專利名稱：一種水性雙組分聚氨酯涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水性雙組分聚氨酯涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚氨酯漆具有許多優(yōu)異的性能，如附著力強(qiáng)，耐磨性好，彈性可調(diào)，可制成極硬到極柔軟的涂層，具有優(yōu)良的耐酸、耐堿、耐高低溫等性能，因此在國(guó)防、建筑、化工、車輛、木器、飛機(jī)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的聚氨酯漆含有對(duì)人體和環(huán)境有害的揮發(fā)性有機(jī)化合物，如甲苯、二甲苯等。隨著人們環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)和環(huán)保法規(guī)的建立，其應(yīng)用越來(lái)越受到限制。
水性聚氨酯涂料，用水代替了有毒有害的有機(jī)溶劑，具有無(wú)毒、阻燃、不污染環(huán)境、節(jié)省能源等優(yōu)點(diǎn)，受到了廣泛的關(guān)注，正在逐步取代傳統(tǒng)的溶劑性涂料，代表了涂料發(fā)展的方向。水性聚氨酯涂料正如溶劑性聚氨酯涂料一樣，按其包裝形式可分為單組分和雙組分涂料。單組分水性聚氨酯涂料施工方便，但是在許多性能如耐水性、耐溶劑性、耐化學(xué)品性、耐磨性、硬度等方面尚不能達(dá)到溶劑性聚氨酯涂料的性能；而雙組分水性聚氨酯涂料通過(guò)使用多異氰酸酯作為交聯(lián)劑交聯(lián)固化，大大提高了涂層的交聯(lián)密度，性能可與溶劑性聚氨酯涂料相媲美。
水性聚氨酯涂料，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究工作，但主要集中在單組分水性聚氨酯涂料，應(yīng)用在皮革和織物行業(yè)；后來(lái)開(kāi)發(fā)成功了親水性多異氰酸酯固化劑，水性雙組分聚氨酯涂料才開(kāi)始涌現(xiàn)。作為水性雙組分聚氨酯涂料的含羥基組分，專利CA2107957、CN1278539、EP792898、EP1065228、US5387642、US5830938、WO97-35898等申請(qǐng)了含羥基聚氨酯分散體，專利CN1162964、CN1230971、EP959115、WO99-58589、US6225398、WO99-51658、WO01-04172等申請(qǐng)了含羥基丙烯酸分散體，專利EP562282、EP742239等申請(qǐng)了含羥基丙烯酸聚氨酯分散體，這些分散體均存在漆膜硬度低、耐水性能差、與親水改性多異氰酸酯混溶性差等缺點(diǎn)，難以達(dá)到溶劑型涂料的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)之缺點(diǎn)，而提供一種含羥基丙烯酸乳液、且其與親水改性多異氰酸酯配合使其性能達(dá)到溶劑型聚氨酯涂料指標(biāo)的水性雙組分聚氨酯涂料。
本發(fā)明的另一目的在于而提供一種水性雙組分聚氨酯涂料的制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案所述含羥基丙烯酸酯乳液是由下述重量份數(shù)的原料組成的丙烯酸酯單體混合物 20～50 乳化劑0.2～2引發(fā)劑 0.2～0.5 水49～79緩沖劑 0.1～0.3 中和劑適量所述丙烯酸酯單體混合物，其固體酸值范圍在5～50mgKOH/g，固體羥值范圍在50～250mgKOH/g；所述適量的中和劑，其適量是使配制乳液的pH值為7～8.5。所述丙烯酸酯單體混合物可用含羥基丙烯酸酯單體和不含羥基的丙烯酸酯單體共聚制得。所述含羥基丙烯酸酯單體包括(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯；所述不含羥基的丙烯酸酯單體包括苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯，(甲基)丙烯酸丁酯，(甲基)丙烯酸2-乙基己酯以及其它(甲基)丙烯酸高級(jí)酯。所述不含羥基的丙烯酸酯單體還可是(甲基)丙烯酸。所述乳化劑為陰離子乳化劑和非離子乳化劑的混合。所述陰離子乳化劑和非離子乳化劑的混合重量比為2∶8～8∶2。所述引發(fā)劑為水溶性的，如過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨等。所述用水為蒸餾水或去離子水。所述緩沖劑為碳酸氫鈉。所述中和劑為甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、三乙胺、氨水等。
所述含羥基丙烯酸酯乳液制備步驟如下先將水、乳化劑、緩沖劑碳酸氫鈉等混合后加入反應(yīng)釜中，升溫到65～85℃，分別滴加配制成水溶液的引發(fā)劑、丙烯酸酯單體混合物，在1～3小時(shí)內(nèi)滴完后，保持0.5～1.5小時(shí)，使丙烯酸酯單體完全聚合，降溫至40～60℃，加入中和劑，調(diào)整pH在7～8.5，過(guò)至少80目篩網(wǎng)后出料。
本發(fā)明水性雙組分聚氨酯涂料是由下述重量份數(shù)的原料組成的含羥基組分含羥基丙烯酸酯乳液 100 消泡劑0.5～2潤(rùn)濕劑 0.5～2， 水0～30固化劑組分親水改性多異氰酸酯 5～50水性雙組分聚氨酯涂料制備步驟如下將含羥基組分中各種原料混合均勻，加入固化劑組分，用手工或機(jī)械攪拌均勻，即為本發(fā)明方法產(chǎn)品。
使用時(shí)，可以采用常規(guī)的涂覆方法，如刷涂、噴涂、輥涂、淋涂、浸涂等將該涂料涂覆在需要的底材上，如木材、金屬、塑料或紙張等。該涂料可作為底漆、中涂和面漆等。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該涂料具有混合容易、常溫自干、無(wú)毒、無(wú)味、不污染環(huán)境的特點(diǎn)，硬度高、耐水性好。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1含羥基丙烯酸酯乳液是由下述重量份數(shù)的原料組成的丙烯酸酯單體混合物 50 乳化劑2引發(fā)劑 0.5 水79碳酸氫鈉 0.3 中和劑適量含羥基丙烯酸酯乳液制備步驟如下在容器中加入蒸餾水、復(fù)合乳化劑MS-1/OP-10(1∶1)和緩沖劑碳酸氫鈉，升溫至85℃，同時(shí)滴加引發(fā)劑過(guò)硫酸銨的水溶液(10％)和丙烯酸酯單體混合物(單體重量比例甲基丙烯酸羥丙酯23，甲基丙烯酸3，丙烯酸丁酯40，甲基丙烯酸甲酯34)。在1小時(shí)內(nèi)滴完后，保持1.5小時(shí)，降溫至40℃，加入中和劑氨水，調(diào)整pH值在8.5，過(guò)80目篩網(wǎng)后出料。
水性雙組分聚氨酯涂料是由下述重量份數(shù)的原料組成的含羥基組分含羥基丙烯酸酯乳液 100 消泡劑 0.5潤(rùn)濕劑 1， 水 30固化劑組分親水改性多異氰酸酯 30水性雙組分聚氨酯涂料制備步驟如下在上述含羥基丙烯酸乳液中，加入消泡劑Byk028、潤(rùn)濕劑Byk346，攪勻后加入親水性多異氰酸酯WT2102，攪拌均勻，加入水，攪勻，即為本發(fā)明產(chǎn)品。
實(shí)施例2含羥基丙烯酸酯乳液是由下述重量份數(shù)的原料組成的丙烯酸酯單體混合物 20 乳化劑0.2引發(fā)劑 0.2 水49碳酸氫鈉 0.1 中和劑適量含羥基丙烯酸酯乳液制備步驟如下在容器中加入蒸餾水、復(fù)合乳化劑十二烷基硫酸鈉/OP-10(6∶4)和緩沖劑碳酸氫鈉，升溫至65℃，同時(shí)滴加引發(fā)劑過(guò)硫酸銨的水溶液(10％)和丙烯酸酯單體混合物(單體重量比例甲基丙烯酸羥乙酯20，甲基丙烯酸3，丙烯酸丁酯40，甲基丙烯酸甲酯37)。在2小時(shí)內(nèi)滴完后，保持1小時(shí)，降溫至50℃，加入中和劑甲基二乙醇胺，調(diào)整pH值在7，過(guò)100目篩網(wǎng)后出料。
水性雙組分聚氨酯涂料是由下述重量份數(shù)的原料組成的含羥基組分含羥基丙烯酸酯乳液 100消泡劑 2潤(rùn)濕劑 2，水 10固化劑組分親水改性多異氰酸酯 50水性雙組分聚氨酯涂料制備步驟如下在上述含羥基丙烯酸乳液中，加入消泡劑Byk028、潤(rùn)濕劑Byk346，攪勻后加入親水性多異氰酸酯WT2102，攪拌均勻，加入水，攪勻，即為本發(fā)明產(chǎn)品。
實(shí)施例3含羥基丙烯酸酯乳液是由下述重量份數(shù)的原料組成的丙烯酸酯單體混合物 30 乳化劑1引發(fā)劑 0.3水60碳酸氫鈉 0.2中和劑適量含羥基丙烯酸酯乳液制備步驟如下在容器中加入蒸餾水、復(fù)合乳化劑十二烷基硫酸鈉/OP-10(6∶4)和緩沖劑碳酸氫鈉，升溫至75℃，同時(shí)滴加引發(fā)劑過(guò)硫酸鉀的水溶液(10％)和丙烯酸酯單體混合物(單體重量比例甲基丙烯酸羥乙酯20，甲基丙烯酸3，丙烯酸丙酯40，甲基丙烯酸甲酯37)。在3小時(shí)內(nèi)滴完后，保持0.5小時(shí)，降溫至60℃，加入中和劑三乙胺，調(diào)整pH值在8，過(guò)100目篩網(wǎng)后出料。
水性雙組分聚氨酯涂料是由下述重量份數(shù)的原料組成的含羥基組分含羥基丙烯酸酯乳液 100消泡劑 1潤(rùn)濕劑 0.5水 0固化劑組分親水改性多異氰酸酯 5水性雙組分聚氨酯涂料制備步驟如下在上述含羥基丙烯酸乳液中，加入消泡劑Byk028、潤(rùn)濕劑Byk346，攪勻后加入親水性多異氰酸酯WT2102，攪拌均勻，加入水，攪勻，即為本發(fā)明產(chǎn)品。
按中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)性能，漆膜性能檢測(cè)結(jié)果如下表干1小時(shí)實(shí)干5小時(shí)光澤(60°)90鉛筆硬度2H柔韌性2mm通過(guò)附著力(劃格法)0沖擊強(qiáng)度50Kg.cm耐水48小時(shí)通過(guò)耐化學(xué)品性(點(diǎn)蝕)10％H2SO4通過(guò)10％HCl通過(guò)10％CH3COOH通過(guò)乙醇通過(guò)二甲苯通過(guò)甲乙酮通過(guò)
權(quán)利要求
1.一種水性雙組分聚氨酯涂料，其特征在于它是由下述重量份數(shù)的原料組成的含羥基組分含羥基丙烯酸酯乳液 100 消泡劑0.5～2潤(rùn)濕劑 0.5～2， 水0～30固化劑組分親水改性多異氰酸酯 5～50所述含羥基丙烯酸酯乳液是由下述重量份數(shù)的原料組成的丙烯酸酯單體混合物20～50 乳化劑 0.2～2引發(fā)劑0.2～0.5水 49～79緩沖劑0.1～0.3中和劑 適量
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性雙組分聚氨酯涂料，其特征在于所述含羥基丙烯酸酯單體包括(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性雙組分聚氨酯涂料，其特征在于所述不含羥基的丙烯酸酯單體包括苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯，(甲基)丙烯酸丁酯，(甲基)丙烯酸2-乙基己酯以及其它(甲基)丙烯酸高級(jí)酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性雙組分聚氨酯涂料，其特征在于所述不含羥基的丙烯酸酯單體是(甲基)丙烯酸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性雙組分聚氨酯涂料，其特征在于所述乳化劑為陰離子乳化劑和非離子乳化劑的混合，所述陰離子乳化劑和非離子乳化劑的混合重量比為2∶8～8∶2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性雙組分聚氨酯涂料，其特征在于所述引發(fā)劑為水溶性的過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸銨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性雙組分聚氨酯涂料，其特征在于所述用水為蒸餾水或去離子水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性雙組分聚氨酯涂料，其特征在于所述丙烯酸酯單體混合物的固體酸值范圍在5～50mgKOH/g，固體羥值范圍在50～250mgKOH/g；。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性雙組分聚氨酯涂料，其特征在于所述中和劑為甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺、三乙胺、氨水。
10.一種水性雙組分聚氨酯涂料的制備方法，其特征在于選用下述重量份數(shù)的含羥基丙烯酸酯乳液原料
丙烯酸酯單體混合物 20～50 乳化劑 0.2～2引發(fā)劑 0.2～0.5水 49～79碳酸氫鈉0.1～0.3中和劑 適量制備含羥基丙烯酸酯乳液，步驟如下將水、乳化劑、碳酸氫鈉混合后加入反應(yīng)釜中，升溫到65～85℃，分別滴加配制成水溶液的引發(fā)劑、丙烯酸酯單體混合物，在1～3小時(shí)內(nèi)滴完后，保持0.5～1.5小時(shí)，使丙烯酸酯單體完全聚合，降溫至40～60℃，加入中和劑，調(diào)整pH在7～8.5，過(guò)至少80目篩網(wǎng)后出料；選用下述重量份數(shù)的水性雙組分聚氨酯涂料原料含羥基組分含羥基丙烯酸酯乳液 100 消泡劑0.5～2潤(rùn)濕劑 0.5～2， 水0～30固化劑組分親水改性多異氰酸酯 5～50制備水性雙組分聚氨酯涂料步驟如下將含羥基組分中各種原料混合均勻，加入固化劑組分，用手工或機(jī)械攪拌均勻。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水性雙組分聚氨酯涂料及其制備方法，它是由下述重量份數(shù)的原料含羥基丙烯酸酯乳液(100)、消泡劑(0.5～2)、潤(rùn)濕劑(0.5～2)、水(0～30)、親水改性多異氰酸酯(5～50)經(jīng)混合、攪拌均勻制成；所述含羥基丙烯酸酯乳液是由下述重量份數(shù)的原料丙烯酸酯單體混合物(20～50)、乳化劑(0.2～2)、引發(fā)劑(0.2～0.5)、水(49～79)、緩沖劑(0.1～0.3)、適量中和劑經(jīng)加溫聚合、降溫中和，調(diào)整pH在7～8.5，過(guò)篩出料而得；本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是該涂料具有混合容易、常溫自干、無(wú)毒、無(wú)味、不污染環(huán)境的特點(diǎn)，硬度高、耐水性好。
文檔編號(hào)C09D5/02GK1557892SQ20041000076
公開(kāi)日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2004年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月18日
發(fā)明者張發(fā)愛(ài), 王云普, 余彩莉 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)