一种双组份水性聚氨酯面漆及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，更具体地，涉及一种双组份水性聚氨酯面漆及其制备方法。

背景技术：

1、20世纪后半叶发展起来的聚氨酯涂料，其结构中含有氨基甲酸酯键，由于其涂膜在耐磨性、耐油性、耐腐蚀性、耐化学品性、耐热性、耐水性、柔韧性、硬度、硬度等性能方面具有良好表现，而被广泛应用于航空航天、汽车、木器、皮革、塑料、金属等领域的防护。随着人们环保意识的增强、以及各国环境保护法规对涂料中挥发性有机化合物(voc)含量的严格限制，人们对聚氨酯涂料提出了更高的要求，无污染、不易燃、无毒的水性聚氨酯涂料因此受到关注，成为聚氨酯涂料的新研发热点。

2、水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基础、以水为分散介质排至的涂料，分为单组分水性聚氨酯涂料和双组分水性聚氨酯涂料，其中，双组分水性聚氨酯涂料由含有-nco的异氰酸酯组分和含-oh的多元醇组分组成，双组分分别包装贮存，直至施工前才进行混合，在常温状态下固化交联，漆膜呈体型结构。双组分水性聚氨酯涂料虽然具有良好的耐磨性、耐候性、耐化学品性、耐热性、耐水性等性能，如中国专利cn111500177利用水性羟基丙烯酸分散体和油性聚异氰酸酯固化剂制备的双组分水性聚氨酯涂料，但是，这些双组分水性聚氨酯涂料的活化期多数较短，即双组分混合后到发生反应胶化的时间较短，这使水性聚氨酯涂料在混合后必须在较短时间内使用完毕，不利于水性聚氨酯涂料实际施工工作的展开，会带来成本增加、资源浪费等不良影响。

3、因此，开发一种活化期长的双组份水性聚氨酯面漆具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中的不足，而提供一种双组份水性聚氨酯面漆及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种双组份水性聚氨酯面漆，包括a组分和b组分，其中：

4、a组分包括如下重量份数的组分：水性羟基丙烯酸分散体40-70份，活化期延长剂5-12份，光稳定剂1-4份，分散剂0.2-1份，防爆泡助剂0.5-2.5份，ph调节剂0.05-0.4份；

5、b组分包括如下重量份数的组分：聚异氰酸酯固化剂40-70份，溶剂30-60份；

6、所述活化期延长剂为重量比为2:(1-3)的二丙酮醇和乙二醇丁醚醋酸酯。

7、本发明通过多次实验发现，通过使用特定用量和重量比的二丙酮醇和乙二醇丁醚醋酸酯，延长了双组份水性聚氨酯面漆的a组分和b组分混合后的活化期，这可能是因为二丙酮醇和乙二醇丁醚醋酸酯通过氢键形成的特殊链状结构通过弯曲、折叠阻碍了a组分水性羟基丙烯酸分散体和b组分聚异氰酸酯固化剂之间的反应，降低了反应速度，延缓了胶化时间，延长了双组份水性聚氨酯面漆的活化期；而且二丙酮醇和乙二醇丁醚醋酸酯混合物具有高沸点特性，能够使二丙酮醇和乙二醇丁醚醋酸酯延缓长双组份水性聚氨酯面漆胶化时间的效果更持久，更有利于延长双组份水性聚氨酯面漆的活化期。

8、在本发明中，所述活化期是指双组分水性聚氨酯涂料的双组分混合后到发生反应胶化的时间，其测试方法为：a和b组分按照比例混合后，加入水等稀释剂调整至合适的喷涂粘度，然后将其密封，开始计时，直至喷涂产生的漆膜的光泽损失为10％，停止计时，这一段时间记为双组份水性聚氨酯面漆的活化期。

9、另外，一般情况下，为了达到高光泽高丰满度的要求，需在基材上的底漆变干后喷涂面漆，而本发明制备的双组份水性聚氨酯面漆可无需底漆直接喷涂于基材上也能达到高光泽高丰满度的要求，特别是在冷轧钢板、铝合金、电泳板等基材上，以及在abs(聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、abs/pc(聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯/聚碳酸酯)或pc(聚碳酸酯)等塑料基材上。

10、作为本发明所述双组份水性聚氨酯面漆的优选实施方式，a组分中所述活化期延长剂为重量比为2:(1.5-2.5)的二丙酮醇和乙二醇丁醚醋酸酯。

11、作为本发明所述双组份水性聚氨酯面漆的优选实施方式，a组分中所述活化期延长剂的重量份数为6.5-10份。

12、作为本发明所述双组份水性聚氨酯面漆的优选实施方式，a组分中所述水性羟基丙烯酸分散体为二级分散体，其固含量为40-50％，ph为7.0-9.0，羟值为60-100mgkoh/g。

13、适合于本发明的水性羟基丙烯酸分散体可根据本领域公知的方法进行合成，抑或商业渠道获得。商业渠道获得的适合本发明的水性羟基丙烯酸分散体，可商购包括但不限于如联固新材料科技有限公司的uacryl 2120等。

14、目前，水性聚氨酯涂料为了达到漆膜高光泽、高性能的要求，多使用中高羟值(羟值≥105mgkoh/g)的水性羟基丙烯酸分散体，会导致聚异氰酸酯固化剂的用量增加，进而增加水性聚氨酯涂料的使用成本。而本发明的水性羟基丙烯酸分散体的羟值为60-100mgkoh/g，属于低羟值水性羟基丙烯酸分散体，本发明利用其制备的双组份水性聚氨酯面漆不需要使用大量的聚异氰酸酯固化剂，也能使漆膜具有高光泽和高性能。

15、作为本发明所述双组份水性聚氨酯面漆的优选实施方式，b组分中所述聚异氰酸酯固化剂具有疏水性，且其-nco的质量分数为21.5-22.2％，黏度(23℃)为2000-4500mpa·s，闪点＞120℃。

16、适合于本发明的聚异氰酸酯固化剂可根据本领域公知的方法进行合成，抑或商业渠道获得。商业渠道获得的适合本发明的聚异氰酸酯固化剂，可商购包括但不限于如covestro科思创聚合物(中国)有限公司的desmodur n 3300等。

17、作为本发明所述双组份水性聚氨酯面漆的优选实施方式，b组分中所述溶剂含有芳烃溶剂；更为优选地，b组分中所述溶剂含有丙二醇二醋酸酯和芳烃溶剂，具体地，b组分中所述溶剂为重量比为3:(1-3)的丙二醇二醋酸酯和芳烃溶剂。更优选地，所述芳烃溶剂为s100溶剂油；s100溶剂油可商购于埃克森美孚公司。

18、本发明通过多次实验发现，特定用量和重量比的丙二醇二醋酸酯和芳烃溶剂能够提高双组份水性聚氨酯面漆b组分的稳定性，使b组分在长期存储过程中不容易胀罐，且有利于双组份水性聚氨酯面漆的漆膜保持高光泽，这可能是因为聚异氰酸酯固化剂、丙二醇二醋酸酯和芳烃溶剂之间形成了稳定的平衡体系，使b组分的性质和状态不容易发生变化，更为稳定。

19、作为本发明所述双组份水性聚氨酯面漆的优选实施方式，a组分中所述光稳定剂为紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂中的至少一种；更优选地，所述光稳定剂为重量比为1:(1-2)的紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂。

20、本领域常用紫外线吸收剂均可用于本发明，本发明的紫外线吸收剂可通过商业渠道获得，包括但不限于如德国巴斯夫basf的tinuvin 400。

21、本领域常用受阻胺光稳定剂均可用于本发明，本发明的受阻胺光稳定剂可通过商业渠道获得，包括但不限于如德国巴斯夫basf的tinuvin 123。

22、作为本发明所述双组份水性聚氨酯面漆的优选实施方式，a组分中所述分散剂为含有酸性基团的高分子分散剂；更优选地，所述分散剂为含有酸性基团的高分子型嵌段共聚物，包括但不限于如上海泰格聚合物技术有限公司的tech-598。

23、本发明的防爆泡助剂是指实际上是一款具有消泡性能的流平助剂，可防止水性漆的起泡和沸腾痕，避免缩孔、针孔等表面缺陷。本领域常用防爆泡助剂均可用于本发明，本发明的防爆泡助剂可通过商业渠道获得，包括但不限于如德国毕克byk的低分子量聚合物byk-etol-aq。

24、本领域常用ph调节剂均可用于本发明，比如本发明的ph调节剂可以为二甲基乙醇胺(dmea)等等。

25、作为本发明所述双组份水性聚氨酯面漆的优选实施方式，所述a组分还包括色浆、基材润湿剂、增稠剂和水中的至少一种；所述色浆的重量份数为15-40份；所述基材润湿剂的重量份数为0.3-1份；所述增稠剂的重量份数为0.5-1份；所述水的重量份数可以是任意值和/或任意范围，比如其值可以是5、10、15、20、25、30、35、40等等，其范围可以是5-40份、10-40份、20-40份、20-35份等等。更为优选地，所述色浆的重量份数为20-35份。

26、本领域常用色浆均可用于本发明，本发明的色浆可根据本领域公知的方法进行合成，抑或商业渠道获得，包括但不限于如科莱恩公司的hostatint wi(水性无树脂颜料色浆)和colanyl black n 131(水性黑色浆)等等。

27、本发明的基材润湿剂可以为改性硅氧烷类、炔二醇类中的至少一种，包括但不限于德国毕克byk的byk-348。通常情况下，改性硅氧烷类的润湿剂侧重于提供优异的静态表面张力，而炔二醇类的湿润剂则侧重于提供优异的动态表面张力；值得注意的是，炔二醇类的湿润剂不仅能提供湿润性，还能提供消泡能力。

28、本发明的增稠剂可以为碱溶胀类增稠剂、聚氨酯类增稠剂中的至少一种，包括但不限于陶氏dow公司的碱溶胀类增稠剂ase-60、海明斯德谦elementis公司的聚氨酯类增稠剂rheolate 299。

29、作为本发明所述双组份水性聚氨酯面漆的优选实施方式，所述a组分和b组分的重量比为10:(1-2)。

30、第二方面，本发明提供了一种双组份水性聚氨酯面漆的制备方法，所述制备方法包括：

31、a组分的制备方法：

32、s1.将光稳定剂、分散剂和部分乙二醇丁醚醋酸酯混合，得到光稳定剂混合溶液；

33、s2.将a组分的剩余成分和光稳定剂混合溶液混合，即得a组分；

34、b组分的制备方法：

35、将聚异氰酸酯固化剂和溶剂混合，即得b组分。

36、本发明通过多次实验发现，先利用分散剂和部分乙二醇丁醚醋酸酯将光稳定剂制成光稳定剂混合溶液，再与a组分的其他成分混合制备a组分，能够防止水溶性较差的光稳定剂在双组份水性聚氨酯面漆形成的漆膜表面发生迁移现象，避免漆膜表面出现油状物等不均匀现象。

37、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

38、本发明的双组份水性聚氨酯面漆，通过使用特定用量和重量比的二丙酮醇和乙二醇丁醚醋酸酯，延长了双组份水性聚氨酯面漆的a组分和b组分混合后的活化期，这可能是因为二丙酮醇和乙二醇丁醚醋酸酯通过氢键形成的特殊链状结构通过弯曲、折叠阻碍了a组分水性羟基丙烯酸分散体和b组分聚异氰酸酯固化剂之间的反应，降低了反应速度，延缓了胶化时间，延长了双组份水性聚氨酯面漆的活化期；而且二丙酮醇和乙二醇丁醚醋酸酯混合物具有高沸点特性，能够使二丙酮醇和乙二醇丁醚醋酸酯延缓长双组份水性聚氨酯面漆胶化时间的效果更持久，更有利于延长双组份水性聚氨酯面漆的活化期。