一种双组份水性聚氨酯抗刮耐磨PVC涂料及其制备方法与流程

一种双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料及其制备方法。


背景技术：

2.随着国家对环保要求越来越严格，装饰行业与家具行业整体都向着水性化与无溶剂化转型。传统的装饰行业与家具行业的喷漆工艺比较繁琐，涂漆或喷漆后需要多次打磨，而且在图形纹理的清晰度等也难以得到保证。因此市面是推出了免漆膜，免漆膜可以替代传统的涂布、喷涂工艺，可以直接通过吸塑工艺贴合在基材上。免漆膜表面无色差，具有天然质感，纹理细致，结构均匀，造型考究，且具有很好的耐磨耐洗防腐防酸碱的性能。
3.目前市场上用于制造免漆膜的涂层多为溶剂型聚氨酯涂层，难以适应目前的环保要求。为了实现行业的水性化转型，也有水性漆、水性涂层，但是现有的水性漆普遍存在固含量低，抗刮耐磨性能、附着力、防返粘性能不足的缺点，并不能完全满足市场的需求。
4.专利cn109135539a公开了一种水性高光抗刮涂层及其制备工艺，其具体公开了所述的水性高光抗刮涂层及其制备工艺，按质量百分比计包括如下组分：水性弹性聚碳酸酯1％
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88％，水性聚氨酯2％
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90％，增光剂1％
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20％，ph调节剂0.1％
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1％，润湿流平剂0.2％
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0.9％，固化剂0.5％
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8％，防刮剂0.5％
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3％,助溶剂1
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65％，本发明中增加了其柔韧性和耐碱性，并且增加了底温耐折性能和耐磨抗刮伤，通过添加水性弹性聚碳酸酯增加涂层的高耐候性、不黄变和弹性持久的性能，通过添加了增光剂，使涂层具有很好成膜性的同时有较强的粘接力和附着力，并且降低了其固化时间，增加其抗拉、抗压和抗弯的特，增加涂层的亮度的同时增加其硬度，延长其使用时间。该发明通过添加水性弹性聚碳酸酯增加涂层的高耐候性、不黄变和弹性持久的性能，但该树脂本身的抗刮耐磨性差，因此配方中添加了硅油或有机硅改性聚合物来提高涂层的抗刮耐磨性能。但是这种直接在其中加入有机硅油、手感剂等助剂进行改性，随着时间的推移，这些添加的主剂会从涂层与漆层中自然游离流失，从而使涂层与漆层的抗刮耐磨、抗污性等性能大幅度下降，所以效果并不持久。


技术实现要素：

5.本发明提供一种双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料及其制备方法，所述的涂料具有涂布后不返粘、良好的硬度、附着力以及耐磨性等性能。
6.本发明解决其技术问题采用以下技术方案：一种双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料，其特征在于，包括主剂、水性异氰酸酯固化剂；所述主剂包括：水性聚氨酯树脂、含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷、成膜剂、分散剂、助剂、助溶剂。
7.作为一种优选方案，所述主剂、水性异氰酸酯固化剂重量比为10：0.1~0.5。
8.作为一种优选方案，所述水性聚氨酯树脂、含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷、成
膜剂、分散剂、助剂、助溶剂重量比为50~80：0.4~1.8：0.8~2：0.2~0.5：2.2~5.2：6~16。
9.作为一种优选方案，所述水性聚氨酯树脂包括100重量份水性自消光脂肪族聚氨酯树脂、10~20重量份水性脂肪族聚氨酯树脂。
10.作为一种优选方案，所述水性自消光脂肪族聚氨酯树脂为pu
‑
580e、sdpu
‑
590、sdpu
‑
500、sdpu
‑
550、sdpu
‑
yn、pu
‑
980、p
‑
1010、gsb01
‑
81中的一种或多种；作为一种最优选方案，所述水性自消光脂肪族聚氨酯树脂为pu
‑
580e。所述的pu
‑
580e水性自消光脂肪族聚氨酯树脂，黑影度高，透明度好；具有橡胶弹性手感，触感强；耐干湿擦，耐化学性能优异；优异的后期重涂性；耐划性好；耐白电油。
11.所述水性脂肪族聚氨酯树脂为pud6721、pud6719、pud6719h中的一种或多种。
12.作为一种最优选方案，所述水性脂肪族聚氨酯树脂为pud6721。所述的pud6721水性脂肪族聚氨酯树脂，手感干爽不发黏；与水性聚氨酯、丙烯酸等混溶性好，与蜡乳液相容性好，对pvc附着力强。
13.作为一种优选方案，所述含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷为反应型有机硅滑爽剂silicone
‑
9350。
14.本发明的发明人在大量的研究中发现，主剂采用水性自消光脂肪族聚氨酯树脂、水性脂肪族聚氨酯树脂，并具体为所述的水性脂肪族聚氨酯树脂为pud6721，所述水性自消光脂肪族聚氨酯树脂为pu
‑
580e，能够制备得到干爽不返粘的手感并且耐划性好的涂料。
15.且发明人发现，所述水性聚氨酯树脂包括100重量份pu
‑
580e水性自消光脂肪族聚氨酯树脂、10~20重量份pud6721水性脂肪族聚氨酯树脂。在上述重量份配比下，相比于采用其他种类的水性脂肪族聚氨酯树脂、水性自消光脂肪族聚氨酯树脂具有更好的综合性能。
16.在本发明的配方体系下，即在采用pu
‑
580e水性自消光脂肪族聚氨酯树脂、pud6721水性脂肪族聚氨酯树脂、助溶剂采用n，n
‑
二甲基甲酰胺的体系下，通过加入含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷（silicone
‑
9350，有机硅滑爽剂），其中聚醚接枝的聚硅氧烷的结构中含有羟基，混合均匀后会与水性异氰酸酯固化剂组分反应，形成网状结构，在涂层结构中引入硅氧烷结构，该结构使聚醚接枝的聚硅氧烷均匀分布于涂层中，显著提高使涂料的抗划伤、抗粘连、防涂鸦、耐磨性能，且发明人发现，采用其他的有机硅滑爽剂达不到上述效果。
17.作为一种优选方案，所述成膜剂为二丙二醇甲醚，可用乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚、十二碳醇酯中的一种或多种。
18.作为一种最优选方案，所述成膜剂为二丙二醇甲醚。辅助成膜，与pud6721配合使用。
19.作为一种优选方案，所述分散剂为7155w乙烯基树脂型酰胺聚合物分散剂。所述的分散剂能够提高分散性与乳液的稳定性，具有良好的降粘和展色性能。
20.作为一种优选方案，所述助剂包括润湿剂、流平剂、消泡剂、润滑剂；作为一种优选方案，所述润滑剂为聚四氟乙烯蜡；所述的聚四氟乙烯蜡能够调节涂料的标杆速度，使其不返粘外，还使得涂料和印刷油墨拥有良好的滑度和抗划伤效果。
21.作为一种优选方案，所述润湿剂为twin4100润湿剂、twin4000润湿剂中的一种或两种。
22.作为一种优选方案，所述流平剂为glide450流平剂；增加流平性，提高光滑手感。
23.作为一种优选方案，所述消泡剂为silok 4600消泡剂。发明人发现，在本发明的配方体系下，一定要使用非硅类消泡剂，不然会影响流平性，silok 4600消泡剂是一种基于矿物油复合型水性消泡剂，不易起泡，破泡速度极快。
24.作为一种最优选方案，所述助溶剂为n，n
‑
二甲基甲酰胺。用于调节流平性，如果换别的助溶剂流平性会显著下降，与所述的水性聚氨酯树脂搭配使用。
25.作为一种优选方案，所述水性异氰酸酯固化剂为水性hdi固化剂、水性mdi固化剂、水性ipdi固化剂、水性tdi固化剂中的一种或多种。
26.本发明还提供了一种双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料的制备方法，包括以下步骤：s1、将水性聚氨酯树脂、助溶剂、分散剂加入到反应釜中，混合均匀，再加入含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷、成膜剂、助剂，得到主剂；s2、将主剂与水性异氰酸酯固化剂混合均匀，得到双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料。
27.本发明的有益效果：本发明所述的双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料及其制备方法，所述的涂料具有良好的硬度、附着力、耐磨性以及不返粘；在采用pu
‑
580e水性自消光脂肪族聚氨酯树脂、pud6721水性脂肪族聚氨酯树脂、助溶剂采用n，n
‑
二甲基甲酰胺的体系下，通过加入含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷（silicone
‑
9350，有机硅滑爽剂），其中聚醚接枝的聚硅氧烷的结构中含有羟基，混合均匀后会与水性异氰酸酯固化剂组分反应，形成网状结构，在涂层结构中引入硅氧烷结构，该结构使聚醚接枝的聚硅氧烷均匀分布于涂层中，显著提高使涂料的抗划伤、抗粘连、防涂鸦、耐磨性能。
具体实施方式
28.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.在本发明中，除特别声明，所述的份均为重量份。
30.实施例1一种双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料，按重量份计，包括10份主剂、0.3份水性hdi固化剂；所述主剂按重量份计，包括：115g水性聚氨酯树脂、1.1g含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷、2g成膜剂、0.5g分散剂、4.7g助剂、17.6g n，n
‑
二甲基甲酰胺。
31.所述水性聚氨酯树脂包括100g pu
‑
580e水性自消光脂肪族聚氨酯树脂（翁开尔）、15g pud6721水性脂肪族聚氨酯树脂（同德化工）。
32.所述含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷为反应型有机硅滑爽剂silicone
‑
9350（佰源化工）。
33.所述成膜剂为二丙二醇甲醚。
34.所述分散剂为7155w乙烯基树脂型酰胺聚合物分散剂（斯洛柯）。
35.所述助剂包括0.3g润湿剂、0.3g流平剂、0.1g消泡剂、4g润滑剂；
所述润滑剂为聚四氟乙烯蜡（天诗新材料）；所述润湿剂为twin4100润湿剂（赢创迪高）；所述流平剂为glide450流平剂（赢创迪高）；所述消泡剂为silok 4600消泡剂（斯洛柯）。
36.所述的双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料的制备方法，包括以下步骤：s1、将水性聚氨酯树脂、n，n
‑
二甲基甲酰胺、分散剂加入到反应釜中，混合均匀，再加入含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷、成膜剂、助剂，得到主剂；s2、将主剂与水性hdi固化剂混合均匀，得到双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料。
37.本实施例所制备得到的双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料为微黄色乳液，固含量28.7%。
38.主剂采用水性自消光脂肪族聚氨酯树脂、水性脂肪族聚氨酯树脂，并具体为所述的水性脂肪族聚氨酯树脂为pud6721，所述水性自消光脂肪族聚氨酯树脂为pu
‑
580e，能够制备得到干爽不返粘的手感并且耐划性好的涂料。
39.在采用pu
‑
580e水性自消光脂肪族聚氨酯树脂、pud6721水性脂肪族聚氨酯树脂、助溶剂采用n，n
‑
二甲基甲酰胺的体系下，通过加入含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷（silicone
‑
9350，有机硅滑爽剂），其中聚醚接枝的聚硅氧烷的结构中含有羟基，混合均匀后会与水性异氰酸酯固化剂组分反应，形成网状结构，在涂层结构中引入硅氧烷结构，该结构使聚醚接枝的聚硅氧烷均匀分布于涂层中，显著提高使涂料的抗划伤、抗粘连、防涂鸦、耐磨性能。
40.实施例2一种双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料，按重量份计，包括10份主剂、0.3份水性hdi固化剂；所述主剂按重量份计，包括：10g水性聚氨酯树脂、0.8g含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷、1.6成膜剂、0.4g分散剂、4.4g助剂、12g n，n
‑
二甲基甲酰胺。
41.所述水性聚氨酯树脂包括100g pu
‑
580e水性自消光脂肪族聚氨酯树脂（翁开尔）、10g pud6721水性脂肪族聚氨酯树脂（同德化工）。
42.所述含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷为反应型有机硅滑爽剂silicone
‑
9350（佰源化工）。
43.所述成膜剂为二丙二醇甲醚。
44.所述分散剂为7155w乙烯基树脂型酰胺聚合物分散剂（斯洛柯）。
45.所述助剂包括0.2g润湿剂、0.2g流平剂、0.1g消泡剂、3.9g润滑剂；所述润滑剂为聚四氟乙烯蜡（天诗新材料）；所述润湿剂为twin4100润湿剂（赢创迪高）；所述流平剂为glide450流平剂（赢创迪高）；所述消泡剂为silok 4600消泡剂（斯洛柯）。
46.所述的双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料的制备方法，包括以下步骤：s1、将水性聚氨酯树脂、n，n
‑
二甲基甲酰胺、分散剂加入到反应釜中，混合均匀，再加入含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷、成膜剂、助剂，得到主剂；s2、将主剂与水性hdi固化剂混合均匀，得到双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料。
47.本实施例所制备得到的双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料为微黄色乳液，固含量27.3%。
48.实施例3一种双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料，按重量份计，包括10份主剂、0.3份水性hdi固化剂；所述主剂按重量份计，包括：120g水性聚氨酯树脂、2.7g含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷、3g成膜剂、0.75g分散剂、5.1g助剂、24g n，n
‑
二甲基甲酰胺。
49.所述聚氨酯树脂包括100g pu
‑
580e水性自消光脂肪族聚氨酯树脂（翁开尔）、20g pud6721水性脂肪族聚氨酯树脂（同德化工）。
50.所述含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷为反应型有机硅滑爽剂silicone
‑
9350（佰源化工）。
51.所述成膜剂为二丙二醇甲醚。
52.所述分散剂为7155w乙烯基树脂型酰胺聚合物分散剂（斯洛柯）。
53.所述助剂包括0.5g润湿剂、0.5g流平剂、0.1g消泡剂、4g润滑剂；所述润滑剂为聚四氟乙烯蜡（天诗新材料）；所述润湿剂为twin4100润湿剂（赢创迪高）；所述流平剂为glide450流平剂（赢创迪高）；所述消泡剂为silok 4600消泡剂（斯洛柯）。
54.所述的双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料的制备方法，包括以下步骤：s1、将水性聚氨酯树脂、n，n
‑
二甲基甲酰胺、分散剂加入到反应釜中，混合均匀，再加入含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷、成膜剂、助剂，得到主剂；s2、将主剂与水性hdi固化剂混合均匀，得到双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料。
55.本实施例所制备得到的双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料为微黄色乳液，固含量28.5%。
56.实施例4实施例4与实施例1不同之处在于，实施例1所述的水性聚氨酯树脂为单一的pu
‑
580e水性自消光脂肪族聚氨酯树脂，助溶剂采用丙酮替换n，n
‑
二甲基甲酰胺，其他都相同。
57.实施例5实施例5与实施例1不同之处在于，实施例5所述的水性聚氨酯树脂、助溶剂不同于实施例1，其他都相同。
58.本实施例中，所述水性聚氨酯树脂包括80g sdpu
‑
590水性自消光脂肪族聚氨酯树脂（翁开尔）、35g pud6719h水性脂肪族聚氨酯树脂（同德化工）。
59.本实施例中，所述助溶剂为乙基异丁基酮。
60.实施例6实施例6与实施例1不同之处在于，实施例6所述的水性聚氨酯树脂不同于实施例1，其他都相同。
61.本实施例中，所述水性聚氨酯树脂包括65g sdpu
‑
500水性自消光脂肪族聚氨酯树脂（翁开尔）、50g pud 6719水性脂肪族聚氨酯树脂（同德化工）。
62.对比例1
对比例1与实施例1不同之处在于，对比例1不含有所述的含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷，即不含有反应型有机硅滑爽剂silicone
‑
9350，其他都相同。
63.对比例2对比例2与实施例1不同之处在于，对比例2采用聚醚改性聚二甲基硅氧烷（byk
‑
301德国毕克）替换两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷，其他都相同。
64.为了进一步证明本发明的效果，提供了以下测试方法：1.将实施例1~6、对比例1~4所述的双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料通过吸塑工艺涂敷于pvc装饰薄膜表面形成涂层，涂层（厚度22μm），检测涂层性能，测试结果见表1。
65.gb/1762
‑
1980漆膜回粘性测定法测定回粘性；gb/t 6739
‑
2006 色漆和清漆 铅笔法测定涂层硬度；gb/t 9286
‑
1998色漆和清漆漆膜的划格试验测定附着力；gb/t 4893.8
‑
1985 测试涂层耐磨性（质量损失）。
66.表1从表1中可看出，本发明所述的涂料具有涂布后不返粘、良好的硬度、附着力以及耐磨性等性能。
67.对比实施例1~3可知，经过优化的双组份水性聚氨酯抗刮耐磨pvc涂料具有涂布后不返粘、良好的硬度、附着力以及耐磨性等性能，其中不同的配比能够影响硬度、附着力、耐磨性以及涂布后的返粘情况，其中实施例1为最佳配比。
68.对比实施例1、4、5可知，水性聚氨酯树脂、助溶剂的选取能够显著影响硬度、附着力、耐磨性以及涂布后的返粘情况，采用实施例1所述的水性聚氨酯树脂、助溶剂能够提高硬度、附着力、耐磨性以及涂布后的返粘情况，若所述水性聚氨酯树脂、助溶剂的不同于实施例1，则性能会显著下降。
69.对比实施例1与实施例6可知，采用不同于实施例1所述的水性聚氨酯树脂，硬度、
附着力、耐磨性以及涂布后的返粘情况会显著下降。
70.对比实施例1与对比例1、2可知，所述的含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷的加入能够显著的影响到涂料的综合性能，其中本发明所述的含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷能够显著提高硬度、附着力、耐磨性以及涂布后的返粘情况。
71.在采用pu
‑
580e水性自消光脂肪族聚氨酯树脂、pud6721水性脂肪族聚氨酯树脂、助溶剂采用n，n
‑
二甲基甲酰胺的体系下，通过加入含两个端羟基的聚醚接枝聚硅氧烷（silicone
‑
9350，有机硅滑爽剂），其中聚醚接枝的聚硅氧烷的结构中含有羟基，混合均匀后会与水性异氰酸酯固化剂组分反应，形成网状结构，在涂层结构中引入硅氧烷结构，该结构使聚醚接枝的聚硅氧烷均匀分布于涂层中，显著提高使涂料的抗划伤、抗粘连、防涂鸦、耐磨性能，且发明人发现，采用其他的有机硅滑爽剂达不到上述效果。
72.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。