CN110054941B - 单组分水性聚氨酯涂料组合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单组分水性聚氨酯涂料组合物，所述涂料组合物包含水性聚氨酯树脂、无机颗粒、任选的丙烯酸酯树脂以及任选的助剂，其中所述水性聚氨酯树脂的固体量为10‑30重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。本发明还提供所述聚氨酯涂料组合物的制备方法及其应用。本发明所提供的单组分水性聚氨酯涂料组合物在使用时无溶剂气味、使用安全、不污染环境。采用本发明所提供的单组分水性聚氨酯涂料组合物制得的涂层具有优异的机械性能、优异的耐水耐酸碱性能，极低的吸水率和耐候性等中一种或多种优异性能。
Description
技术领域
本发明属于涂料领域。具体地讲，本发明涉及单组分水性聚氨酯涂料组合物及其制备方法和用途。
背景技术
目前市场上所使用的防水型涂料组合物主要包括溶剂型防水涂料和水基防水涂料。
溶剂型防水涂料主要有溶剂型聚氨酯防水涂料、溶剂型丙烯酸酯防水涂料、沥青防水涂料、橡胶类防水涂料以及硅橡胶类防水涂料等。这些涂料共同特点是以有机溶剂作为载体，一般具有强度大、延伸率高、抗渗性好的优点。由于这些涂料采用了有机溶剂，对环境的污染、对施工人员身体健康的影响比较大。同时，作为溶剂型涂料，它们对基础干燥程度的要求比较高，这对处于潮湿环境下的防水施工尤其不利。如CN103965765B所公开的单组份湿固化PU涂料，对现场施工条件尤其苛刻。
近些年来，人们努力研发水基涂料组合物来尽可能减少有机溶剂的使用。目前市场上的水基防水涂料主要有丙烯酸乳液防水涂料、水性聚氨酯防水涂料、乳化氯丁橡胶防水涂料以及JS聚合物水泥砂浆防水涂料等。但是相对于溶剂型防水涂料而言，水基防水涂料往往在力学性能和耐酸碱性方面的难以达到高性能的要求。
水性聚氨酯防水涂料性能优异，价格适中，在防水涂料的领域中占有很重要的地位。水性聚氨酯防水涂料分为双组分聚氨酯防水涂料和单组份聚氨酯防水涂料。其中，双组分聚氨酯防水涂料使用时两组分必须严格按规定比例称量、配合，对于现场的施工要求严格。为了克服双组分聚氨酯防水涂料的不足，行业内开发了单组分聚氨酯防水涂料。现有的单组分聚氨酯防水涂料包含聚氨酯预聚物，防水涂料使用过程中以水为交联剂，但水的量不易控制且增大了涂料的不稳定性，施工中会出现砂眼、针孔等现象。
因此，本领域中对能避免溶剂型防水涂料所导致的环境问题且具有改善的力学性能和耐化学性的新型涂料存在需求。
发明内容
本发明的目的是提供新型涂料组合物，其能避免溶剂型防水涂料所导致的环境问题且由其所制得的涂层具有改善的力学性能、耐化学性、低吸水性和耐候性等中的一种或多种优异性能。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的。
在一个方面，本发明提供一种单组分水性聚氨酯涂料组合物，所述涂料组合物包含水性聚氨酯树脂、无机颗粒、任选的丙烯酸酯树脂以及任选的助剂，其中所述水性聚氨酯树脂的固体量为10-30重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
在另一方面，本发明提供所述涂料组合物的制备方法，所述方法包括如下步骤：
A)将无机颗粒以及任选的助剂在水中均匀混合，和
B)向步骤A)中所得的混合物中加入水性聚氨酯树脂、任选的丙烯酸酯树脂以及任选的助剂并均匀混合。
在另一方面，本发明提供一种涂覆方法，其包括将所述的涂料组合物施加在基材上。
在还一方面，本发明提供所述涂料组合物在建筑防水，如屋面防水、厨房卫生间防水、泳池防水等领域中制备涂层的用途。
在再一方面，本发明提供一种涂覆产品，其包含一基材以及将所述的涂料组合物施加到基材上形成的涂层。
本发明所提供的单组分水性聚氨酯涂料组合物是防水涂料组合物，满足建筑行业对涂料组合物的要求，在使用时无溶剂气味、使用安全、不污染环境。采用本发明所提供的单组分水性聚氨酯涂料组合物制得的涂层具有优异的机械性能、优异的耐水耐酸碱性能、极低的吸水率和耐候性等中的一种或多种优异性能。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方案进行描述。
本发明的一方面提供一种单组分水性聚氨酯涂料组合物，所述涂料组合物包含水性聚氨酯树脂、无机颗粒、任选的丙烯酸酯树脂以及任选的助剂，其中所述水性聚氨酯树脂的固体量为10-30重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
水性聚氨酯树脂
可用于本发明的水性聚氨酯树脂包括但不限于下列的一种或多种：基于脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇的聚醚聚氨酯树脂、基于脂肪族异氰酸酯与聚碳酸酯多元醇的聚碳酸酯聚氨酯树脂和聚酯聚氨酯树脂。
最优选所述水性聚氨酯树脂是基于脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇的聚醚聚氨酯树脂。
可用于本发明的基于脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇的聚醚聚氨酯树脂为本领域所知。
在一些实施方案中，基于脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇的聚醚聚氨酯树脂由具有不同的平均摩尔质量的至少两种聚四亚甲基二醇聚醚多元醇以及至少两种不同的多异氰酸酯组分制备。
所述至少两种不同的多异氰酸酯可以是异氰酸酯官能度不小于2的多异氰酸酯。所述异氰酸酯官能度不小于2的多异氰酸酯可以是下列的一种或多种：1，4-亚丁基二异氰酸酯、1，6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、2，2，4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯、2，4，4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯、同分异构的二(4，4-异氰酸根合环己基)甲烷、1，4-环亚己基二异氰酸酯和具有C1-C8烷基的烷基-2，6-二异氰酸根合己酸酯。
所述异氰酸酯官能度不小于2的多异氰酸酯还可使用部分异氰酸酯官能度不小于2的改性的多异氰酸酯，其具有脲二酮、异氰脲酸酯、氨基甲酸酯、脲基甲酸酯、缩二脲、亚氨基噁二嗪二酮或噁二嗪三酮结构，以及它们的混合物。
所述至少两种不同的多异氰酸酯进一步优选是仅具有脂肪或脂环键合的异氰酸酯基团的或它们的混合物，并且混合物的平均异氰酸酯(NCO)官能度为2-4，特别优选2-2.6，更特别优选2-2.4，最优选2。最优选使用的二异氰酸酯是下列的一种或多种：选自六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和同分异构的二(4，4-异氰酸根合环己基)甲烷。
所述聚四亚甲基二醇聚醚多元醇优选为聚四亚甲基二醇聚醚二元醇，具有(HO-(CH2-CH2-CH2-CH2-O)x-H)的结构，其中相关的二醇前体具有400-8000克/摩尔的数均分子量Mn，优选600-3000克/摩尔，并且低摩尔质量二醇具有的数均分子量Mn是高摩尔质量二醇的数均分子量Mn的10-80％，优选30-70％。
所述聚醚多元醇除具有(HO-(CH2-CH2-CH2-CH2-O)x-H)结构的聚四亚甲基二醇聚醚二元醇外，还可含有额外的聚合多元醇，该聚合多元醇基于整个聚醚多元醇组分的含量优选0-20重量％，特别优选0-10重量％，最优选0-5重量％。它们可以是聚酯多元醇、聚丙烯酸酯多元醇、聚氨酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯聚丙烯酸酯多元醇、聚氨酯聚丙烯酸酯多元醇、聚氨酯聚酯多元醇、聚氨酯聚醚多元醇，聚氨酯聚碳酸酯多元醇和聚酯聚碳酸酯多元醇，它们本身在聚氨酯涂料技术中已知。此外，它们可被单独或相互混合作为聚醚多元醇组分使用。优选仅聚四亚甲基二醇聚醚二元醇作为聚醚多元醇组分使用。
所述基于脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇的聚醚聚氨酯树脂可通过商业购得，例如得自科思创公司的水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880，其主要性能指标为：固含量为50％，粘度小于2500mPa·s(23℃，DIN EN ISO 3219/A.3)，拉伸强度20MPa，断裂伸长率1500％，100％模量2MPa。
基于脂肪族异氰酸酯与聚碳酸酯多元醇的聚碳酸酯聚氨酯树脂以及聚酯聚氨酯树脂也为本领域已知且可通过商业获得。
聚酯聚氨酯可通过将二元酸与过量的多元醇反应，制成含羟基的聚酯作为羟基组分，再与二异氰酸酯或多异氰酸酯反应得到。所用二元酸的实例有己二酸、苯酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸等，所用多元醇的实例有三羟甲基丙烷、新戊二醇、一缩乙二醇、1，3-丁二醇等。用于本发明的聚酯聚氨酯优选基于脂肪族异氰酸酯与聚酯多元醇的聚酯聚氨酯树脂。
例如，聚酯聚氨酯可采用购自科思创公司的
DL 1537(基于脂肪族异氰酸酯与聚酯多元醇的聚酯聚氨酯树脂水分散体，固含量为60％重量)，和购自科思创公司的Bayhydrol UH XP 2592(固含量为45％重量的水分散体)。基于脂肪族异氰酸酯与聚碳酸酯多元醇的聚碳酸酯聚氨酯树脂可采用购自科思创公司的
DLU(固含量为60％重量的水分散体)、购自科思创公司的
UH 2606(固含量为35％重量的水分散体)。
所述水性聚氨酯树脂的固体量可为10-25重量份，优选10-22重量份，更优选10-21重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
所述水性聚氨酯树脂可以例如水性聚氨酯树脂分散体的形式加入本发明的涂料组合物中。当以水性聚氨酯树脂分散体的形式添加时，水性聚氨酯树脂的固体量是指水性聚氨酯树脂本身的量。
尽管不受理论的约束，但认为本发明的水性涂料组合物以上述聚氨酯树脂为基础，其能够形成附着膜，并且能够通过控制聚合物链中软链段和硬链段的相对量来控制微相形貌。由于具有这些特征，使得本发明的涂料组合物可以用于机械性质特别关键的很多种表面涂料应用，包括高耐磨性、极佳的韧性、弹体性能和低温下的高延伸性。
丙烯酸酯树脂
除了上述水性聚氨酯树脂，本发明的涂料组合物还可包含丙烯酸酯树脂。所述丙烯酸酯树脂可选自苯乙烯丙烯酸酯共聚物树脂和自交联含羟基丙烯酸树脂。
所述丙烯酸酯树脂为本领域已知且可商业购得。例如苯乙烯丙烯酸酯共聚物树脂可为购自巴德富公司的RS-9169M(固含量为53％重量的水分散体)，自交联含羟基丙烯酸树脂可为购自科思创公司的
A 2846XP(固含量为40％重量的水分散体)。
以重量计，所述水性聚氨酯树脂的固体量与所述丙烯酸酯树脂的固体量的比值可为大于2∶1，优选不小于5∶1，最优选不小于9∶1。
所述丙烯酸酯树脂可以例如乳液的形式施加于本发明的涂料组合物中。当以乳液的形式添加时，丙烯酸酯树脂的固体量是指丙烯酸酯树脂本身的量。
优选地，本发明的涂料组合物包括基于脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇的聚醚聚氨酯树脂和自交联含羟基丙烯酸树脂的组合。
优选地，所述涂料组合物中基于脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇的聚醚聚氨酯树脂的含量可为10-30重量份，所述自交联含羟基丙烯酸树脂的含量可为2.5-7.5重量份，更优选1-3重量份，最优选1-2重量份，基于本发明涂料组合物的总量为100重量份。
无机颗粒
可用于本发明的无机颗粒可以是下列的一种或多种：二氧化钛、硫酸钡、滑石粉和高岭土颗粒。
无机颗粒的粒径优选为0.1-50微米，进一步优选0.1-30微米，更优选0.1-20微米。
优选本发明的无机颗粒为二氧化钛、硫酸钡颗粒或其组合。特别优选在本发明的涂料组合物中使用二氧化钛颗粒和硫酸钡颗粒的组合作为无机颗粒。特别优选采用金红石型二氧化钛颗粒和硫酸钡颗粒的组合。
在一些优选的实施方案中，采用0.1-0.4微米的金红石型二氧化钛颗粒和800-4000目的硫酸钡颗粒的组合。
在一些更优选的实施方案中，采用0.2-0.4微米的金红石型二氧化钛颗粒和1250-4000目的硫酸钡颗粒的组合。
可用于本发明的无机颗粒为本领域已知且可商业购得。例如，二氧化钛可为购自杜邦公司的金红石型二氧化钛R706；硫酸钡可为购自上海跃江钛白化工制品有限公司的BaSO4(800目至4000目)产品；滑石粉可为购自上海跃江钛白化工制品有限公司的滑石粉，其主要成分为含水硅酸镁；高岭土可为购自上海跃江钛白化工制品有限公司的高岭土，其主要成分为三氧化二铝和二氧化硅。
基于本发明涂料组合物的总量为100重量份，所述无机颗粒的用量可为1-80重量份，优选20-60重量份，更优选30-50重量份；优选其中二氧化钛的用量为1-40重量份以及硫酸钡的用量为0-40重量份，进一步优选二氧化钛的用量为10-30重量份以及硫酸钡的用量为10-30重量份，特别优选二氧化钛的用量为20-30重量份以及硫酸钡的用量为20-30重量份。
在采用本发明涂料组合物所制成的涂层中，所述无机颗粒的体积占涂层总体积的百分比(即PVC)为20-60％、优选30-50％，最优选35-45％，特别优选40％。
任选助剂
在一方面，本发明的涂料组合物还可任选包含其它的助剂，例如但不限于润湿分散剂、消泡剂、成膜助剂、基材润湿流平剂、pH调节剂、流变剂和表面活性剂。
所述任选助剂的用量不受限定，只要不影响本发明的涂料组合物的性能即可。所述任选助剂为本领域已知且可商业购得。例如，消泡剂可为购自赢创工业集团的901W；pH值调节剂可为购自陶氏化学的AMP-95；流变助剂可为购自美国亚跨龙公司的羟乙基纤维素250HBR；成膜助剂可为丙二醇；润湿分散剂可为购自德国毕克化学公司的润湿分散剂BYK190；基材润湿流平剂可为分子量较低(例如分子量为几百)的聚醚改性硅氧烷，例如购自德国毕克化学公司的BYK349。
可用于本发明的表面活性剂包括可自交联的表面活性剂和不可自交联的表面活性剂。所述表面活性剂包括但不限于聚硅氧烷表面活性剂。
所述聚硅氧烷表面活性剂优选是不可自交联的聚硅氧烷表面活性剂。
优选所述聚硅氧烷表面活性剂可以是下列的一种或多种：可自交联的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷和不可自交联的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷，最优选是不可自交联的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷。优选所述可自交联的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷选自含羟基的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷。优选所述不可自交联的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷选自不含羟基的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷。
可用于本发明的表面活性剂为本领域已知且可商业购得，例如分子量较高的线型聚醚改性聚二甲基硅氧烷。作为实例，所述不可自交联的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷可为购自德国毕克化学公司的商品BYK378，所述可自交联的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷可为购自德国毕克化学公司的商品BYK3720。
基于本发明涂料组合物的总量为100重量份，所述表面活性剂的用量可为0-10重量份，优选0.1-5重量份，特别优选0.1-3重量份，最优选0.1-1重量份。
在本发明的涂料组合物中还含有水。水的含量不受限制，只要不影响本发明的涂料组合物的性能即可。例如，水的含量可为5-60重量份、10-50重量份，10-40重量份、10-30重量份或10-20重量份。
本发明的另一方面提供本发明单组分水性聚氨酯涂料组合物的制备方法，所述方法包括如下步骤：
A)将无机颗粒以及任选的助剂在水中均匀混合，以及
B)向步骤A)中所得的混合物中加入水性聚氨酯树脂、任选的丙烯酸酯树脂以及任选的助剂并均匀混合。
在一个实施方案中，在本发明方法的步骤B)的混合速率低于步骤A)的混合速率。
在一个实施方案中，本发明提供本发明单组分水性聚氨酯涂料组合物的制备方法，所述方法包括如下步骤：
A)将无机颗粒以及任选的助剂在水中搅拌10-30分钟，优选搅拌速度为1500-2500转/分；以及
B)向步骤A)中所得的混合物中加入水性聚氨酯树脂、任选的丙烯酸酯树脂以及任选的助剂，搅拌5-20分钟，优选搅拌速度为600-1200转/分。
在一个实施方案中，在上述本发明的方法的步骤B)中加入自交联含羟基丙烯酸树脂的丙烯酸酯树脂。
优选在本发明的方法中，所述水性聚氨酯树脂以水性聚氨酯树脂分散体的形式添加，所述丙烯酸酯树脂以乳液的形式添加。
在一个实施方案中，本发明提供本发明单组分水性聚氨酯涂料组合物的制备方法，所述方法包括如下步骤：
A)将二氧化钛和硫酸钡以及润湿分散剂、消泡剂、pH值调节剂和纤维素醚放入水中并搅拌10-30分钟，优选搅拌速度为1500-2500转/分；以及
B)向步骤B)中所得的混合物中加入水性聚氨酯树脂分散体、自交联含羟基丙烯酸树脂乳液、成膜助剂、消泡剂、基材润湿分散剂、表面活性剂并搅拌5-20分钟，优选搅拌速度为600-1200转/分。
在又一方面，本发明提供一种涂覆方法，包括将所述的涂料组合物施加在基材上。
所述基材优选是人造石、木材、人造木材、大理石、水磨石、陶瓷、油毡、金属、矿物材料、塑料、橡胶、混凝土、复合板材、纸张、皮革或玻璃，进一步优选是人造石、木材、人造木材、大理石、水磨石、陶瓷、金属、矿物材料或混凝土，最优选是混凝土。
在还一方面，本发明提供本发明单组分水性聚氨酯涂料组合物建筑防水，如屋面防水，厨房卫生间防水，泳池防水等领域中制备涂层的用途。
在再一方面，本发明提供一种涂覆产品，包含一基材以及将所述的涂料组合物施加到基材上形成的涂层。
所述涂覆产品优选是建筑，例如屋面、厨房卫生间或泳池。
在本申请中，所有表示数量、百分数、重量份、羟基值、官能度之类的数字在所有情况下都应理解为由术语“大约”加以修饰。
现在参考以下具体实施例中对本发明进行详细说明。然而，本领域技术人员不难理解，此处的实施例仅仅用于示例目的，本发明的范围并不局限于此。
实施例
原料
表1给出了用于本发明实施例和对比实施例中的原料。
实验材料
在实施例中样品的制备方法及其测试方法如下。
样品制备及测试方法
1.拉伸强度和断裂延伸率
a)将制得的涂料组合物刮涂在剥涂纸上，干膜厚度为1.5mm；
b)在标准状态(23℃±2℃，50％±10％)中固化7天，温度：23℃，湿度：50％；4天后需要翻面；
c)将油漆膜切割成哑铃型；以及
d)在室温下用ZWICK万能材料试验机测量断裂伸长率和拉伸强度，拉伸速度速度为500毫米/分钟。
2.标准状况、酸处理、碱处理下的拉伸强度和断裂延伸率的国标和建筑行业标准值，以及吸水率国标和建筑行业标准值
表1性能指标标准值
3.吸水率：
a)测量固化的涂料膜重量，记作m1(g)；
b)根据GB/T 6682-2008(由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局颁布)所述将上述涂料膜浸泡在水中168小时；
c)用餐巾纸去除过量的水，随后测定吸收了水的涂料膜的重量，记作m2(g)；
d)计算吸水率，用％表示。吸水率％＝(m2-ml)/ml。
以下实施例中，所述份为重量份，以分散体或乳液形式添加的组分的量是指分散体或乳液的量。
实施例1
将2.36份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.22份消泡剂(
Airex 901W)、23.69份钛白粉(R706)、23.69份硫酸钡(800目)、0.14份pH值调节剂(AMP-95)和0.55份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入24.72份水性聚氨酯分散体
DL 1537、1.97份成膜助剂(丙二醇)、0.41份消泡剂(BYK022)、0.55份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例2
将2.24份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.21份消泡剂(
Airex 901W)、22.45份钛白粉(R706)、22.45份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.52份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入28.63份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、1.97份成膜助剂(丙二醇)、0.39份消泡剂(BYK022)、0.52份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
表2涂料性能
实施例2中所使用的Bayhydrol UH 2880为基于脂肪族异氰酸酯和聚醚多元醇的水性聚醚聚氨酯分散体，而实施例1中所使用的
DL 1537为基于脂肪族异氰酸酯和聚酯多元醇的水性聚酯聚氨酯分散体。由表2可见，实施例1和2的涂料都满足建筑行业标准JC/T 864-2008，并且包含基于脂肪族异氰酸酯和聚醚多元醇的水性聚醚聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880的乳液的实施例2的涂料的各项性能最优异，其标准拉伸强度和断裂延伸率均符合GB/T 19250-2013要求。
实施例3
将1.81份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.17份消泡剂(
Airex 901W)、46.27份钛白粉(R706)、0.11份pH值调节剂(AMP-95)和0.17份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入32.6份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880，1.97份成膜助剂丙二醇，0.32份消泡剂BYK022，0.42份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例4
将2.22份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.21份消泡剂(
Airex 901W)、45.03份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入28.72份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880，1.97份成膜助剂(丙二醇)、0.39份消泡剂(BYK022)、0.52份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例5
将2.69份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.25份消泡剂(
Airex 901W)、33.28份滑石粉(800目)、0.16份pH值调节剂(AMP-95)和0.32份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入34.86份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、1.97份成膜助剂(丙二醇)、0.48份消泡剂(BYK022)、0.63份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例6
将2.69份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.25份消泡剂(
Airex 901W)、33.28份高岭土(800目)、0.16份pH值调节剂(AMP-95)和0.32份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入34.86份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、1.97份成膜助剂(丙二醇)、0.48份消泡剂(BYK022)、0.63份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例7
将2.24份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、1.02份消泡剂(
Airex 901W)、22.42份钛白粉(R706)、22.42份硫酸钡(1250目)、0.1份pH值调节剂(AMP-95)和0.51份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入27.49份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.04份成膜助剂(丙二醇)、0.31份消泡剂(BYK022)、0.41份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例8
将2.23份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、1.02份消泡剂(
Airex 901W)、22.35份钛白粉(R706)、22.35份硫酸钡(4000目)、0.1份pH值调节剂(AMP-95)和0.1份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入27.41份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.03份成膜助剂(丙二醇)、0.41份消泡剂(BYK022)、0.3份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
表3涂料组合物配方
| 涂料 | 分散体 | 无机颗粒 | PVC |
| 实施例3 | Bayhydrol UH 2880 | 钛白粉(R706) | 40％ |
| 实施例4 | Bayhydrol UH 2880 | 硫酸钡(800目) | 40％ |
| 实施例5 | Bayhydrol UH 2880 | 滑石粉(800目) | 40％ |
| 实施例6 | Bayhydrol UH 2880 | 高岭土(800目) | 40％ |
| 实施例7 | Bayhydrol UH 2880 | 钛白粉(R706)、硫酸钡(1250目)1∶1 | 40％ |
| 实施例8 | Bayhydrol UH 2880 | 钛白粉(R706)、硫酸钡(4000目)1∶1 | 40％ |
表4涂层性能
由上表可见，实施例3-8的涂料都满足建筑行业标准JC/T 864-2008，采用硫酸钡和钛白粉的组合的配方获得较佳的性能，其标准状况下和酸碱处理后的拉伸强度和断裂延伸率以及均符合GB/T 19250-2013要求，其中尤其以1250目硫酸钡和钛白粉R706混合的配方各项性能综合表现最为优异。
实施例9
将2.23份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.21份消泡剂(
Airex 901W)、22.36份钛白粉(R706)、22.36份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入25.93份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.59份水性聚氨酯分散体
UH2606、1.97份成膜助剂(丙二醇)、0.39份消泡剂(BYK022)、0.52份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例10
将2.26份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.21份消泡剂(
Airex 901W)、22.69份钛白粉(R706)、22.69份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入24.99份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.5份水性聚氨酯分散体
DLU、1.97份成膜助剂(丙二醇)、0.39份消泡剂(BYK022)、0.53份基材润湿分散剂(具体为何种物质)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例11
将2.20份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.2份消泡剂(
Airex 901W)、22.05份钛白粉(R706)、22.05份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入26.84份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.68份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH XP 2592、1.97份成膜助剂(丙二醇)、0.38份消泡剂(BYK022)、0.51份基材润湿分散剂BYK349，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例12
将2.23份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.21份消泡剂(
Airex 901W)、22.36份钛白粉(R706)、22.36份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入25.93份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.59份丙烯酸分散体
A 2846XP、2.01份成膜助剂(丙二醇)、0.39份消泡剂(BYK022)、0.52份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例13
将2.22份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、1.01份消泡剂(
Airex 901W)、22.29份钛白粉(R706)、22.29份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入26.32份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.63份丙烯酸分散体RS-9169M、1.97份成膜助剂(丙二醇)、0.3份消泡剂(BYK022)、0.4份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
表5涂料配方
表6涂料性能
由上表可见，实施例9-13的涂料都满足建筑行业标准JC/T 864-2008，采用基于脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇的聚醚聚氨酯树脂Bayhydrol UH 2880以及自交联含羟基丙烯酸树脂
A 2846XP的组合物各项性能综合表现最优异，其标准状况下和酸碱处理后的拉伸强度和断裂延伸率以及均符合GB/T 19250-2013要求。
实施例14
将2.23份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.21份消泡剂(
Airex 901W)、22.39份钛白粉(R706)、22.39份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.2份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入28.55份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.6份成膜助剂(丙二醇)、0.39份消泡剂(BYK022)、0.52份基材润湿分散剂(BYK349)、0.3份表面活性剂BYK378，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例15
将2.23份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.21份消泡剂(
Airex 901W)、22.39份钛白粉(R706)、22.39份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.52份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入28.55份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.6份成膜助剂(丙二醇)、0.39份消泡剂(BYK022)、0.52份基材润湿分散剂(BYK349)、0.3份表面活性剂BYK3720，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例16
将2.22份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.21份消泡剂(
Airex 901W)、22.30份钛白粉(R706)、22.30份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入25.85份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.59份丙烯酸分散体
A 2846XP、2.59份成膜助剂(丙二醇)、0.39份消泡剂(BYK022)、0.52份基材润湿分散剂(BYK349)、0.3份表面活性剂BYK378，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例17
将2.22份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.21份消泡剂(
Airex 901W)、22.30份钛白粉(R706)、22.30份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入25.85份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.59份丙烯酸分散体
A 2846XP、2.59份成膜助剂丙二醇、0.39份消泡剂(BYK022)、0.52份基材润湿分散剂(BYK349)、0.3份表面活性剂BYK3720，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
表7涂料配方
表8涂料性能
实施例14-15所得涂料在标准状态、酸处理和碱处理情况下的拉伸强度和断裂伸长率与实施例2非常接近，实施例16-17所得涂料在标准状态、酸处理和碱处理情况下的拉伸强度和断裂伸长率与实施例12非常接近。
由上表可见，采用不可自交联的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷BYK378以及含羟基的可自交联的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷溶液BYK3720均可降低吸水率。观察到实施例14和16所得涂料的储存稳定性更好，因此优选选择不可自交联的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷BYK378来降低吸水率。
实施例18
将2.08份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.19份消泡剂(
Airex 901W)、20.83份钛白粉(R706)、20.83份硫酸钡(800目)、0.12份pH值调节剂(AMP-95)和0.48份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入33.8份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、1.97份成膜助剂丙二醇、0.36份消泡剂(BYK022)、0.48份基材润湿分散剂(BYK349)、剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为35％。
表9涂料配方
| 涂料 | 分散体 | 无机颗粒 | PVC |
| 实施例18 | Bayhydrol UH 2880 | 钛白粉(R706)、硫酸钡(800目) | 35％ |
表10涂料性能
实施例19
将2.22份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、1.01份消泡剂(
Airex 901W)、22.22份钛白粉(R706)、22.22份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入26.24份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.92份丙烯酸分散体RS-9169M、1.97份成膜助剂丙二醇、0.3份消泡剂(BYK022)、0.4份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例20
将2.22份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、1.01份消泡剂(
Airex 901W)、22.25份钛白粉(R706)、22.25份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入23.25份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、5.81份丙烯酸分散体RS-9169M、1.97份成膜助剂丙二醇、0.3份消泡剂(BYK022)、0.4份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例21
将2.24份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、1.02份消泡剂(
Airex 901W)、22.48份钛白粉(R706)、22.48份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入19.87份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、8.52份丙烯酸分散体RS-9169M、1.97份成膜助剂丙二醇、0.31份消泡剂(BYK022)、0.41份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
对比实施例1
将2.31份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、1.05份消泡剂(
Airex 901W)、23.13份钛白粉(R706)、23.13份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入26.26份丙烯酸分散体RS-9169M、1.97份成膜助剂丙二醇、0.32份消泡剂(BYK022)、0.42份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
表11力学性能比较
实施例22
将2.10份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、1.22份消泡剂(
Airex 901W)、21.09份钛白粉(R706)、21.09份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入25.67份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、2.85份丙烯酸分散体
A 2846XP、2.44份成膜助剂丙二醇、0.49份消泡剂(BYK022)、0.61份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例23
将2.09份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、1.22份消泡剂(
Airex 901W)、20.98份钛白粉(R706)、20.98份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入23.11份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、5.78份丙烯酸分散体
A 2846XP、2.43份成膜助剂丙二醇、0.49份消泡剂(BYK022)、0.61份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
实施例24
将2.08份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、1.21份消泡剂(
Airex 901W)、20.84份钛白粉(R706)、20.84份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入20.54份水性聚氨酯分散体Bayhydrol UH 2880、8.81份丙烯酸分散体
A 2846XP、2.42份成膜助剂丙二醇、0.48份消泡剂(BYK022)、0.60份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
对比实施例2
将2.10份润湿分散剂(DISPER BYK-190)、0.96份消泡剂(
Airex 901W)、21.05份钛白粉(R706)、21.05份硫酸钡(800目)、0.13份pH值调节剂(AMP-95)和0.26份纤维素醚放入水中搅拌20分钟，搅拌速度为2000转/分。加入31.55份丙烯酸分散体
A2846XP、1.91份成膜助剂丙二醇、0.38份消泡剂(BYK022)、0.38份基材润湿分散剂(BYK349)，剩余部分用水补足100份，搅拌10分钟，搅拌速度为800转/分。配方PVC为40％。
表12力学性能比较
由上表可见，以重量计，当Bayhydrol UH 2880的固体量与
A 2846XP的固体量的比值大于2∶1，尤其是不小于9∶1时，组合物性能综合表现最优异。
实施例25
按照实施例16的步骤进行实施例25，所不同的是采用0.6份表面活性剂BYK378。
实施例26
按照实施例16的步骤进行实施例26，所不同的是采用0.9份表面活性剂BYK378。
实施例27
按照实施例17的步骤进行实施例27，所不同的是采用0.6份表面活性剂BYK3720。
实施例28
按照实施例17的步骤进行实施例28，所不同的是采用0.9份表面活性剂BYK3720。
表13添加表面活性剂后吸水率和外观变化
| 实施例25 | 实施例26 | 实施例27 | 实施例28 | |
| 吸水率 | 5 | 8 | 5 | 8 |
| 膜外观 | 无收缩 | 稍微收缩 | 无收缩 | 稍微收缩 |
实施例25-28所得涂料在标准状态、酸处理和碱处理情况下的拉伸强度和断裂伸长率与实施例16、17非常接近。
虽然已经展示和讨论了本发明的一些方面，但是本领域的技术人员应该意识到，可以在不背离本发明原理和精神的条件下对上述方面进行改变，因此本发明的范围将由权利要求以及等同的内容所限定。
Claims (22)
1.一种单组分水性聚氨酯涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包含水性聚氨酯树脂、无机颗粒、任选的丙烯酸酯树脂以及任选的助剂，其中所述水性聚氨酯树脂的固体量为10-30重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份；所述无机颗粒是二氧化钛、硫酸钡或其组合，所述二氧化钛颗粒的平均粒径为0.1-0.4微米，硫酸钡颗粒的平均粒径为800-4000目；所述水性聚氨酯树脂是基于脂肪族异氰酸酯与聚醚多元醇的聚醚聚氨酯树脂，所述脂肪族异氰酸酯是1,6-六亚甲基二异氰酸酯和同分异构的二(4,4′-异氰酸根合环己基)甲烷的组合，所述聚醚多元醇是具有不同的平均摩尔质量的至少两种聚四亚甲基二醇聚醚多元醇；所述丙烯酸酯树脂是自交联含羟基丙烯酸树脂，以重量计，所述水性聚氨酯树脂的固体量与所述自交联含羟基丙烯酸树脂的固体量的比值不小于9：1；所述涂料组合物所制成的涂层中，所述无机颗粒的体积占涂层总体积的40％。
2.权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述硫酸钡颗粒的平均粒径为1250-4000目。
3.权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述助剂包括表面活性剂，所述表面活性剂选自聚硅氧烷表面活性剂。
4.权利要求3所述的涂料组合物，其特征在于，所述表面活性剂选自不可自交联的聚硅氧烷表面活性剂。
5.权利要求3所述的涂料组合物，其特征在于，所述表面活性剂选自聚醚改性的聚二甲基硅氧烷。
6.权利要求5所述的涂料组合物，其特征在于，所述表面活性剂选自不可自交联的聚醚改性的聚二甲基硅氧烷。
7.权利要求1-6中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂的固体量为10-25重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
8.权利要求7所述的涂料组合物，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂的固体含量为10-22重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
9.权利要求8所述的涂料组合物，其特征在于，所述水性聚氨酯树脂的固体含量为10-21重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
10.权利要求1-6中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，所述无机颗粒组分的量为1-80重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
11.权利要求10所述的涂料组合物，其特征在于，所述无机颗粒组分的量为20-60重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
12.权利要求11所述的涂料组合物，其特征在于，所述无机颗粒组分的量为30-50重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
13.如权利要求7所述的涂料组合物，其特征在于，所述无机颗粒组分的量为1-80重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
14.如权利要求13所述的涂料组合物，其特征在于，所述无机颗粒组分的量为20-60重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
15.如权利要求14所述的涂料组合物，其特征在于，所述无机颗粒组分的量为30-50重量份，基于所述涂料组合物的总量为100重量份。
16.权利要求1-15中任一项所述的涂料组合物的制备方法，所述方法包括如下步骤：
A)将无机颗粒以及任选的助剂在水中均匀混合，和
B)向步骤A)中所得的混合物中加入水性聚氨酯树脂、任选的丙烯酸酯树脂以及任选的助剂并均匀混合。
17.一种涂覆方法，包括将如权利要求1-15中任一项所述的涂料组合物施加在基材上。
18.权利要求17所述的涂覆方法，其特征在于，所述基材是人造石、木材、人造木材、大理石、水磨石、陶瓷、油毡、金属、矿物材料、塑料、橡胶、混凝土、复合板材、纸张、皮革或玻璃。
19.权利要求18所述的涂覆方法，其特征在于，所述基材是混凝土。
20.权利要求1-15中任一项所述的涂料组合物在建筑防水领域中制备涂层的用途。
21.如权利要求20所述的用途，其特征在于，所述的防水为屋面防水、厨房卫生间防水或泳池防水。
22.一种涂覆产品，包含一基材以及将根据权利要求1-15中任一项所述的涂料组合物施加到基材上形成的涂层。
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