一种PU清漆及其制备方法和应用与流程

一种pu清漆及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种pu清漆及其制备方法和应用。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，人们对于居住要求也越来越高。家具是居室的点睛之笔，存放时间过久后，家具表面会反生老化，变色现象，所以为了维护家具的美观和耐久性，需要对家具表面刷涂涂层。涂层的颜色、透明度以及光泽感直接影响家具的美观。有时，人们为了追求家具原生态的审美，需要采用哑光的涂层，来对家具表面进行保护，从而实现涂层在视觉上隐形的效果。
3.目前关于哑光涂层的研究已有很多，例如cn104327719a公开了一种重涂超清晰的聚氨酯哑光清漆。该重涂超清晰的聚氨酯哑光清漆由醇酸树脂、分散剂、防沉剂、蜡粉、消光粉、玻璃粉、cab液、溶剂、消泡剂、催干剂和流平剂制备而成。该清漆使用到基材上不容易发白，清晰度高。cn102020905a公开了一种单组份水性哑光清漆，该单组份水性哑光清漆的原料配方以质量百分比计算，由30～60％水性丙烯酸乳液、5～30％的水性脂肪族聚氨酯乳液、3～10％成膜助剂、0.01～2％消泡剂、0.01～2％分散剂、0.1～5％消光粉、0.01～2％蜡助剂、0.01～2％手感助剂、0.01～2％增稠剂、0.01～2％交联剂和5～40％水组成。本发明的单组份哑光清漆具有超强手感，而且丰满度高、硬度高、耐化学性好，此外，对生产及施工人员的身体伤害很低，对环境污染很小。cn104610824a公开了一种水性淋涂特哑调色面漆，其包括以下重量百分含量的各个组份：水性丙烯酸树脂35～45％、水性聚氨酯改性丙烯酸树脂16～20％、消泡剂0.1～0.2％、消光剂3～5％、成膜助剂5～7％、润湿剂0.5～1％、分散剂0.5～1％、增稠剂0.5～1％、余量为水。该发明的水性淋涂哑光清面漆，硬度高、丰满度好、耐候性好、柔韧性佳、手感好、光泽高耐水、耐化学品性佳，在溶剂型聚氨酯木器漆(pu)、硝化纤维素漆(nc)、不饱和聚酯漆(pe)、油性uv光固化漆上附着力好。目前这些哑光涂层都采用消光粉消光，一直存在光泽不均匀，漆膜发花以及易黄变的问题。
4.因此，研究一种具有特哑效果、光泽均匀以及耐黄变的清漆具有重要的实际应用意义。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种pu清漆及其制备方法和应用，本发明通过清漆组分中蜡粉、蜡浆、热塑性丙烯酸树脂以及cab树脂的协效作用，使得由该清漆制备出的涂层具有特哑效果，光泽均匀、手感光滑以及耐黄变的优点。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种pu清漆，所述pu清漆包括a组分和b组分；所述a组分以重量份计包括如下组分：热塑性丙烯酸树脂10～60份、cab树脂1～10份以及含蜡添加剂5～15份；所述b组分以重量份计包括含异氰酸酯的固化剂5～20份；所述含蜡添加剂为蜡粉和蜡浆的组合物。
8.本发明提供的pu清漆，即聚氨酯清漆，其组分中的热塑性丙烯酸树脂，能与固化剂发生化学交联反应，形成坚硬的漆膜，同时具有优异的耐黄变性能、良好的消光性能；cab树脂即醋酸丁酸纤维素树脂，其本身具有促进溶剂快速挥发、增强涂层耐开裂性能，与丙烯酸树脂具有良好的相容性，可以使得涂层的厚度较薄时，仍然具有良好的力学性能；蜡粉与蜡浆代替传统的消光剂，能够很好的解决pu特哑清漆涂层光泽不匀的问题，同时消光性能优异、使得制备出的涂层触感光滑。本发明通过蜡粉、蜡浆、热塑性丙烯酸树脂以及cab树脂以特定含量复配进行协效作用，使得制备出的清漆涂层具有特哑效果、光泽均匀、触感光滑，同时具有耐黄变的优异性能。
9.热塑性丙烯酸树脂10～60份，例如可以为12份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份或55份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
10.cab树脂1～10份，例如可以为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、或9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
11.含蜡添加剂5～15份，例如可以为6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份或14份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
12.含异氰酸酯的固化剂5
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20份，例如可以为6份、8份、10份、12份、14份、16份或18份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
13.本发明中，所述热塑性丙烯酸树脂粘度为4000～30000cps，例如可以为5000cps、6000cps、8000cps、10000cps、15000cps、20000cps、25000cps、26000cps、27000cps、28000cps或29000cps，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
14.本发明中，所述cab树脂的粘度为0.1～2s，例如可以为0.12s、0.14s、0.15s、0.16s、0.17s、0.18s或0.19s，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
15.优选地，所述蜡粉和蜡浆的质量比为1:(2～6)，例如可以为1:3、1:3.5、1:4、1:4.5、1:5或1:5.5等。
16.优选地，所述蜡粉选自聚烯烃蜡粉和/或酰胺蜡粉。
17.优选地，所述蜡粉的粒径为5～40μm，例如可以为6μm、8μm、10μm、15μm、20μm、22μm、25μm、30μm、32μm、35μm、38μm或39μm，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
18.蜡粉的粒径过大时，会使得最终的清漆涂层表面较为粗糙，光泽不均匀；蜡粉的粒径过小时，会使得最终的清漆涂层的消光效果变差，达不到特哑级别。
19.优选地，所述蜡浆为改性聚烯烃蜡浆。
20.优选地，所述蜡浆的固含量为40～60％，例如可以为42％、44％、46％、48％、50％、52％、54％、55％、56％、58％或59％，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
21.本发明中，所述含异氰酸酯的固化剂选自n3390固化剂或n75固化剂。
22.本发明中，所述pu清漆的a组分还包括消泡剂、防沉剂、增塑剂、流平剂或有机溶剂中的任意一种或至少两种的组合。
23.优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
24.优选地，所述pu清漆的a组分中有机硅消泡剂的含量以重量份计为0.1～0.5份，例如可以为0.12份、0.15份、0.2份、0.22份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份或0.45份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
25.优选地，所述pu清漆的a组分中防沉剂的含量以重量份计为1～2份，例如可以为1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份或1.9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
26.优选地，所述pu清漆的a组分中增塑剂的含量以重量份计为1～3份，例如可以为1.1份、1.2份、1.5份、2份、2.2份、2.5份、2.6份、2.8份或2.9份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
27.优选地，所述流平剂为有机硅流平剂。
28.优选地，所述pu清漆的a组分中有机硅流平剂的含量以重量份计为0.1～0.5份，例如可以为0.12份、0.15份、0.2份、0.22份、0.25份、0.3份、0.35份、0.4份或0.45份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
29.优选地，所述有机溶剂为酯类溶剂与二甲苯的混合物。
30.优选地，所述pu清漆的a组分中酯类溶剂的含量以重量份计为20～50份，例如可以为22份、25份、30份、32份、35份、40份、45份、48份或49份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
31.优选地，所述pu清漆的a组分中二甲苯的含量以重量份计为10～20份，例如可以为11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份或19份，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
32.第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的pu清漆的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
33.(1)将热塑性丙烯酸树脂、cab树脂以及任选地消泡剂混合，得到混合物a；
34.(2)将步骤(1)得到的混合物a、含蜡添加剂以及任选地防沉剂混合，得到混合物b；
35.(3)将步骤(2)中得到的混合物b、任选地流平剂以及任选地有机溶剂混合，得到所述pu清漆。
36.本发明中，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)所述混合的方法为机械搅拌。
37.优选地，步骤(1)所述机械搅拌的转速＞800r/min，例如可以为900r/min、1000r/min、1100r/min或1200r/min等。
38.优选地，步骤(2)和步骤(3)中所述机械搅拌的转速各自独立地为600～800r/min，例如可以为620r/min、650r/min、700r/min、720r/min、780r/min或790r/min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
39.由于高转速的情况下会使得体系的温度升高，从而易达到蜡粉的熔点，蜡粉融化后容易聚集，使得蜡粉的粒径变大，造成清漆涂层表面粗糙，无法满足使用要求。
40.优选地，步骤(2)和步骤(3)中所述机械搅拌的温度各自独立地为25～50℃，例如可以为26℃、28℃、30℃、32℃、35℃、38℃、40℃、42℃、45℃、48℃或49℃，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
41.当体系温度大于50℃时，蜡粉容易融化后聚集，使得蜡粉的粒径变大，造成清漆涂层表面粗糙，无法满足使用要求。
42.优选地，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中所述机械搅拌的时间各自独立地为5～25min，例如可以为6min、8min、10min、12min、15min、20min、21min、22min、23min或24min，以及上述点值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
43.作为本发明优选的技术方案，所述制备方法具体包括如下步骤：
44.(1)将热塑性丙烯酸树脂、cab树脂以及任选地消泡剂在转速＞800r/min的条件下，机械搅拌5～25min，得到混合物a；
45.(2)将步骤(1)得到的混合物a、含蜡添加剂以及任选地防沉剂在转速为600～800r/min的条件下，机械搅拌5～25min，得到混合物b；
46.(3)将步骤(2)中得到的混合物b、任选地流平剂以及任选地溶剂在转速为600～800r/min的条件下，机械搅拌5～25min，得到所述pu清漆的a组分；
47.(4)将步骤(3)中得到的pu清漆的a组分与pu清漆的b组分混合，得到所述pu清漆。
48.第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的pu清漆在家具保护材料中的应用。
49.相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
50.本发明通过热塑性丙烯酸树脂、cab树脂、蜡粉以及蜡浆四种组分以特定含量复配产生的协效作用，使得制备出的清漆涂层具有特哑效果，光泽在5％(60
°
角)以下，同时光泽均匀、触感光滑且耐黄变，总色差值δe*＜1。
具体实施方式
51.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
52.本发明以下实施例及对比例所使用的材料包括：
53.(1)热塑性丙烯酸树脂：长兴化学有限公司，eterac；
54.(2)cab树脂：美国伊士曼，cab
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381
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0.5；
55.(3)pe蜡粉：路博润改性合成蜡，lanco
tm
1400sf；
56.(4)防沉剂：聚乙烯防沉蜡浆，elementis deurheo 202p；
57.(5)有机硅消泡剂：byk141；
58.(6)改性合成蜡浆：路博润改性合成蜡，lanco
tm
450c；
59.(7)有机硅流平剂：byk323；
60.(8)增塑剂：巴斯夫，
61.实施例1
62.本实施例提供一种pu清漆及其制备方法，所述pu清漆包括a组分和b组分；所述a组分以重量份计包括如下组分：热塑性丙烯酸树脂35份，cab树脂5.5份、含蜡添加剂10份、有机硅消泡剂0.3份、防沉剂1.5份、增塑剂2份、有机硅流平剂0.3份、二甲苯15份以及乙酸丁酯35份；所述b组分以重量份计包括n3390 15份；所述含蜡添加剂中pe蜡粉与改性合成蜡浆的质量比为1:4，所述蜡浆的固含量为50％。
63.所述pu清漆的制备方法包括如下步骤；
64.(1)将热塑性丙烯酸树脂、cab树脂以及有机硅消泡剂在转速1000r/min的条件下，机械搅拌15min，得到混合物a；
65.(2)将步骤(1)得到的混合物a、含蜡添加剂以及防沉剂转速为700r/min的条件下，机械搅拌15min，得到混合物b；
66.(3)将步骤(2)中得到的混合物b、有机硅流平剂、二甲苯以及乙酸丁酯在转速为700r/min的条件下，机械搅拌15min，得到所述pu清漆的a组分；
67.(4)将步骤(3)中得到的pu清漆的a组分与pu清漆的b组分混合，得到所述pu清漆。
68.实施例2
69.本实施例提供一种pu清漆及其制备方法，所述pu清漆包括a组分和b组分；所述a组分以重量份计包括如下组分：所述pu清漆以重量份计包括如下组分：热塑性丙烯酸树脂10份，cab树脂1份、含蜡添加剂5份、有机硅消泡剂0.1份、防沉剂1份、增塑剂1份、有机硅流平剂0.1份、二甲苯10份以及乙酸丁酯20份；所述b组分以重量份计包括n3390 5份；所述含蜡添加剂中pe蜡粉与改性合成蜡浆的质量比为1:4，所述蜡浆的固含量为50％。
70.所述pu清漆的制备方法包括如下步骤；
71.(1)将热塑性丙烯酸树脂、cab树脂以及有机硅消泡剂在转速1200r/min的条件下，机械搅拌5min，得到混合物a；
72.(2)将步骤(1)得到的混合物a、含蜡添加剂以及防沉剂转速为600r/min的条件下，机械搅拌5min，得到混合物b；
73.(3)将步骤(2)中得到的混合物b、有机硅流平剂、二甲苯以及乙酸丁酯在转速为600r/min的条件下，机械搅拌5min，得到所述pu清漆。
74.实施例3
75.本实施例提供一种pu清漆及其制备方法，所述pu清漆以重量份计包括如下组分：热塑性丙烯酸树脂60份，cab树脂10份、含蜡添加剂15份、有机硅消泡剂0.5份、防沉剂2份、增塑剂3份、有机硅流平剂0.5份、二甲苯20份以及乙酸丁酯50份；所述b组分以重量份计包括n3390 20份；所述含蜡添加剂中pe蜡粉与改性合成蜡浆的质量比1:4，所述蜡浆的固含量为50％。
76.所述pu清漆的制备方法包括如下步骤；
77.(1)将热塑性丙烯酸树脂、cab树脂以及有机硅消泡剂在转速1000r/min的条件下，机械搅拌25min，得到混合物a；
78.(2)将步骤(1)得到的混合物a、聚乙烯蜡粉以及防沉剂转速为800r/min的条件下，机械搅拌25min，得到混合物b；
79.(3)将步骤(2)中得到的混合物b、有机硅流平剂、二甲苯以及乙酸丁酯在转速为800r/min的条件下，机械搅拌25min，得到所述pu清漆。
80.实施例4
81.本实施例提供一种pu清漆及其制备方法，所述pu清漆以重量份计包括如下组分：热塑性丙烯酸树脂35份，cab树脂5.5份以及含蜡添加剂10份；所述b组分以重量份计包括n3390 15份；所述含蜡添加剂中pe蜡粉与改性合成蜡浆的质量比为1:4，所述蜡浆的固含量为50％。
82.所述pu清漆的制备方法包括如下步骤；
83.(1)将热塑性丙烯酸树脂、cab树脂在转速1000r/min的条件下，机械搅拌15min，得到混合物a；
84.(2)将步骤(1)得到的混合物a、含蜡添加剂在转速为700r/min的条件下，机械搅拌15min，得到pu清漆。
85.实施例5
86.本实施例提供一种pu清漆及其制备方法，所述pu清漆与实施例1的区别仅在于所述含蜡添加剂中pe蜡粉与改性合成蜡浆的质量比为1:1；其制备方法与实施例1相同。
87.实施例6
88.本实施例提供一种pu清漆及其制备方法，所述pu清漆与实施例1的区别仅在于所述含蜡添加剂中pe蜡粉与改性合成蜡浆的质量比为1:10；其制备方法与实施例1相同。
89.对比例1
90.本对比例提供一种清漆及其制备方法，与实施例1的区别仅在于采用聚偏氟乙烯树脂替代热塑性丙烯酸树脂，其用量不变。其他原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
91.对比例2
92.本对比例提供一种清漆及其制备方法，与实施例1的区别仅在于cab树脂的重量份为0.5份；其他原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
93.对比例3
94.本对比例提供一种清漆及其制备方法，与实施例1的区别仅在于cab树脂的重量份为40份；其他原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
95.对比例4
96.本对比例提供一种清漆及其制备方法，与实施例1的区别仅在于含蜡添加剂的重量份为2份；其他原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
97.对比例5
98.本对比例提供一种清漆及其制备方法，与实施例1的区别仅在于含蜡添加剂的重量份为60份；其他原料、用量及制备方法均与实施例1相同。
99.对比例6
100.本对比例提供一种市售的pu哑光清面漆(大宝，cr
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60za)。
101.性能测试：
102.测试样品制备：将实施例1
‑
6以及对比例1
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6提供的清漆，喷涂于基材上，40℃条件下固化8h，得到清漆涂层，用于性能测试；
103.光泽度测试：根据gb/t 9754
‑
2007《不含金属颜料的色漆漆膜的镜面光泽的测定》对实施例将1
‑
6以及对比例1
‑
6提供的清漆涂层进行光泽度测试。
104.耐黄变性能测试：根据gb t23987
‑
2009《色漆和清漆涂层的人工气候老化曝露曝
露于荧光紫外线和水》，对实施例将1
‑
6以及对比例1
‑
6提供的清漆涂层进行耐黄变性能测试；δe*表示老化前与老化后的样板之间的总色差值，δe*数值越小，耐黄变性能越优。
105.测试结果如表1所示：
106.表1
[0107] 光泽度耐黄变性能实施例11％δe*＜1实施例22％δe*＜1实施例33％δe*＜1实施例44％δe*＜1实施例53％δe*＜1实施例615％δe*＜1对比例120％δe*＜2对比例258％δe*＜1对比例37％δe*＜1对比例423％δe*＜1对比例51％δe*＜2对比例615％δe*＜5
[0108]
根据表1中实施例1
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6以对比例6的测试结果可以看出，本发明通过蜡粉、蜡浆、热塑性丙烯酸树脂以及cab树脂的协效作用，使得由该清漆制备出的涂层具有优异的消光效果，光泽度最低可达到1％，具有特哑效果；同时，涂层具有优异的耐黄变性能，δe*＜1。该pu清漆涂层的消光性能以及耐黄变性能明显优于市售的pu清漆涂层。
[0109]
当采用其他树脂来替代热塑性丙烯酸树脂时(对比例1)，制备出的清漆涂层的消光性、耐黄变性能明显差。当清漆组分中的cab树脂含量过低或者过高时(对比例2)，使清漆涂层溶剂挥发过慢或过快，都会使得清漆涂层的光泽度偏高。当含蜡添加剂的的含量过低时，会使得消光效果变差，涂层的光泽度上升；当含蜡添加剂的的含量过高时，又会使得清漆涂层的耐黄变性能有所下降。
[0110]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的pu清漆及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。