CN114763446A - 一种应用于pvc基材的水性单组分白面漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆及其制备方法。制备原料包括水性树脂、二丙二醇醚类化合物、润湿剂、有机硅消泡剂、白浆、消光剂、流平剂、增稠剂、去离子水。制备得到的面漆具有良好的耐磨性和抗刮性，可以作为PVC基材的面漆使用，对于未进行过表面处理的PVC基材和进行过表面处理的PVC基材都有优异的附着力，可以免去家具厂进行PVC基材面漆喷涂过程中擦拭PVC基材表面溶剂的处理工序，减少对工人的伤害，同时节省工厂成本提高出货效率。
Description
技术领域
本发明属于C09D133/00技术领域，具体涉及一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆及其制备方法。
背景技术
水性单组分面漆具有节能、环保、使用工艺简单等优点，在近年来的市场上收到广泛的欢迎。但是市面上普通的水性单组份面漆存在容易刮擦、划伤漆膜的情况，对包装、运输以及日常使用带来较大的困难。中国专利CN107312412A中公开了一种单组分哑光面漆，具有良好的耐水性、耐污性和力学性能，能广泛应用于木器家具和木器基材的表面涂装中。家具的制造材料除木材外，还有金属材料、塑料材料等，如PVC材料。然而，目前对于PVC材料制备的基材，在表面喷涂面漆的工序之前，需要先擦拭一道溶剂，将PVC表层涂层溶解咬合，再喷涂水性单组份面漆，保证面漆与基材的附着力。但是用于擦拭的溶剂一般有较强的气味及毒性，对工人产生较大的身体伤害。
基于此，本发明提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆及其制备方法。
发明内容
本发明第一个方面提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆，制备原料按照质量百分比计，包括水性树脂30-70％、二丙二醇醚类化合物1-15％、润湿剂0.1-1.5％、有机硅消泡剂0.2-2％、白浆20-30％、消光剂0.5-3％、流平剂0.1-2％、增稠剂0.1-1％、去离子水补充余量。
在一种优选的实施方式中，所述水性树脂选自水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚氨酯改性丙烯酸树脂中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述水性树脂为水性聚氨酯树脂。
在本申请中，水性聚氨酯树脂可列举的型号有：帝斯曼R2180、欧宝迪U9900、欧宝迪U8001、万华4210、万华4220、启湛ML3008。
在一种优选的实施方式中，所述水性聚氨酯树脂为脂肪族水性聚氨酯树脂，所述脂肪族水性聚氨酯树脂的粘度＜100cps。
在一种优选的实施方式中，所述脂肪族水性聚氨酯树脂的粘度小于85cps。优选为启湛ML3008。
申请人在实验过程中发现，粘度小于85cps的脂肪族水性聚氨酯树脂通过提高了面漆中聚氨酯树脂的分子密度，提高了面漆成膜过程中聚氨酯树脂的紧密程度，提高制备得到的面漆的耐磨性和抗刮性。
但是以脂肪族水性聚氨酯树脂为主体树脂制备得到的单组分面漆在应用成膜过程中，与PVC基材，特别是未经过表层涂层处理的基材的结合程度不高，并且在固化成膜的过程中，脂肪族水性聚氨酯树脂中含有的亲水性基团容易导致面漆中溶剂的挥发较慢。
在一种优选的实施方式中，所述二丙二醇醚类化合物选自二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇甲丙醚、二丙二醇***、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述二丙二醇醚类化合物选自二丙二醇单甲醚、二丙二醇丁醚，所述二丙二醇单甲醚和二丙二醇丁醚的质量比为1：(1-4)。
在一种优选的实施方式中，所述二丙二醇单甲醚和二丙二醇丁醚的质量比为1:1。
在一种优选的实施方式中，所述润湿剂为聚醚改性硅氧烷。在本申请中，润湿剂可列举的型号有：BYK-306、BYK307、BYK-345、BYK-346、BYK-348。优选的，润湿剂为BYK-346。
在一种优选的实施方式中，所述有机硅消泡剂与润湿剂的质量比为(0.5-1)：(0.5-1)。
在一种优选的实施方式中，所述有机硅消泡剂与润湿剂的质量比为1:1。
在本申请中，有机硅消泡剂可列举的型号有：BYK-017、BYK-024、GS-5420、BYK-028、GS-5820、BYK-038。优选的，有机硅消泡剂为BYK-024。
在一种优选的实施方式中，所述流平剂选自丙烯酸型流平剂、有机硅性流平剂、聚醚改性有机硅流平剂中的至少一种。
在一种优选的实施方式中，所述流平剂为丙烯酸型流平剂。
在本申请中，丙烯酸型流平剂可列举的型号有先创PW336、TEGO410、TEGO370、TEGO450、先创AM162S、先创A300。
在一种优选的实施方式中，所述丙烯酸型流平剂在20℃的粘度为30000mPas。优选的丙烯酸型流平剂为先创PW336。
在一种优选的实施方式中，所述增稠剂为缔合型增稠剂，优选为TAFIGELPUR44。
在一种优选的实施方式中，所述消光剂为未经过表面处理的消光剂，更有选的，所述消光剂为格雷斯ED-2。
申请人在实验过程中发现，加入二丙二醇醚类化合物，特别是在水性树脂占总面漆质量的40-60％的条件下加入质量比为1:1的二丙二醇单甲醚和二丙二醇丁醚，可以加速面漆成膜过程的挥发速度，降低面漆的成膜温度，还可以提高面漆的耐磨和抗刮性能。并且质量比为1:1的二丙二醇单甲醚和二丙二醇丁醚的加入还可以通过调节消光剂和白浆在面漆中的分散均匀程度，让水性聚氨酯树脂在成膜固化过程中分子间穿插结合消光剂粉末和白浆，提高面漆的抗刮性和耐磨性，本申请还通过特定的润湿剂、有机硅消泡剂等的协同作用，提高了面漆与表面未处理的PVC基材的结合程度，提高了面漆的附着力，进一步提高了面漆的耐磨和抗刮性能。
在一种优选的实施方式中，所述原料按照质量百分比计，包括：水性树脂40-60％、二丙二醇单甲醚1-5％、二丙二醇丁醚1-5％、润湿剂0.1-1％、有机硅消泡剂0.2-1.5％、白浆20-30％、消光剂0.5-2％、流平剂0.1-1％、增稠剂0.1-0.5％、去离子水补充余量。
在一种优选的实施方式中，所述原料按照质量百分比计，包括：水性树脂60％、二丙二醇单甲醚3％、二丙二醇丁醚3％、润湿剂0.5％、有机硅消泡剂0.5％、白浆25％、消光剂1.5％、流平剂0.2％、增稠剂0.2％、去离子水补充余量。
本发明第二个方面提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将水性树脂过200目筛后，加入分散缸中；
(2)将二丙二醇醚类化合物和部分去离子水进行预混后，在其中加入润湿剂和有机硅消泡剂，300-500rpm搅拌均匀，得到混合物料；
(3)在800-1000rpm的搅拌速度下，在分散缸中以10KG/min流速加入步骤(2)得到的混合物料，1000-1200rpm转速下高速分散；
(4)在300-400rpm转速下，在分散缸中加入消光剂，再调整转速1000-1200rpm，高速分散，刮细度小于25微米；
(5)在600-800rpm转速下，在分散缸中加入白浆、流平剂、增稠剂和剩余去离子水，搅拌均匀。
在一种优选的实施方式中，包括以下步骤：
(1)将水性树脂过200目筛后，加入分散缸中；
(2)将二丙二醇醚类化合物和部分去离子水进行预混后，在其中加入润湿剂和有机硅消泡剂，300rpm搅拌2min，得到混合物料；
(3)在1000rpm的搅拌速度下，在分散缸中以10KG/min流速加入步骤(2)得到的混合物料，1200rpm转速下高速分散20min；
(4)在380rpm转速下，在分散缸中加入消光剂，再调整转速1200rpm，高速分散10min，刮细度小于25微米；
(5)在800rpm转速下，在分散缸中加入白浆、流平剂、增稠剂和剩余去离子水，搅拌10min。
在一种优选的实施方式中，所述步骤(2)中部分去离子水和步骤(5)中剩余去离子水的质量比为1:5.1。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
1.本发明所述面漆，使用特定的脂肪族水性聚氨酯树脂，通过调节面漆中聚氨酯树脂的分子密度，提高了面漆成膜过程中聚氨酯树脂的紧密程度，提高制备得到的面漆的耐磨性和抗刮性。
2.本发明所述面漆，通过特定的二丙二醇醚类化合物的加入，加速面漆成膜过程的挥发速度，降低面漆的成膜温度，再结合特定的润湿剂、流平剂等原料的协同作用，改善了面漆与表面未处理的PVC基材的结合程度，提高了面漆的附着力，进一步提高了面漆的耐磨和抗刮性能。
3.本发明所述面漆，在实际使用过程中，可以免去家具厂擦拭PVC基材表面溶剂的处理工序，减少对工人的伤害，同时节省工厂成本提高出货效率。
具体实施方式
实施例1
本发明第一个方面提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆，制备原料按质量百分比计，包括：60％水性树脂、3％二丙二醇单甲醚、3％二丙二醇丁醚、0.5％润湿剂、0.5％有机硅消泡剂、25％白浆、1.5％消光剂、0.2％流平剂、0.2％增稠剂、去离子水补充余量。
其中水性树脂为脂肪族水性聚氨酯树脂，脂肪族水性聚氨酯树脂的粘度小于85cps，型号为启湛ML3008，购买于上海启湛新材料科技有限公司。
白浆购买于上海君子兰新材料股份有限公司。
润湿剂为BYK-346；有机硅消泡剂为BYK-024；润湿剂和有机硅消泡剂均购买于德国毕克化学公司。
消光剂为格雷斯ED-2，购买于格雷斯化学品公司。
流平剂为先创PW336，购买于法国先创化学品公司。
增稠剂为TAFIGELPUR44，购买于德国明凌化学公司。
本发明第二个方面提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)将脂肪族水性聚氨酯树脂过200目筛后，加入分散缸中；
(2)将二丙二醇单甲醚和二丙二醇丁醚和部分去离子水进行预混后，在其中加入润湿剂和有机硅消泡剂，300rpm搅拌2min，得到混合物料；
(3)在1000rpm的搅拌速度下，在分散缸中以10KG/min流速加入步骤(2)得到的混合物料，1200rpm转速下高速分散20min；
(4)在380rpm转速下，在分散缸中加入消光剂，再调整转速1200rpm，高速分散10min，刮细度小于25微米，即可；
(5)在800rpm转速下，在分散缸中加入白浆、流平剂、增稠剂和剩余去离子水，搅拌10min。
其中，步骤(2)中部分去离子水和步骤(5)中剩余去离子水的质量比为1:5.1。
实施例2
本发明第一个方面提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆，本发明第二个方面提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆的制备方法，具体所用原料和实施方式同实施例1，不同之处在于，所述水性树脂为水性丙烯酸树脂，型号为帝斯曼XK14，购买于荷兰皇家帝斯曼集团
实施例3
本发明第一个方面提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆，本发明第二个方面提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆的制备方法，具体所用原料和实施方式同实施例1，不同之处在于，所述水性树脂为水性聚氨酯改性丙烯酸，型号为万华4221，购买于万华化学集团股份有限公司。
实施例4
本发明第一个方面提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆，本发明第二个方面提出了一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆的制备方法，具体所用原料和实施方式同实施例1，不同之处在于，所述水性树脂为水性聚氨酯树脂，型号为欧宝迪U8001，购买于欧迪宝树脂深圳有限公司。
性能测试
参考GB/T23999-2009，将实施例制备得到的面漆在PVC基材上进行使用测试。测试项目包括30℃和40％湿度下的表干时间，面漆的光泽度，PVC基材未进行擦拭处理的面漆附着力，PVC基材进行擦拭处理的面漆附着力，面漆的抗刮性能和耐磨性能。数据记录在表1中。
表1
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | |
| 表干时间(30℃，40％RH) | 10min | 13min | 10min | 13min |
| 光泽度/° | 24 | 21 | 22 | 21 |
| 附着力(擦拭处理) | 1级 | 1级 | 1级 | 0级 |
| 附着力(未擦拭处理) | 3级 | 2级 | 2级 | 1级 |
| 耐划伤 | 1KG | 5KG | 5KG | 10KG |
| 耐磨性 | fail | fail | fail | pass |
(备注：1.耐划伤判定，将受试样品以均匀厚度施涂于具有均匀表面纹理的平整试板上。干燥固化后通过推动弧形(环形或圆环形)划针下的试板来测定耐划伤性，划针被安装成45°角下压至试板表面上。以逐级增加压在试板上的负荷直至涂层被划伤为止。
2.耐磨性判定，用带砂橡皮在被测样板的平面上，沿垂直方向用约300g力和1mm/秒的速度来回推擦，每5次交橡皮削平，且在原试验部位重复所述动作。达到指定次数，用毛刷扫去表面上的橡皮发泡屑，观察是否有露素材或底色作为是否通过的标准。)
Claims (10)
1.一种应用于PVC基材的水性单组分白面漆，其特征在于，制备原料按照质量百分比计，包括水性树脂30-70％、二丙二醇醚类化合物1-15％、润湿剂0.1-1.5％、有机硅消泡剂0.2-2％、白浆20-30％、消光剂0.5-3％、流平剂0.1-2％、增稠剂0.1-1％、去离子水补充余量。
2.根据权利要求1所述的水性单组分白面漆，其特征在于，所述水性树脂选自水性丙烯酸树脂、水性聚氨酯树脂、水性聚氨酯改性丙烯酸树脂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的水性单组分白面漆，其特征在于，所述水性树脂为水性聚氨酯树脂，所述水性聚氨酯树脂为脂肪族水性聚氨酯树脂。
4.根据权利要求1所述的水性单组分白面漆，其特征在于，所述二丙二醇醚类化合物选自二丙二醇单甲醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇甲丙醚、二丙二醇***、二丙二醇丙醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的水性单组分白面漆，其特征在于，所述二丙二醇醚类化合物选自二丙二醇单甲醚和二丙二醇丁醚。
6.根据权利要求5所述的水性单组分白面漆，其特征在于，所述二丙二醇单甲醚和二丙二醇丁醚的质量比为1：(1-4)。
7.根据权利要求1所述的水性单组分白面漆，其特征在于，所述有机硅消泡剂与润湿剂的质量比为(0.5-1)：(0.5-1)。
8.根据权利要求1所述的水性单组分白面漆，其特征在于，所述流平剂选自丙烯酸型流平剂、有机硅性流平剂、聚醚改性有机硅流平剂中的至少一种。
9.根据权利要求4-8任一项所述的水性单组分白面漆，其特征在于，所述原料按照质量百分比计，包括：水性树脂40-60％、二丙二醇单甲醚1-5％、二丙二醇丁醚1-5％、润湿剂0.1-1％、有机硅消泡剂0.2-1.5％、白浆20-30％、消光剂0.5-2％、流平剂0.1-1％、增稠剂0.1-0.5％、去离子水补充余量。
10.一种根据权利要求9所述的水性单组分白面漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将水性树脂过200目筛后，加入分散缸中；
(2)将二丙二醇醚类化合物和部分去离子水进行预混后，在其中加入润湿剂和有机硅消泡剂，300-500rpm搅拌均匀，得到混合物料；
(3)在800-1000rpm的搅拌速度下，在分散缸中以10KG/min流速加入步骤(2)得到的混合物料，1000-1200rpm转速下高速分散；
(4)在300-400rpm转速下，在分散缸中加入消光剂，再调整转速1000-1200rpm，高速分散，刮细度小于25微米；
(5)在600-800rpm转速下，在分散缸中加入白浆、流平剂、增稠剂和剩余去离子水，搅拌均匀。
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| CN202111104625.9A CN114763446A (zh) | 2021-09-18 | 2021-09-18 | 一种应用于pvc基材的水性单组分白面漆及其制备方法 |
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