂料中一种良好的基料，与各组分原料之间具有良好的相容性和结合性。流平剂byk346能有效降低水性聚氨酯超耐磨面漆的表面张力，提高其流平性和均匀性，而水性流平剂byk333主要起到湿润分散的作用，与流平剂byk346起到良好的互补效果，使水性聚氨酯超耐磨面漆具有良好的成膜性，且成膜均匀、自然。消泡剂byk024和脱泡剂tego901w具有良好的消泡效果，避免水性聚氨酯超耐磨面漆中存在微小的气泡，使其在使用固化过程中具有良好的涂覆效果。

金红石钛白粉能够起到良好的遮盖作用，使水性聚氨酯超耐磨面漆整体在固化成型后具有良好稳定的色泽。丙二醇甲醚具有良好的乳化作用，且使一种良好的分散剂，有利于使各组分原料进行充分混合，提高水性聚氨酯超耐磨面漆整体的品质。聚氨酯流变剂使水性聚氨酯超耐磨面漆具有良好的流动性，便于在使用时将其均匀涂覆。聚氨酯固化剂能够使水性聚氨酯超耐磨面漆快速固化，并能提高水性聚氨酯超耐磨面漆的强度和干性。而聚氨酯色浆是一种良好的调色剂，去离子水为水性聚氨酯超耐磨面漆的主要溶剂。

耐磨球粉的颗粒直径较小，且具有良好的分散性，并具有良好的耐酸碱、耐候、耐磨、抗冲击和抗腐蚀的性能，使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后具有良好的结构强度和耐摩擦性能。水性抗刮剂能够增进水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后的硬度及平滑耐磨性，不仅能提高水性聚氨酯超耐磨面漆的硬度，还能与耐磨球粉起到良好的复配效果，使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后的耐磨性能大大提高，且不易发生局部破损。

进一步优选为，所述耐磨球粉包括氧化铝和石英粉，且氧化铝和石英粉的重量份数比为1:(1.2～1.5)。

通过采用上述技术方案，氧化铝是一种高硬度化合物，不溶于酸碱耐腐蚀，绝缘性好，能够提高水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后的耐磨性，石英粉是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，是一种良好的耐磨材料，且具有良好的的机械性能，使固化成型后的水性聚氨酯超耐磨面漆具有良好的耐磨性和韧性。同时，氧化铝与石英粉具有良好的结合性，使固化后的水性聚氨酯超耐磨面漆的耐磨性大大提高。

进一步优选为，所述氧化铝的粒径为2～3μm，所述石英粉的粒径为4～6μm。

通过采用上述技术方案，氧化铝和石英粉均具有较小的粒径，且氧化铝的粒径小于石英粉的粒径，但氧化铝的密度大于石英粉的密度，使氧化铝颗粒的重量和石英粉颗粒的重量相差不大，有利于使其充分的分散在个原料组分中，使固化成型后的水性聚氨酯超耐磨面漆具有良好的耐磨性。

进一步优选为，所述a组分中还加入有重量份数为3～6份的硼酸铝晶须。

通过采用上述技术方案，硼酸铝晶须具有良好的机械强度和耐磨性，常用作增强材料，其均匀分布在水性聚氨酯超耐磨面漆中时，硼酸铝晶须与耐磨球粉充分混合，并使水性抗刮剂填充在其中，三者充分接触，能够起到良好的配合效果，能够使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后具有良好的结构强度和耐磨性。

进一步优选为，所述硼酸铝晶须进行改性处理，且改性处理包括如下步骤：

s1、取相应重量份数的硼酸铝晶须，加入与其重量份数比为(6～10):1的聚乙二醇，进行高速分散混合，得到白色混合料；

s2、对混合料进行搅拌的同时，加入与其重量份数为(0.2～0.3):1的苯胺盐酸，搅拌一段时间后，得到灰白色混合料；

s3、在灰白色混合料中缓慢加入与其重量份数比为(0.1～0.15):1的过硫酸铵溶液，得到深蓝色混合料；

s4、使深蓝色混合料在室温下反应一段时间后，过滤、洗涤、真空烘干后得到改性硼酸铝晶须。

通过采用上述技术方案，改性处理后得到的改性硼酸铝晶须，能够使聚苯胺包覆在硼酸铝晶须的表面，而聚苯胺具有良好的电化学性能，其能够与水性聚氨酯超耐磨面漆中的金属离子反应，并在改性硼酸铝晶须的表面形成一层起保护作用的氧化层，使各原料组分间的结合力大大提高，并使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后具有良好的强度和耐磨性。

进一步优选为，所述a组分中还加入有重量份数为1.5～2.5份的聚酰胺蜡。

通过采用上述技术方案，聚酰胺蜡是一种良好的防沉剂，其不仅能够提水性聚氨酯超耐磨面漆的整体黏度，还能够防止耐磨球粉在a组分中产生沉降，有利于对水性聚氨酯超耐磨面漆的a组分进行存储，并使a组分和b组分进行充分混合，使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后具有良好的稳定性和耐磨性。

进一步优选为，所述水性抗刮剂选用烷基改性有机硅、聚醚改性有机硅或聚酯改性聚硅氧烷。

通过采用上述技术方案，烷基改性有机硅、聚醚改性有机硅或聚酯改性聚硅氧烷可以降低性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后摩擦系数，且具防粘连的效果，有利于使各原料组分充分的分散开来，并使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化后的抗磨损性能大大提高。

本发明的目的二在于提供一种水性聚氨酯超耐磨面漆的制备方法，采用该方法制备的水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后具有良好的耐磨性。

为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案，包括以下步骤：

步骤一，高温煅烧，将相应重量份数的耐磨球粉在一定温度下煅烧一段时间后，用100～150目筛进行筛选后，得到预处理的耐磨球粉；

步骤二，进行混料，将相应重量份数的水性聚氨酯树脂ah-1618、流平剂byk346、消泡剂byk024、脱泡剂tego901w和聚氨酯流变剂sn612nc进行搅拌混合均匀后，加入相应重量份数的去离子水，搅拌混合均匀，得到混料；

步骤三，配比基料，在混料中加入相应重量份的水性抗刮剂和水性流平剂byk333，进行充分搅拌混合，再加入相应重量份数的金红石钛白粉和预处理的耐磨球粉，搅拌混合均匀，得到基料；

步骤四，基料研磨，将基料进行研磨，使基料的细度为50～60μm；

步骤五，调色，在研磨后的基料中加入相应重量的丙二醇甲醚和聚氨酯色浆，混合均匀后，即可得到a组分；

步骤六，固化使用，在a组分中加入与其重量份数比为1:(4～6)的聚氨酯固化剂，混合均匀后，即可得到水性聚氨酯超耐磨面漆。

通过采用上述技术方案，对耐磨球粉进行煅烧处理，使其被筛选后的耐磨球粉在后续被使用时具有良好的稳定性，且能均匀的分散在a组分中，对基料进行研磨，有利于提高水性聚氨酯超耐磨面漆整体的细度，使其整体的品质得到提高，并在使用过程中有利于均匀涂覆，使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后具有良好的耐磨性。

综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)耐磨球粉的颗粒直径较小，且具有良好的分散性，使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后具有良好的结构强度和耐摩擦性能。水性抗刮剂能够增进水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后的硬度及平滑耐磨性，不仅能提高水性聚氨酯超耐磨面漆的硬度，还能与耐磨球粉起到良好的复配效果，使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后的耐磨性能大大提高；

(2)耐磨球粉由氧化铝和石英粉组成，整体的粒径较小，有利于使其充分的分散在个原料组分中，且氧化铝与石英粉不仅是良好的耐磨材料，氧化铝还与石英粉具有良好的结合性，使固化成型后的水性聚氨酯超耐磨面漆具有良好的耐磨性；

(3)在a组分的原料中加入硼酸铝晶须，并对硼酸铝晶须进行改性处理，能够使聚苯胺包覆在硼酸铝晶须的表面，并在改性硼酸铝晶须的表面形成一层起保护作用的氧化层，使各原料组分间的结合力大大提高，并使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后具有良好的强度和耐磨性。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

实施例1：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，各组分原料及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：

步骤一，高温煅烧，将相应重量份数的耐磨球粉在200℃的高温反应炉中煅烧1h后，用100目筛进行筛选后，得到预处理的耐磨球粉；

步骤二，进行混料，将相应重量份数的水性聚氨酯树脂ah-1618、流平剂byk346、消泡剂byk024、脱泡剂tego901w和聚氨酯流变剂sn612nc在搅拌桶中用分散机混合均匀，分散机转速为300rpm，搅拌20min，再加入相应重量份数的去离子水，维持原有转速，搅拌5min，得到混料；

步骤三，配比基料，在混料中加入相应重量份的烷基改性有机硅和水性流平剂byk333，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数的金红石钛白粉和预处理的耐磨球粉，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料；

步骤四，基料研磨，将基料在卧式研磨机中进行研磨，使循环水水温保持55℃，工作压力为1mpa/m³，使基料的细度为60μm；

步骤五，调色，在研磨后的基料中加入相应重量的丙二醇甲醚和聚氨酯色浆，分散机转速为400rpm，搅拌15min，即可得到a组分；

步骤六，固化使用，在a组分中加入与其重量份数比为1:4的聚氨酯固化剂，混合均匀后，即可得到水性聚氨酯超耐磨面漆。

注：上述步骤中的耐磨球粉包括氧化铝和石英粉，且氧化铝和石英粉的重量份数比为1:1.2，氧化铝的粒径为2μm，石英粉的粒径为4μm。

实施例2-8：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，各组分原料及其相应的重量份数如表1所示。

表1实施例1-8中各组分原料及其重量份数

实施例9：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，耐磨球粉包括氧化铝和石英粉，且氧化铝和石英粉的重量份数比为1:1.5，氧化铝的粒径为2μm，石英粉的粒径为4μm。

实施例10：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，耐磨球粉包括氧化铝和石英粉，且氧化铝和石英粉的重量份数比为1:1.35，氧化铝的粒径为2μm，石英粉的粒径为4μm。

实施例11：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，耐磨球粉包括氧化铝和石英粉，且氧化铝和石英粉的重量份数比为1:1.2，氧化铝的粒径为3μm，石英粉的粒径为6μm。

实施例12：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，耐磨球粉包括氧化铝和石英粉，且氧化铝和石英粉的重量份数比为1:1.2，氧化铝的粒径为2.5μm，石英粉的粒径为5μm。

实施例13：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，耐磨球粉包括氧化铝和石英粉，且氧化铝和石英粉的重量份数比为1:1.2，氧化铝的粒径为2.5μm，石英粉的粒径为4μm。

实施例14：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，在混料中加入相应重量份为0.8份的烷基改性有机硅和0.5份的水性流平剂byk333，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数为0.8份的金红石钛白粉、预处理的耐磨球粉和3份的硼酸铝晶须，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料。

实施例15：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，在混料中加入相应重量份为0.8份的烷基改性有机硅和0.5份的水性流平剂byk333，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数为0.8份的金红石钛白粉、预处理的耐磨球粉和6份的硼酸铝晶须，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料。

实施例16：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，在混料中加入相应重量份为0.8份的烷基改性有机硅和0.5份的水性流平剂byk333，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数为0.8份的金红石钛白粉、预处理的耐磨球粉和4.5份的硼酸铝晶须，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料。

实施例17：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，硼酸铝晶须进行改性处理，且改性处理包括如下步骤：

s1、取相应重量份数的硼酸铝晶须，加入与其重量份数比为6:1的聚乙二醇，在高速分散均质机高速搅拌10min，转速为800rpm，再超声分散5min,得到白色混合料；

s2、对混合料进行搅拌的同时，加入与其重量份数为0.2:1的苯胺盐酸，搅拌30min，搅拌转速为500rpm，得到灰白色混合料；

s3、在灰白色混合料中缓慢加入与其重量份数比为0.1:1的的过硫酸铵溶液，用10min滴加完成，得到深蓝色混合料；

s4、使深蓝色混合料在室温下25℃下反应3.5h后，进行过滤、洗涤、真空烘干后得到改性硼酸铝晶须。

实施例18：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例17的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，在混料中加入相应重量份为0.8份的烷基改性有机硅、0.5份的水性流平剂byk333和1.5份的聚酰胺蜡，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数为0.8份的金红石钛白粉和预处理的耐磨球粉，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料。

实施例19：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例18的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，在混料中加入相应重量份为0.8份的烷基改性有机硅、0.5份的水性流平剂byk333和2份的聚酰胺蜡，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数为0.8份的金红石钛白粉和预处理的耐磨球粉，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料。

实施例20：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例18的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，在混料中加入相应重量份为0.8份的烷基改性有机硅、0.5份的水性流平剂byk333和2.5份的聚酰胺蜡，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数为0.8份的金红石钛白粉和预处理的耐磨球粉，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料。

实施例21：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例20的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，在混料中加入相应重量份为0.8份的聚醚改性有机硅和0.5份的水性流平剂byk333，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数为0.8份的金红石钛白粉和预处理的耐磨球粉，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料。

实施例22：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例21的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，在混料中加入相应重量份为0.8份的聚酯改性聚硅氧烷和0.5份的水性流平剂byk333，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数为0.8份的金红石钛白粉和预处理的耐磨球粉，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料。

对比例1：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，其具体包括如下步骤：

步骤一，进行混料，将相应重量份数的水性聚氨酯树脂ah-1618、流平剂byk346、消泡剂byk024、脱泡剂tego901w和聚氨酯流变剂sn612nc在搅拌桶中用分散机混合均匀，分散机转速为300rpm，搅拌20min，再加入相应重量份数的去离子水，维持原有转速，搅拌5min，得到混料；

步骤二，配比基料，在混料中加入相应重量份的烷基改性有机硅和水性流平剂byk333，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数的金红石钛白粉，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料；

步骤三，基料研磨，将基料在卧式研磨机中进行研磨，使循环水水温保持55℃，工作压力为1mpa/m³，使基料的细度为60μm；

步骤四，调色，在研磨后的基料中加入相应重量的丙二醇甲醚和聚氨酯色浆，分散机转速为400rpm，搅拌15min，即可得到a组分；

步骤五，固化使用，在a组分中加入与其重量份数比为1:4的聚氨酯固化剂，混合均匀后，即可得到水性聚氨酯超耐磨面漆。

对比例2：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与实施例1的不同之处在于，步骤三具体包括如下步骤，在混料中加入相应重量份的水性流平剂byk333，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数的金红石钛白粉和预处理的耐磨球粉，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料。

对比例3：一种水性聚氨酯超耐磨面漆，与对比例1的不同之处在于，步骤二具体包括如下步骤，在混料中加入相应重量份的水性流平剂byk333，用分散机进行搅拌混合，分散机转速为600rpm，搅拌15min，再加入相应重量份数的金红石钛白粉，使分散机转速提升至800rpm，搅拌20min，得到基料。

试验耐磨性测试

试验样品：采用实施例1-22中获得的水性聚氨酯超耐磨面漆作为试验样品1-22，采用对比例1-3中获得的水性聚氨酯超耐磨面漆作为对照样品1-3。

试验方法：从试验样品1-22和对照样品1-3按照gb/t1768-2006《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》中的规定制作分别制作10个标准试样，并按照其中的方法进测试，记录每组样品中10个标准试样的磨损值，去除最大值和最小值，剩余的去平均值，即为每组样品的失重值。

试验结果：试验样品1-22和对照样品1-3的测试结果如表2所示，由表2可知，由试验样品1-13和对照样品1-3的测试结果对照可得，耐磨球粉和水性抗刮剂能均够增进水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后的耐磨性，且水性抗刮剂还能与耐磨球粉起到良好的复配效果，使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后的耐磨性能大大提高。由试验样品1-13和试验样品14-16的测试结果对照可得，硼酸铝晶能够提高水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后的耐磨性。由试验样品14-16和试验样品17的测试结果对照可得，对硼酸铝晶须进行改性处理，使水性聚氨酯超耐磨面漆在固化成型后具有良好的耐磨性。

表2试验样品1-22和对照样品1-3的测试结果

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。