CN113943526A - 一种低voc排放的水性双组份清面漆及其制备方法、使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低VOC排放的水性双组份清面漆及其制备方法、使用方法，属于涂料技术领域，低VOC排放的水性双组份清面漆包含甲组分和乙组分，所述甲组分由如下组分组成：水性丙烯酸乳液、水性聚氨酯乳液、消泡剂、分散剂、消光粉、防沉助剂、防流挂助剂、成膜助剂、润湿流平剂、蜡助剂、增稠剂、水；所述乙组份由如下组分组成：改性HDI多异氰酸酯、丙二醇甲醚醋酸酯、EGDA溶剂；本发明能够解决传统水性双组份清面漆存在的成本高、流平差、消泡性差、施工面积小、防流挂差以及可使用时间等问题。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种低VOC排放的水性双组份清面漆及其制备方法、使用方法。
背景技术
随着社会文明的发展与进步，人们对环境的低碳环保意识逐渐增强，各国制定的环保法规都对涂料中挥发性有机物(VOC)有严格限制。近年来北京、上海、深圳以至广东省相继禁止使用油性漆，越来越多的家居企业正在如火如荼的进行“油改水”，水性漆的挑战也越来越大，传统水性漆方案已经不能应对家具企业多样化施工方式的要求，特别是机械喷涂，对于产品的施工宽容性要求更高。
目前针对低VOC的水性面漆多为水性单组份系列产品，施工宽容性好，但普遍存在耐水耐化学品性差、机械性能差、热黏冷脆、附着力欠缺等缺点，与传统溶剂型PU面漆相差甚远，不适合高性能需求的木器涂装。而水性双组份清面漆涂膜物理化学性能接近于传统溶剂型PU清面漆，可替代传统溶剂型PU清面漆应用于高性能需求的涂装，但传统的水性双组份清面漆成本高、可使用时间短、不可回收、机械喷涂消泡差、防流挂差等问题，严重影响了其在机械涂装领域的推广应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种低VOC排放的水性双组份清面漆及其制备方法、使用方法，够解决传统水性双组份清面漆存在的成本高、流平差、消泡性差、施工面积小、防流挂差以及可使用时间等问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种低VOC排放的水性双组份清面漆，包含甲组分和乙组分，
所述甲组分由如下重量份组分组成：
以上甲组份中所含各原材料之和为100％；
其中，所述水性丙烯酸乳液是含羟基聚丙烯酸酯二级分散体，羟基＜3.0，最低成膜温度MFFT＞30℃，优选化学生产的PUBONDCF8022；
其中，所述水性聚氨酯乳液，最低成膜温度MFFT＞20℃，优选湛新化学生产的Setaqua19410；
所述乙组份由如下重量份组分组成：
改性HDI多异氰酸酯 60.0％-70.0％
丙二醇甲醚醋酸酯 10.0％-25.0％
EGDA溶剂 10.0％-20.0％
以上乙组份中各原材料之和为100％；
其中，所述改性HDI多异氰酸酯是以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为基础的亲水性水可分散型异氰酸酯，优选为祥枫817。
进一步的，所述消泡剂包括破泡剂、脱泡剂和防爆泡助剂，优选为德国毕克公司的BYK-024破泡剂、BYKETOL-AQ防爆泡助剂和德国赢创公司的的TEGO Airex 902W脱泡剂、TEGO Foamex 810脱泡剂组成的混合物；
所述分散剂是含高颜料亲和基团的高分子共聚物水溶液，具体为德国毕克公司的BYK190分散剂、BYK194分散剂，德国赢创公司的TEGO752分散剂、TEGO755分散剂中的一种或多种组成的混合物。
进一步的，所述消光粉是有机处理的无定型二氧化硅，优选为美国格雷斯公司的SY7000消光粉。
进一步的，所述成膜助剂，优选为美国陶氏公司的二丙二醇甲醚和二乙二醇丁醚。
进一步的，所述润湿流平剂是指聚醚改性硅氧烷，优选为德国迪高公司的TEGOTwin 4100润湿流平剂或德国毕克公司的BYK 346润湿流平剂。
进一步的，所述蜡助剂为改性石蜡乳液，优选为德国毕克公司的AQUACER 539；
所述防沉助剂是聚酰胺蜡，优选为帝司巴隆的AQ600或AQ633E；
所述防流挂助剂是一种功能性硅酸镁铝纳米复合材料，优选为德国毕克生产的LAPONITE S482或LAPONITE RDS；
所述增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂，优选为陶氏化学的RM2020或RM8W或德国明凌的PUR44或PUR64。
进一步的，所述水为纯水或去离子水。
一种低VOC排放的水性双组份清面漆的制备方法，甲组分的制备方法包括如下步骤：
(1)先取配方中水性丙烯酸乳液总量的一半和水性聚氨酯乳液至制漆缸中，然后在搅拌的状态下投入消泡剂和分散剂，以1500-1800转/分的速度分散5分钟，制成预分散乳液；
(2)在预分散好的乳液中，缓缓投入消光粉和颜料，以1800-2000转/分的速度分散，至规定的细度；
(3)将剩余部分水性丙烯酸乳液、防沉助剂和防流挂助剂，在搅拌条件下，一次缓慢投入到制漆缸中；
(4)预先将成膜助剂和水混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中；再将润湿流平剂、蜡助剂和增稠剂缓慢依次投入到制漆缸中，以800-1000转/分的速度搅拌10分钟至完全混合均匀；
乙组分的制备方法包括如下步骤：
(1)将丙二醇甲醚醋酸酯、EGDA溶剂混合入改性HDI多异氰酸酯中搅拌均匀即可。
一种低VOC排放的水性双组份清面漆的使用方法，施工时甲组分和乙组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.5～1.8的当量比进行混合均匀，加入一定量的水并调节至喷涂粘度为100s-130s。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
1、选择中低羟基含量的水性丙烯酸乳液混拼水性聚氨酯乳液作为主要成膜物质，该中低羟基含量的水性丙烯酸乳液为二级分散体，具有气味低、干速快、硬度高、可使用时间长等特点，而水性聚氨酯乳液由于其特殊的分子结构及聚集状态使其具有优异的填料包覆性、漆膜柔韧性、附着力等性能。选择水性丙烯酸乳液混拼水性聚氨酯乳液的方法可以有效的结合两者的优点制备出具有低成本、快干、高硬度、机械性能优、VOC排放量较低的水性双组份清面漆。
2、通过增加一种功能性硅酸镁铝纳米复合材料作为防流挂助剂，在乳胶颗粒间形成三维立体网状结构，赋予产品体系极强的剪切变稀功能，提高了喷涂雾化性和抗流挂性能。
3、采用破泡剂、脱泡剂和防爆泡助剂合理搭配，通过破泡剂消除漆膜表面大泡，脱泡剂脱去漆膜内部微泡，防爆泡助剂从源头减少抑制泡沫的产生，从而彻底解决机械喷涂过程中产生的机械泡、反应泡带来的针眼、暗泡等漆膜弊病。
4、选用HDI型水性固化剂，在保证漆膜良好的交联性能和耐性的前提下，更有效的延长了体系的可使用时间，以及加速体系的物理干燥且提高无泡涂膜膜厚。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种低VOC排放的水性双组份清面漆，包含甲组分和乙组分，
所述甲组分由如下重量份组分组成：
以上甲组份中所含各原材料之和为100％；
所述乙组份由如下重量份组分组成：
改性HDI多异氰酸酯 70.0％
丙二醇甲醚醋酸酯 20％
EGDA溶剂 10.0％
以上乙组份中各原材料之和为100％。
其中，所述水性丙烯酸乳液是含羟基聚丙烯酸酯二级分散体，羟基＜3.0，最低成膜温度MFFT＞30℃，具体为化学生产的PUBONDCF8022；
其中，所述水性聚氨酯乳液，最低成膜温度MFFT＞20℃，具体为湛新化学生产的Setaqua19410；
其中，所述改性HDI多异氰酸酯是以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为基础的亲水性水可分散型异氰酸酯，具体为祥枫817。
其中，所述消泡剂包括破泡剂、脱泡剂和防爆泡助剂，具体为德国毕克公司的BYK-024破泡剂、BYKETOL-AQ防爆泡助剂和德国赢创公司的TEGO Airex 902W脱泡剂、TEGOFoamex 810脱泡剂组成的混合物；
所述分散剂是含高颜料亲和基团的高分子共聚物水溶液，具体为德国毕克公司的BYK190分散剂、BYK194分散剂，德国赢创公司的TEGO752分散剂、TEGO755分散剂组成的混合物。
其中，所述消光粉是有机处理的无定型二氧化硅，具体为美国格雷斯公司的SY7000消光粉。
其中，所述成膜助剂，具体为美国陶氏公司的二丙二醇甲醚和二乙二醇丁醚。
其中，所述润湿流平剂是指聚醚改性硅氧烷，具体为德国迪高公司的TEGO Twin4100润湿流平剂。
其中，所述蜡助剂为改性石蜡乳液，具体为德国毕克公司的AQUACER 539；
所述防沉助剂是聚酰胺蜡，具体为帝司巴隆的AQ600；
所述防流挂助剂是一种功能性硅酸镁铝纳米复合材料，具体为德国毕克生产的LAPONITE S482；
所述增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂，具体为德国明凌的PUR44。
其中，所述水为去离子水。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于一种低VOC排放的水性双组份清面漆，包含甲组分和乙组分，
所述甲组分由如下重量份组分组成：
以上甲组份中所含各原材料之和为100％；
所述乙组份由如下重量份组分组成：
改性HDI多异氰酸酯 60.0％
丙二醇甲醚醋酸酯 20％
EGDA溶剂 20.0％
以上乙组份中各原材料之和为100％。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于一种低VOC排放的水性双组份清面漆，包含甲组分和乙组分，
所述甲组分由如下重量份组分组成：
以上甲组份中所含各原材料之和为100％；
所述乙组份由如下重量份组分组成：
改性HDI多异氰酸酯 65.0％
丙二醇甲醚醋酸酯 15.0％
EGDA溶剂 20.0％
以上乙组份中各原材料之和为100％。
实施例4
实施例1-3中的低VOC排放的水性双组份清面漆的制备方法相同，具体步骤如下：
甲组分的制备方法包括如下步骤：
(1)先取配方中水性丙烯酸乳液总量的一半和水性聚氨酯乳液至制漆缸中，然后在搅拌的状态下投入消泡剂和分散剂，以1800转/分的速度分散5分钟，制成预分散乳液；
(2)在预分散好的乳液中，缓缓投入消光粉和钛白粉，以2000转/分的速度分散，至规定的细度；
(3)将剩余部分水性丙烯酸乳液、防沉助剂和防流挂助剂，在搅拌条件下，一次缓慢投入到制漆缸中；
(4)预先将成膜助剂和水混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中；再将润湿流平剂、蜡助剂和增稠剂缓慢依次投入到制漆缸中，以1000转/分的速度搅拌10分钟至完全混合均匀；
乙组分的制备方法包括如下步骤：
(1)将丙二醇甲醚醋酸酯、EGDA溶剂混合入改性HDI多异氰酸酯中搅拌均匀即可。
实验例
取实施例4加入钛白粉制得的水性双组份白面漆进行性能测定，
测定的结果表1所示：
表1
检测过程中采用的操作具体为：
采样：按GB 3186规定进行；
试样的状态调节和试验的温湿度按GB 9278的规定进行。
漆膜制备：漆膜制备按GB/T 1727规定进行，清漆漆膜在室温放置3h后，于60℃干燥箱中干燥8h。干燥后的漆膜于恒温恒湿条件下调节2h后，进行硬度测试。
漆膜厚度：按GB/T 13452.2规定进行测定。规定试验漆膜厚度，底、面漆为(18±3)um。
在容器中状态：打开容器，用调刀或搅棒搅拌，允许容器底部有沉淀，若经搅拌易于混合均匀，则评为“搅拌后均匀无硬块”。
固体含量：按GB/T 1725规定进行。
细度：按GB/T 1724规定进行。
贮存稳定性：将约0.5L的样品装入合适的塑料或玻璃容器中，瓶内留有约10％的空间，密封后放入(50±2)℃恒温干燥箱中，7天后取出在(23±2)℃下放置3h，按照“在容器中状态”的方法考查，如果搅拌后均匀无硬块，则认为“无异常”。
耐冻融性：按GB/T 9755-2001规定进行。
附着力：按GB/T9286-1998规定进行，划格间距为2mm。
硬度(擦伤)：按GB/T6739规定进行，铅笔为中华101绘图铅笔。
施工性：按GB/T 9756-2001中5.4进行。
抗流挂性能：按GB/T 9264-88规定进行。
漆膜外观：常温状态下，取适量水性双组份白面漆按施工配比调节喷涂粘度为100s-130s(岩田2号杯)，采用克姆林高压混气喷枪喷涂宝利底材样板四块，涂布量约为140-150g/㎡，两块漆膜朝上，两块漆膜朝下倒置，在温度35℃、湿度20-30％的环境下待干，待其完全干透后观察四块样板漆膜效果，如果漆膜均匀光滑、无流挂、发花、暗泡、针眼、开裂、起皱等病态，则评为“正常”。
油漆可使用时间：在35℃恒温水浴槽条件下，将漆样及其配套固化剂、水按要求比例相混合，从开始混合起每0.5h测定体系的黏度，分别取样、制膜，待48h涂膜彻底固化干燥后，测试涂层干膜硬度、附着力、透明度性能。如某时体系测定黏度达到起始体系黏度的2倍或1/2时，且此时体系的干膜硬度、附着力、透明度性能与起始体系性能相近时，即视此时为油漆可使用时间。
油漆回收情况：常温状态下，取适量水性双组份白面漆按施工配比调节喷涂粘度为100s-130s(岩田2号杯)，采用克姆林高压混气往复机喷涂线进行连续喷涂，涂布量约为140-150g/㎡，油压为1.2-1.5par，收集回收油观察其湿样状态以及喷板测试漆膜性能，如果回收油湿样无严重增稠、倾倒流动连续以及喷板漆膜性能无异常，则评为“正常”。
由检测结果分析可知，本发明的低VOC排放的水性双组份清面漆，干速快、硬度高、可使用时间长，具有优异的附着力，施工性强，提高了喷涂雾化性和抗流挂性能，避免机械喷涂过程中产生的机械泡、反应泡带来的针眼、暗泡等漆膜弊病。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种低VOC排放的水性双组份清面漆，其特征在于：包含甲组分和乙组分；
所述甲组分由如下重量份组分组成：
以上甲组份中所含各原材料之和为100％；
所述乙组份由如下重量份组分组成：
改性HDI多异氰酸酯 60.0％-70.0％
丙二醇甲醚醋酸酯 10.0％-25.0％
EGDA溶剂 10.0％-20.0％
以上乙组份中各原材料之和为100％。
2.如权利要求1所述的低VOC排放的水性双组份清面漆，其特征在于：所述水性丙烯酸乳液是含羟基聚丙烯酸酯二级分散体，羟基＜3.0，最低成膜温度MFFT＞30℃。
3.如权利要求1所述的低VOC排放的水性双组份清面漆，其特征在于：所述水性聚氨酯乳液，最低成膜温度MFFT＞20℃。
4.如权利要求1所述的低VOC排放的水性双组份清面漆，其特征在于：所述分散剂是含高颜料亲和基团的高分子共聚物水溶液；所述消光粉是有机处理的无定型二氧化硅。
5.如权利要求1所述的低VOC排放的水性双组份清面漆，其特征在于：所述成膜助剂为二丙二醇甲醚和二乙二醇丁醚；所述润湿流平剂是指聚醚改性硅氧烷；所述蜡助剂为改性石蜡乳液；所述防沉助剂是聚酰胺蜡；所述防流挂助剂是一种功能性硅酸镁铝纳米复合材料；所述增稠剂为聚氨酯缔合型增稠剂。
6.如权利要求1所述的低VOC排放的水性双组份清面漆，其特征在于：所述改性HDI多异氰酸酯是以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为基础的亲水性水可分散型异氰酸酯。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的低VOC排放的水性双组份清面漆的制备方法，其特征在于：甲组分的制备方法包括如下步骤：
(1)先取配方中水性丙烯酸乳液总量的一半和水性聚氨酯乳液至制漆缸中，然后在搅拌的状态下投入消泡剂和分散剂，以1500-1800转/分的速度分散5分钟，制成预分散乳液；
(2)在预分散好的乳液中，缓缓投入消光粉和颜料，以1800-2000转/分的速度分散，至规定的细度；
(3)将剩余部分水性丙烯酸乳液、防沉助剂和防流挂助剂，在搅拌条件下，一次缓慢投入到制漆缸中；
(4)预先将成膜助剂和水混合均匀，在搅拌条件下，缓慢投入到制漆缸中；再将润湿流平剂、蜡助剂和增稠剂缓慢依次投入到制漆缸中，以800-1000转/分的速度搅拌10分钟至完全混合均匀；
乙组分的制备方法包括如下步骤：
(1)将丙二醇甲醚醋酸酯、EGDA溶剂混合入改性HDI多异氰酸酯中搅拌均匀即可。
8.一种如权利要求1-6任一项所述的低VOC排放的水性双组份清面漆的使用方法，其特征在于：施工时甲组分和乙组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.5～1.8的当量比进行混合均匀，加入一定量的水并调节至喷涂粘度为100s-130s。
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