CN112940597A - 一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法 - Google Patents

一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域，提供一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法，聚氨酯面漆由含有仲羟基的丙烯酸二级分散体的甲组分与含有亲水型助溶剂稀释的疏水型聚异氰酸酯树脂的乙组分复配而成。其解决了现有水性环氧底漆配套水性聚氨酯面漆在湿喷湿工艺中存在漆膜光泽低，容易起泡的问题。

Description

一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆及其制 备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法。
背景技术
在工程机械涂装领域，常常采用环氧底漆搭配聚氨酯面漆进行湿喷湿涂装，环氧底漆搭配聚氨酯面漆的经典涂层配套，既可以保证优异的耐盐雾性能，又能保证良好的耐候性以及装饰性。传统溶剂型产品很容易通过调整配方实现湿喷湿涂装，同时达到良好的漆膜外观效果。水性聚氨酯涂料想要达到良好的漆膜外观效果，目前采用的技术是对聚异氰酸酯进行亲水改性来得到高装饰性，但是采用这种方案在湿喷湿工艺中有一些弊端：首先亲水型的聚异氰酸酯与亲水型的环氧胺类固化剂极易接触发生剧烈反应，该反应是放热反应，放出的热量在分子层面会加速聚异氰酸酯与水的反应，生成二氧化碳，导致漆膜起泡；其次采用亲水改性的聚异氰酸酯固化剂，单涂层漆膜干燥后初期耐水差，一般只有168h以内。随着国家对VOCs排放管控日趋严格规范，工程机械主机厂采用现有水性聚氨酯的技术在这种流水线进行尝试，发现涂装间隔时间需要延长，降低生产效率，漆膜光泽低，漆膜配套容易起泡，针对这种涂装流水线开发出一种可满足快速湿喷湿的高装饰性水性聚氨酯面漆产品具有迫切的市场需求。
中国专利号：201811009028.6公开了一种可湿喷湿水性双组分聚氨酯涂料，包括水性聚氨酯底漆和水性聚氨酯面漆，底漆和面漆中均有加入亲水型气相二氧化硅，且底漆中亲水型气相二氧化硅的加入重量份多于面漆中亲水型气相二氧化硅的加入重量份。该专利只是针对聚氨酯底漆配套聚氨酯面漆的湿喷湿工艺，而且面漆中亲水型气相二氧化硅加入会影响漆膜外观，尤其是对入射角为20°时漆膜光泽明显降低。
发明内容
因此，针对以上内容，本发明提供一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，解决现有水性环氧底漆配套水性聚氨酯面漆在湿喷湿工艺中存在漆膜光泽低，容易起泡的问题。
本发明的另一个目的在于提供该用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆的制备方法。
为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，所述水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆喷涂于水性环氧底漆上，所述水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆由甲组分和乙组分组成，所述甲组分和乙组分的质量比为3-5:1；
所述甲组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000021
所述乙组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000031
进一步的改进是：所述仲羟基丙烯酸二级分散体含有以下单体结构：
Figure BDA0002935304660000032
其中R1为二价的直链烷基基团，R2为一价的直链烷基基团，R3为氢原子或甲基。
进一步的改进是：所述R1为亚甲基。
进一步的改进是：所述R2为甲基。
进一步的改进是：所述疏水型聚异氰酸酯树脂的-NCO含量20.0-23.0％，粘度1000-4000mPa·s。
进一步的改进是：所述疏水型聚异氰酸酯树脂为德国科思创生产的
Figure BDA0002935304660000033
N3200固化剂。
进一步的改进是：所述亲水型助溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇二甲醚、DBE中的任意一种或两种以上的混合物。
进一步的改进是：所述分散剂为一种或两种以上以任意比混合的含胺基或羧基的高分子嵌段共聚物。
进一步的改进是：所述助溶剂为二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的任意一种或两种的混合物。
进一步的改进是：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
本发明还提供了该用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)甲组分的制备
将仲羟基丙烯酸二级分散体在500-800rpm条件下搅拌并加入部分去离子水、pH调节剂、分散剂、消泡剂、有机颜料，分散均匀后将混合物料进行研磨，得到色浆；
在800-1000rpm搅拌速度下将助溶剂、润湿流平剂、增稠剂、剩余部分去离子水按顺序依次加入上述制得的色浆中，加完后继续搅拌20-30mi n，然后对混合料进行检测，检测合格后过滤得到甲组分；
(2)乙组分的制备
按乙组分配方比例将疏水型聚异氰酸酯树脂、偶联剂、亲水型助溶剂、除水剂加入搅拌缸中，在100-200rpm转速下搅拌分散均匀，制得乙组分。
进一步的改进是：步骤(1)中色浆的细度≤10μm。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用含有仲羟基的丙烯酸二级分散体与使用亲水型助溶剂稀释的疏水型聚异氰酸酯树脂进行搭配，得到的涂膜外观光亮，复合涂层光泽≥90％(∠60°)且≥80％(∠20°)，最低起泡干膜厚度≥100μm，复合涂层/单涂层漆膜耐水性均大于1000h。
(2)本发明的乙组分采用疏水型的缩二脲型聚异氰酸酯固化剂，一方面降低了湿喷湿工艺中-NCO基团与水性环氧底漆游离亲水胺类固化剂的接触放热反应所导致的-NCO与水快速反应，从而减少CO2的生成；另一方面疏水型的缩二脲聚异氰酸酯与水不相容，大大降低自身与水的反应，同时由于其疏水性当甲组分与乙组分反应成膜后具有极其优异的耐水性。
(3)本申请使用的原料易得，利于工业化生产，制得的甲乙组分储存稳定性好。
具体实施方式
以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。
实施例一
一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，所述水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆喷涂于水性环氧底漆上，所述水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆由甲组分和乙组分组成，所述甲组分和乙组分的质量比为5:1；
所述甲组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000051
Figure BDA0002935304660000061
所述乙组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000062
用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)甲组分的制备
将Neocryl XK-540丙烯酸二级分散体在500rpm条件下搅拌并加入1/3的去离子水、二甲基乙醇胺、BYK-2055分散剂、TEGO-810消泡剂、TEGO-902消泡剂、有机颜料，分散均匀后将混合物料研磨至细度≤10μm，得到色浆；
在800rpm搅拌速度下将二丙二醇丁醚、TEGO-4100润湿流平剂、BYK-333润湿流平剂、RHEOLATE 299增稠剂、剩余部分去离子水按顺序依次加入上述制得的色浆中，加完后继续搅拌20min，然后对混合料进行检测，检测合格后过滤得到甲组分；
(2)乙组分的制备
按乙组分配方比例将
Figure BDA0002935304660000063
N3200固化剂、MP200硅烷偶联剂、DBE、BF-5除水剂加入搅拌缸中，在100rpm转速下搅拌分散均匀，制得乙组分。
实施例二
一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，所述水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆喷涂于水性环氧底漆上，所述水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆由甲组分和乙组分组成，所述甲组分和乙组分的质量比为4:1；
所述甲组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000071
所述乙组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000072
用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)甲组分的制备
将SM6810w丙烯酸二级分散体在650rpm条件下搅拌并加入1/2的去离子水、二甲基乙醇胺、BYK-2055分散剂、TEGO-810消泡剂、TEGO-902消泡剂、有机颜料，分散均匀后将混合物料研磨至细度≤10μm，得到色浆；
在900rpm搅拌速度下将二乙二醇丁醚、TEGO-4100润湿流平剂、BYK-333润湿流平剂、RHEOLATE 299增稠剂、剩余部分去离子水按顺序依次加入上述制得的色浆中，加完后继续搅拌25min，然后对混合料进行检测，检测合格后过滤得到甲组分；
(2)乙组分的制备
按乙组分配方比例将
Figure BDA0002935304660000081
N3200固化剂、MP200硅烷偶联剂、二丙二醇二甲、BF-5除水剂加入搅拌缸中，在150rpm转速下搅拌分散均匀，制得乙组分。
实施例三
一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，所述水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆喷涂于水性环氧底漆上，所述水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆由甲组分和乙组分组成，所述甲组分和乙组分的质量比为3:1；
所述甲组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000082
Figure BDA0002935304660000091
所述乙组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000092
用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)甲组分的制备
将Antkote 2042N丙烯酸二级分散体在800rpm条件下搅拌并加入2/3的去离子水、二甲基乙醇胺、BYK-2055分散剂、TEGO-810消泡剂、TEGO-902消泡剂、有机颜料，分散均匀后将混合物料研磨至细度≤10μm，得到色浆；
在1000rpm搅拌速度下将二乙二醇丁醚、TEGO-4100润湿流平剂、BYK-333润湿流平剂、RHEOLATE 299增稠剂、剩余部分的去离子水按顺序依次加入上述制得的色浆中，加完后继续搅拌30min，然后对混合料进行检测，检测合格后过滤得到甲组分；
(2)乙组分的制备
按乙组分配方比例将
Figure BDA0002935304660000093
N3200固化剂、MP200硅烷偶联剂、丙二醇甲醚醋酸酯、BF-5除水剂加入搅拌缸中，在200rpm转速下搅拌分散均匀，制得乙组分。
对比例一
本对比例水性聚氨酯面漆采用常规的市售羟基丙烯酸二级分散体作为基料树脂，其它原材料与实施例三中的甲乙组分相同。水性聚氨酯面漆的制备方法与实施例三相同。
所述甲组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000101
所述乙组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000102
对比例二
本对比例水性聚氨酯面漆采用常规的市售羟基丙烯酸二级分散体作为基料树脂，固化剂采用亲水改性的聚异氰酸酯树脂，其它原材料与实施例三的甲乙组分相同，乙组分中甲组分和乙组分的质量比为4:1。水性聚氨酯面漆的制备方法与实施例三相同。
所述甲组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000111
所述乙组分包括以下重量份的各原料：
Figure BDA0002935304660000112
本发明对水性环氧底漆的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的水性环氧底漆即可，可由市场购买获得。在本发明中，水性环氧底漆的主剂优选为XH4701-6005，环氧固化剂优选为XH4713，给出具体的水性环氧底漆型号只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。水性环氧底漆由主剂、环氧固化剂按重量比10:1并添加一定量的水调配而成。
性能测试
(1)湿喷湿试验复合涂层光泽以及漆膜耐水性测试：
底材马口铁板→表面处理至St3级→喷涂干膜厚度为30-40μm的水性环氧底漆→自干15min→喷涂实施例一至三制备得到的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆以及对比例一和二(面漆干膜膜厚40μm)，形成复合涂层→自干24h→测试不同光源入射角(20°/60°)下复合涂层漆膜的光泽值→自干14天→测试复合涂层的耐水性，测试结果见表1。
(2)湿喷湿试验复合涂层起泡厚度测试：
底材马口铁板→表面处理至St3级→喷涂干膜厚度为30-40μm的水性环氧底漆→自干15min→喷涂实施例一至三制备得到的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆以及对比例一和二(干膜膜厚由薄至厚40-150μm)，形成复合涂层→自干24h→采用膜厚仪测试最低起泡干膜厚度(漆膜起泡处的漆膜最低厚度)，测试结果见表1。
(3)单涂层烘烤后漆膜光泽以及耐水性测试：
底材马口铁板→表面处理至St3级→喷涂实施例一至三制备得到的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆以及对比例一和二→流平10min→80℃下烘烤30min，形成单涂层漆膜→测试不同光源入射角(20°/60°)下涂层漆膜的光泽值→放置1天→测试涂层的耐水性，测试结果见表1。
(4)单涂层烘烤起泡厚度试验：
底材马口铁板→表面处理至St3级→喷涂实施例一至三制备得到的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆以及对比例一和二→流平10min→80℃下烘烤30min，形成单涂层漆膜→测试单涂层漆膜的烘烤最低起泡干膜厚度(漆膜起泡处的漆膜最低厚度)，测试结果见表1。
表1
Figure BDA0002935304660000131
备注：最低起泡干膜厚度采用磁性法进行测定。
以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims (10)

1.一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于：所述水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆喷涂于水性环氧底漆上，所述水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆由甲组分和乙组分组成，所述甲组分和乙组分的质量比为3-5:1；
所述甲组分包括以下重量份的各原料：
Figure FDA0002935304650000011
所述乙组分包括以下重量份的各原料：
Figure FDA0002935304650000012
2.根据权利要求1所述的一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于：所述仲羟基丙烯酸二级分散体含有以下单体结构：
Figure FDA0002935304650000013
其中R1为二价的直链烷基基团，R2为一价的直链烷基基团，R3为氢原子或甲基。
3.根据权利要求2所述的一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于：所述R1为亚甲基。
4.根据权利要求3所述的一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于：所述R2为甲基。
5.根据权利要求1所述的一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于：所述疏水型聚异氰酸酯树脂的-NCO含量20.0-23.0％，粘度1000-4000mPa·s。
6.根据权利要求1所述的一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于：所述疏水型聚异氰酸酯树脂为德国科思创生产的
Figure FDA0002935304650000021
N3200固化剂。
7.根据权利要求1所述的一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于：所述亲水型助溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇二甲醚、DBE中的任意一种或两种以上以任意比混合的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于：所述分散剂为一种或两种以上以任意比混合的含胺基或羧基的高分子嵌段共聚物。
9.根据权利要求1所述的一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于：所述助溶剂为二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的任意一种或两种的混合物。
10.根据权利要求1所述的一种用于湿喷湿工艺的水性仲羟基丙烯酸聚氨酯面漆，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂。
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