一种水性PU光油及其制备方法与流程

本发明涉及水性涂料及涂料制备技术领域，特别是涉及一种水性pu光油及其制备方法。

背景技术：

随着人们对健康和环保的要求不断提高，国内外的环保标准日趋严格，特别是针对涂料中voc的含量水平。水性涂料相比于传统溶剂型涂料，因其采用低毒性醇醚类有机溶剂或去水作为溶剂，有机溶剂挥发量锐减，其voc含量较低。同时，水性涂料可以使用水为稀释剂，对施工人员的健康和施工环境的安全都具有高安全性。因此，水性涂料在现代社会中的应用需求量大增。

但是，水性涂料的性能比相比于传统溶剂型涂料，在涂料性能方面还存在一定的缺点。因水的外表张力大，难以完全润湿基材，易发生成膜后的涂膜收缩，影响涂装效果。喷涂水性涂料对施工现场的湿度也有严格的要求，水性涂料在环境相对湿度80％以上时表面干燥速度缓慢，水溶剂在较饱和湿度环境下无法正常蒸发，当湿度更高时，在被涂装基材上的涂膜会发生流动，无法成型。普通的水性涂料在涂膜的性能达不到传统溶剂型涂料的水平。因此，针对现有技术不足，本发明提供一种水性pu光油及其制备方法，以克服现有技术不足甚为必要。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种水性pu光油及其制备方法。该水性pu光油成膜后具有硬度高、透光度高、抗磨耐刮的特点，能够保护塑胶件的表面，能够提高塑胶件的色彩亮度和增添塑胶件的表面质感。该水性pu光油voc含量低，对施工人员人体危害少，对施工环境污染小。该水性pu光油的制备方法简单易操作，可以常温制备，制备能耗低，生产过程对环境友好。

为实现上述目的，本发明的第一个方面提供了一种水性pu光油，包括a组分和b组分，按质量分数计，

所述a组分的合成原料配比如下：

所述b组分的合成原料配比如下：

固化剂60％～80％，

亲水环保型溶剂20％～40％。

优选的，所述丙烯酸多元醇分散体为水性羟基丙烯酸乳液，所述固化剂为脂肪族异氰酸酯，所述亲水环保型溶剂为pma。

优选的，所述水性羟基丙烯酸乳液的羟基含量为2.5～3.5％，所述脂肪族异氰酸酯的异氰酸酯基含量为15～25％。

更优选的，所述水性羟基丙烯酸乳液为水性羟基丙烯酸脂的二级分散体。

更优选的，所述脂肪族异氰酸酯为hdi、hdi的二聚体或者hdi的三聚体。

优选的，所述润湿剂为有机硅润湿剂，所述有机硅润湿剂为有机改性聚硅氧烷、聚醚硅氧烷聚合物、klamar19166、coaddw-110中的一种或多种。

所述流平剂为丙烯酸流平剂，所述丙烯酸流平剂为丙烯酸酯共聚物、改性丙烯酸酯共聚物、byk-346、aoseyunwlp1020中的一种或多种。

所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述有机硅消泡剂为改性聚硅氧烷、聚醚改性硅氧烷、byk-028、ld-2080中的一种或多种。

所述催化剂为有机锡催化剂，所述有机锡催化剂为二丁基锡二月桂酸酯、二-(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡、borcherslh-10、tmg160中的一种或多种。

所述触变剂为聚氨酯触变剂，所述聚氨酯触变剂为聚醚型聚氨酯、wt-105a中的一种或多种。

更优选的，所述a组分的合成原料配比如下：

所述b组分的合成原料配比如下：

固化剂65％～75％，

亲水环保型溶剂25％～35％。

更优选的，所述a组分还包括防腐剂，所述防腐剂为异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮、均三嗪中的一种或多种，所述防腐剂在a组分中的质量分数为0.1％～0.3％。

所述b组分还包括抗氧化剂，所述抗氧化剂为irganox1010、irgafos168、hp-136中的一种或多种；所述抗氧化剂在b组分中的质量分数为0.1％～0.3％。

优选的，所述水性pu光油的稀释比例为a组分:b组分:水＝4～6:1～2:1～2。

为实现上述目的，本发明的第二个方面提供了上述水性pu光油的制备方法，包括如下步骤：

(1)a组分的制备：

在30℃～35℃下，往搅拌罐加入水性羟基丙烯酸乳液，搅拌5～10min，依次加入有机硅润湿剂、有机硅消泡剂、丙烯酸流平剂、有机锡催化剂和去离子水，搅拌0.5～1h，最后加入聚氨酯触变剂分散均匀，得到所述水性pu光油的a组分。

(2)b组分的制备：

在25℃～28℃下，往搅拌罐加入hdi和pma，以800～1000rpm搅拌30～50min，得到所述水性pu光油的b组分。

本发明的有益效果：

(1)本发明的水性pu光油采用水性环保配方，稀释溶剂为水，不含高毒性易挥发有机溶剂，对人体无毒害，对环境友好。

(2)本发明的水性pu光油，在a组份中采用了水性羟基丙烯酸乳液二级分散体作为成膜主漆料。水性羟基丙烯酸乳液的二级分散体相对分子量较低，粒径较小，对固化剂的分散性好。该水性羟基丙烯酸乳液二级分散体同时具有高羟基官能度，与固化剂充分反应，提高涂膜整体交联度。对比传统的以水性羟基丙烯酸乳液一级分散体为主漆料的水性pu光油，本发明的水性pu光油成膜后的硬度、光泽度都要优异很多。

(3)本发明的水性pu光油采用了低剪切触变剂。与传统pu涂料相比，本水性pu光油在制备过程和施工过程中，只需要低速剪切即可达到分散均匀的效果，降低了制备和施工的难度。

(4)本发明的水性pu光油采用了高效的有机锡催化剂。与传统pu涂料相比，本水性pu光油交联反应迅速，成膜过程中水分挥发快，干燥速度快，能够适应高湿度的极端施工环境，应用地区范围广。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

实施例1。

一种水性pu光油，用于abs、pc、hips等硬质塑料的表面涂装，以提高塑胶材质表面的抗刮耐磨性和表面光泽度，能够起到对塑胶材质的保护，以及能够增添塑胶件的色彩、光泽和质感。该水性pu光油包括a组分和b组分，按质量分数计，a组分的合成原料配比如下：丙烯酸多元醇分散体为50％～70％，润湿剂为1％～2％，流平剂为0.5％～1％，消泡剂为0.5％～1％，催化剂为1％～2％，触变剂为1％～3％，去离子水补足余量。b组分的合成原料配比如下：固化剂为60％～80％，亲水环保型溶剂为20％～40％。

本实施例采用的丙烯酸多元醇分散体为水性羟基丙烯酸乳液，固化剂为脂肪族异氰酸酯，亲水环保型溶剂为pma。需要说明的是，水性羟基丙烯酸乳液的羟基含量为2.5～3.5％，脂肪族异氰酸酯的异氰酸酯基含量为15～25％。在双组份涂料体系中，过量的异氰酸酯基能够保证水性羟基丙烯酸乳液和脂肪族异氰酸酯的交联反应更充分，弥补脂肪族异氰酸酯与水的副反应造成的交联度损失。

本实施例采用的水性羟基丙烯酸乳液为水性羟基丙烯酸脂的二级分散体。水性羟基丙烯酸乳液的二级分散体相对分子量较低，粒径较小，对固化剂的分散性好。该水性羟基丙烯酸乳液二级分散体同时具有高羟基官能度，与固化剂充分反应，提高涂膜整体交联度。对比传统的以水性羟基丙烯酸乳液一级分散体为主漆料的水性pu光油，本发明的水性pu光油成膜后的硬度、光泽度都要优异很多。

本实施例采用的脂肪族异氰酸酯为hdi、hdi的二聚体或者hdi的三聚体。hdi是六亚甲基二异氰酸酯的简称。hdi为脂肪族异氰酸酯，使用其作为固化剂的涂料成膜后有明显的耐黄变的特性。由于脂肪族异氰酸酯反应活性较小，因此，由hdi作为固化剂制备的pu光油成膜后，涂膜的硬度和强度不太高，可以通过增加hdi的用量解决。hdi单体的挥发性和毒性较大，实际应用时，一般使用hdi的二聚体或者三聚体，既降低了hdi单体的挥发性，同时增加了异氰酸酯基的含量，提高涂膜的交联度，从而提高了该水性pu光油的整体性能。

本实施例采用的固化剂溶剂为pma。pma是丙二醇甲醚醋酸酯的简称。pma是一种具有多官能团的低毒溶剂，其分子中既有醚键，又有羰基，羰基又形成了酯的结构，同时又含有烷基。在同一分子中既有非极性部分，又有极性部分，这两部分的官能团既相互制约排斥，又各自起到其固有的作用。因此，对非极性物质和极性物质都有一定的溶解能力。

本实施例采用的润湿剂为有机硅润湿剂，能够解决因水的外表张力大，难以完全润湿基材，易发生成膜后的涂膜收缩，影响涂装效果的问题。可使用的有机硅润湿剂包括但不限于有机改性聚硅氧烷、聚醚硅氧烷聚合物、klamar19166、coaddw-110中的一种或多种。

本实施例采用的流平剂为丙烯酸流平剂，能够促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。能有效降低涂膜的表面张力，提高其流平性和均匀性。可以用的丙烯酸流平剂包括但不限于丙烯酸酯共聚物、改性丙烯酸酯共聚物、byk-346、aoseyunwlp1020中的一种或多种。

本实施例采用的消泡剂为有机硅消泡剂，能够消除泡沫带来的涂料成膜后出现孔眼的问题。可以使用的有机硅消泡剂包括但不限于改性聚硅氧烷、聚醚改性硅氧烷、byk-028、ld-2080中的一种或多种。

本实施例采用的催化剂为有机锡催化剂，能够加速涂膜的交联反应迅速，成膜过程中水分挥发快，干燥速度快，能够适应高湿度的极端施工环境，应用地区范围广。可以使用的有机锡催化剂包括但不限于二丁基锡二月桂酸酯、二-(十二烷基硫)二丁基锡、二醋酸二丁基锡、borcherslh-10、tmg160中的一种或多种。

本实施例采用的触变剂为聚氨酯触变剂，在制备过程和施工过程中，只需要低速剪切即可达到分散均匀的效果，降低了制备和施工的难度。可以使用的聚氨酯触变剂包括但不限于聚醚型聚氨酯、wt-105a中的一种或多种。

本实施例的水性pu光油的稀释比例为a组分:b组分:水＝4～6:1～2:1～2。

本发明的水性pu光油成膜后具有硬度高、透光度高、抗磨耐刮的特点，能够保护塑胶件的表面，能够提高塑胶件的色彩亮度和增添塑胶件的表面质感。该水性pu光油voc含量低，对施工人员人体危害少，对施工环境污染小。该水性pu光油的制备方法简单易操作，可以常温制备，制备能耗低，生产过程对环境友好。

实施例2。

一种如实施例1的水性pu光油，其制备方法包括如下步骤：

(1)a组分的制备：

在30℃～35℃下，往搅拌罐加入水性羟基丙烯酸乳液，搅拌5～10min，依次加入有机硅润湿剂、有机硅消泡剂、丙烯酸流平剂、有机锡催化剂和去离子水，搅拌0.5～1h，最后加入聚氨酯触变剂分散均匀，得到水性pu光油的a组分。

(2)b组分的制备：

在25℃～28℃下，往搅拌罐加入hdi和pma，以800～1000rpm搅拌30～50min，得到水性pu光油的b组分。

本实施例的水性pu光油的制备方法简单易操作，可以常温制备，制备能耗低，生产过程对环境友好。该水性pu光油采用了水性羟基丙烯酸乳液的二级分散体，对固化剂的分散效果好。该水性pu光油采用了聚氨酯触变剂，只需低速剪切即可达到组分分散均匀的效果。

本发明的水性pu光油成膜后具有硬度高、透光度高、抗磨耐刮的特点，能够保护塑胶件的表面，能够提高塑胶件的色彩亮度和增添塑胶件的表面质感。该水性pu光油voc含量低，对施工人员人体危害少，对施工环境污染小。

实施例3。

一种水性pu光油，a组分和b组分的原料与实施例1相同，不同之处在于：a组分的合成原料配比如下：丙烯酸多元醇分散体为58％～62％，润湿剂为1.4％～1.6％，流平剂为0.7％～0.8％，消泡剂为0.7％～0.8％，催化剂为1.2％～1.8％，触变剂为1.5％～2％，去离子水补足余量。b组分的合成原料配比如下：固化剂为65％～75％，亲水环保型溶剂为25％～35％。

本发明的水性pu光油采用水性环保配方，稀释溶剂为水，不含高毒性易挥发有机溶剂，对人体无毒害，对环境友好。

本发明的水性pu光油，在a组份中采用了水性羟基丙烯酸乳液二级分散体作为成膜主漆料。水性羟基丙烯酸乳液的二级分散体相对分子量较低，粒径较小，对固化剂的分散性好。该水性羟基丙烯酸乳液二级分散体同时具有高羟基官能度，与固化剂充分反应，提高涂膜整体交联度。对比传统的以水性羟基丙烯酸乳液一级分散体为主漆料的水性pu光油，本发明的水性pu光油成膜后的硬度、光泽度都要优异很多。

本发明的水性pu光油采用了低剪切触变剂。与传统pu涂料相比，本水性pu光油在制备过程和施工过程中，只需要低速剪切即可达到分散均匀的效果，降低了制备和施工的难度。

本发明的水性pu光油采用了高效的有机锡催化剂。与传统pu涂料相比，本水性pu光油交联反应迅速，成膜过程中水分挥发快，干燥速度快，能够适应高湿度的极端施工环境，应用地区范围广。

实施例4。

一种水性pu光油，a组分和b组分的原料与实施例1相同，不同之处在于：a组分还包括防腐剂。由于a组分中含有21％～46％左右的去离子水，体系中水含量较高，容易滋生细菌，导致涂料发霉变质。在a组分中适当添加防腐剂，能够有效抑制细菌滋生，延长a组分的保存时间。可以使用的防腐剂包括但不限于异噻唑啉酮、苯并异噻唑啉酮、均三嗪中的一种或多种。防腐剂在a组分中的质量分数为0.1％～0.3％，同时应适当在去离子水中扣除防腐剂的用量，保持a组分的总质量分数为100％。

b组分还包括抗氧化剂。由于b组分中的固化剂hdi容易发生氧化分解。在b组分中添加适量的抗氧化剂，能够抑制固化剂hdi的氧化反应，从而延长b组分的保质期。可以使用的抗氧化剂包括但不限于irganox1010、irgafos168、hp-136中的一种或多种。抗氧化剂在b组分中的质量分数为0.1％～0.3％，同时应适当在溶剂pma中扣除防腐剂的用量，保持b组分的总质量分数为100％。

本实施例的水性pu光油a组分具有防腐剂，b组分具有抗氧化剂。该水性pu光油在未混合施工前，能够单独保存较长时间不失效。

该水性pu光油成膜后具有硬度高、透光度高、抗磨耐刮的特点，能够保护塑胶件的表面，能够提高塑胶件的色彩亮度和增添塑胶件的表面质感。该水性pu光油voc含量低，对施工人员人体危害少，对施工环境污染小。该水性pu光油的制备方法简单易操作，可以常温制备，制备能耗低，生产过程对环境友好。

实施例5。

一种水性pu光油，a组分和b组分的配比见表1，各组分的配比按质量分数计。

表1

本实施例的漆膜硬度能达到f，对比例的普通pu光油的漆膜硬度只有hb。本实施例的水性pu光油采用的二级分散体对比传统的一级分散体成膜后的硬度、光泽、干燥速度都要优异很多。

本发明的水性pu光油，在a组份中采用了水性羟基丙烯酸乳液二级分散体作为成膜主漆料。水性羟基丙烯酸乳液的二级分散体相对分子量较低，粒径较小，对固化剂的分散性好。该水性羟基丙烯酸乳液二级分散体同时具有高羟基官能度，与固化剂充分反应，提高涂膜整体交联度。

该水性pu光油成膜后具有硬度高、透光度高、抗磨耐刮的特点，能够保护塑胶件的表面，能够提高塑胶件的色彩亮度和增添塑胶件的表面质感。该水性pu光油voc含量低，对施工人员人体危害少，对施工环境污染小。该水性pu光油的制备方法简单易操作，可以常温制备，制备能耗低，生产过程对环境友好。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。