一种水性肤感涂料、其制备方法及PETG肤感膜与流程

本发明涉及水性涂料，具体为一种水性肤感涂料、其制备方法及petg肤感膜。

背景技术：

1、petg（聚对苯二甲酸乙二醇酯-1,4-环己烷二甲醇酯）是一种非结晶型共聚聚酯材料，具有高透明性、良好的光泽度、优异的吸塑成型能力及环保安全等特性，近年来在家居装饰膜领域得到广泛应用。petg家居膜通过吸塑成型工艺贴合于家具板材表面，赋予家具产品丰富的装饰效果和良好的表面保护性能。家居膜的表面涂层直接面对外界环境，其手感、抗刮性、耐污性和视觉效果直接影响家居产品的品质档次和用户体验。近年来，随着消费者对家居产品表面质感的追求不断提升，具有类似于人体皮肤般细腻、温润、丝滑触感的“肤感”效果已成为高端家居装饰膜的重要发展方向。水性肤感涂料因环保低voc特性，正逐步替代传统溶剂型产品。

2、然而，传统水性肤感涂料多通过添加大量消光粉和手感剂实现哑光肤感效果，但大量粉体的添加会显著降低涂层的抗刮性和耐磨性，肤感越好往往抗刮性越差。与溶剂型或uv固化体系相比，水性涂料干燥速度较慢，初始硬度、抗划伤性和耐水性建立需较长时间，影响生产效率。尽管水性涂料较溶剂型已大幅降低voc，但部分产品仍需添加成膜助剂等有机溶剂，voc（挥发性有机化合物）含量仍偏高，不符合日益严格的超低voc环保要求。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种水性肤感涂料，该涂料在保证较快干燥速度的同时，兼具细腻丝滑的肤感效果、优异的抗刮耐磨性能、对petg基材的良好附着力、优异的柔韧性和超低voc环保特性，更好的满足实际使用需求。

2、本发明一方面提供了一种水性肤感涂料，按质量百分比计，包括：水性聚氨酯分散体35-55%；水性丙烯酸乳液15-30%；水性环氧树脂乳液3-10%；水性异氰酸酯固化剂2-6%；消光粉3-8%；肤感手感剂0.5-3%；润湿分散剂0.3-1.5%；基材润湿剂0.2-1.0%；流平剂0.2-0.8%；消泡剂0.1-0.5%；增稠剂0.3-1.5%；余量为去离子水；所述水性聚氨酯分散体为阴离子型脂肪族水性聚氨酯分散体，固含量为35%-45%，25℃下的粘度为50-500cps。

3、针对现有petg家居膜用水性肤感涂料无法有效兼顾肤感与力学性能，本发明前期采用水性聚氨酯分散体虽可获得良好的柔韧性和肤感基础，但涂层硬度和抗刮性严重不足，无法满足家居膜表面的力学性能要求。本发明在探究过程中发现，通过将水性聚氨酯分散体（35-55%）与水性丙烯酸乳液（15-30%）复配作为树脂主体，水性丙烯酸乳液的高tg链段在成膜后形成刚性微区，与柔性聚氨酯链段形成微相分离的“海岛结构”，刚性微区作为物理交联点提高硬度和抗刮性，柔性连续相提供柔韧性和伸长率，使涂层同时具备优异的柔韧性（弯折无开裂）和良好的抗刮性。

4、在一种实施方式中，所述水性肤感涂料，按质量百分比计，包括：水性聚氨酯分散体40-52%，水性丙烯酸乳液15-25%，水性环氧树脂乳液4-8%，水性异氰酸酯固化剂3-5%，消光粉3-6%，肤感手感剂1-2.5%，润湿分散剂0.6-1%，基材润湿剂0.3-0.5%，流平剂0.2-0.3%，消泡剂0.2-0.3%，增稠剂0.5-1%；余量为去离子水。

5、在一种实施方式中，所述水性聚氨酯分散体的型号选自嵩达新材sdpu030、广东西顿seacoat pu1059或欧宝迪u系列中的一种或多种。

6、在一种实施方式中，所述水性丙烯酸乳液为自交联型丙烯酸共聚物乳液，固含量为40%-50%。

7、在一种实施方式中，所述水性丙烯酸乳液的型号选自广东西顿seacryl 11w18、淄博嘉丰jf2025或欧宝迪a系列中的一种或多种。

8、在一种实施方式中，所述水性环氧树脂乳液为非离子型水性环氧树脂乳液。

9、在一种实施方式中，所述水性环氧树脂乳液的型号选自浙江安邦bh-122a、湖南赛尔维f-44-50s或汾阳堂水性环氧乳液中的一种或多种。

10、在一种实施方式中，所述水性异氰酸酯固化剂为亲水性脂肪族聚异氰酸酯。

11、在一种实施方式中，所述水性异氰酸酯固化剂的型号选自科思创bayhydurxp2547、万华aquolin268、万华aquolin269或科思创desmodur n3300中的一种或多种。

12、由于petg基材表面能低、极性基团少导致涂层附着力不足，本发明通过在以上树脂体系中引入水性环氧树脂乳液与水性异氰酸酯固化剂的双重交联附着增强体系，环氧树脂的极性环氧基团和羟基对petg表面提供物理吸附和化学锚固作用，而异氰酸酯固化剂的-nco基团与聚氨酯和丙烯酸树脂中的-oh、-cooh反应形成三维交联网络，提高内聚强度和界面结合力。仅靠单一组分无法同时满足附着力和耐水性要求。

13、在一种实施方式中，所述消光粉包括二氧化硅类消光粉。

14、在一种实施方式中，所述消光粉的型号选自赢创acematt ok500、格雷斯syloidc503或赢创ts-100中的一种或多种。

15、消光粉通过增加涂层表面微观粗糙度实现消光和辅助肤感，但过量添加会破坏涂层连续性和致密性，使树脂相不足以包覆粉体颗粒，导致内聚强度下降和表面粉化。本发明将消光粉控制在3-8%的添加量范围内，配合肤感手感剂的表面滑爽作用，在保持涂层完整性的前提下实现了优异的哑光肤感效果。

16、在一种实施方式中，所述肤感手感剂包括改性有机硅聚合物或硅树脂低聚物乳液。

17、在一种实施方式中，所述肤感手感剂的型号选自广州仲皓璟skytech emu922、博朗德helpyou-lp821或东莞新骅xh-183中的一种或多种。

18、进一步的，本发明通过采用改性有机硅聚合物或硅树脂低聚物乳液作为肤感手感剂并配合添加量控制，同时获得优异肤感和良好力学性能。有机硅类肤感手感剂的低表面能特性使其倾向于向涂层表面迁移形成滑爽层。适量时形成单分子层厚度的均匀肤感层，既赋予细腻丝滑触感又不影响本体性能；过量时则形成厚而弱的边界层，降低表面抗刮性，并向界面迁移破坏附着力。

19、在一种实施方式中，所述润湿分散剂的型号选自毕克byk-190、迪高tegodispers740w或毕克byk-180中的一种或多种。

20、在一种实施方式中，所述基材润湿剂的型号选自迪高tego wet245、迪高tegowet280或道康宁dc-57中的一种或多种。

21、在一种实施方式中，所述流平剂的型号选自毕克byk-333、迪高tego glide450或道康宁dc-57中的一种或多种。

22、在一种实施方式中，所述消泡剂的型号选自迪高tego foamex825、毕克byk-024、毕克byk-019中的一种或多种。

23、在一种实施方式中，所述增稠剂的型号选自陶氏rm-8w、万华sc603或迪高tegoviscoplus系列中的一种或多种。

24、本发明另一方面提供了一种水性肤感涂料的制备方法，包括以下步骤：

25、将水性聚氨酯分散体和水性丙烯酸乳液在300-500rpm转速下搅拌10-20min，得混合液a；

26、将消光粉、肤感手感剂与去离子水预混合，在800-1200rpm转速下高速分散20-40min，至细度≤20μm，得预分散浆料b；

27、将预分散浆料b加入混合液a中，在500-800rpm转速下搅拌15-30min，加入水性环氧树脂乳液，继续搅拌10-15min，得混合液c；

28、向混合液c中依次加入润湿分散剂、基材润湿剂、流平剂、消泡剂和增稠剂，在400-600rpm转速下继续搅拌20-30min，用去离子水调节固含量至30%-45%，粘度调节至50-300s（25℃，涂-4杯），得混合液d；

29、使用前加入水性异氰酸酯固化剂，在300-500rpm转速下搅拌10-15min，经200-400目滤网过滤，制得水性肤感涂料。

30、本发明第三方面提供了一种petg肤感膜，所述petg肤感膜的制备方法，包括以下步骤：

31、将水性肤感涂料通过微凹涂布或辊涂方式涂布于petg基膜表面，涂布量为5-15g/m2（湿膜厚度5-15μm）；涂布后依次经过室温流平、烘干预固化和常温熟化获得涂层厚度为2-8μm的petg肤感膜。

32、在一种实施方式中，所述室温（25℃）流平的时间为1-3min。

33、在一种实施方式中，烘干预固化包括：60-80℃烘道中干燥2-5min，使水分挥发、涂层初步成膜。

34、在一种实施方式中，所述常温熟化的步骤包括：在标准环境（23±2℃）中放置24-72小时，使交联反应充分进行（或50-60℃烘烤4-8小时加速固化）。

35、在一种实施方式中，所述petg肤感膜可进一步进行吸塑成型，与家具板材贴合。

36、有益效果

37、1、本发明提供了一种水性肤感涂料，该涂料在保证较快的干燥速度的同时兼具细腻丝滑的肤感效果、优异的抗刮耐磨性能、对petg基材的良好附着力、优异的柔韧性和超低voc环保特性，更好的满足实际使用需求。

38、2、本发明在探究过程中发现，通过将水性聚氨酯分散体（35-55%）与水性丙烯酸乳液（15-30%）复配作为树脂主体，水性丙烯酸乳液的高tg链段在成膜后形成刚性微区，与柔性聚氨酯链段形成微相分离的“海岛结构”，刚性微区作为物理交联点提高硬度和抗刮性，柔性连续相提供柔韧性和伸长率，使涂层同时具备优异的柔韧性（弯折无开裂）和良好的抗刮性。

39、3、本发明通过在以上树脂体系中引入水性环氧树脂乳液与水性异氰酸酯固化剂的双重交联附着增强体系，环氧树脂的极性环氧基团和羟基对petg表面提供物理吸附和化学锚固作用，而异氰酸酯固化剂的-nco基团与聚氨酯和丙烯酸树脂中的-oh、-cooh反应形成三维交联网络，提高内聚强度和界面结合力。

40、4、本发明将消光粉控制在3-8%的添加量范围内，配合肤感手感剂的表面滑爽作用，在保持涂层完整性的前提下实现了优异的哑光肤感效果。

41、5、本发明通过采用改性有机硅聚合物或硅树脂低聚物乳液作为肤感手感剂并配合添加量控制，同时获得优异肤感和良好力学性能。

42、6、本发明在配方设计中全程采用水性分散体和乳液，不添加有机溶剂或仅添加极少量成膜助剂，产品voc含量实测为20-28g/l，均低于30g/l，远优于传统溶剂型涂料。同时，选用脂肪族水性聚氨酯分散体（如sdpu030）和hdi型脂肪族异氰酸酯固化剂，从分子结构上避免了芳香族基团导致的黄变问题，赋予涂层良好的耐候性和色泽稳定性，满足家居膜长期使用要求。