本发明专利技术涉及聚烯烃材料表面处理领域，具体地，公开了一种聚氨酯组合物和涂层以及聚烯烃材料及其表面处理方法。所述聚氨酯组合物中含有水性聚氨酯、水性环氧树脂和溶剂，所述水性聚氨酯的数均分子量为10000‑40000，所述水性环氧树脂的数均分子量为1000‑3000且其中环氧当量为500‑1500g/当量。本发明专利技术提供的聚氨酯组合物不仅在TPO材料上具有良好的附着力，并且在其使用过程中也具有较低的VOC排放量，从而能够保护环境以及施工人员的健康，极具工业应用前景。
Polyurethane composition and coating, polyolefin material and surface treatment method thereof
The present invention relates to the field of polyolefin material surface treatment, in particular, a polyurethane composition and coating, polyolefin material and the surface treatment method are disclosed. The polyurethane composition contains waterborne polyurethane, waterborne epoxy resin and solvent, the average molecular weight of the waterborne polyurethane is 10000 and 40000, the average molecular weight of the waterborne epoxy resin is 1000 and 3000 and the epoxy equivalent is 500 of 1500g/ equivalent. The polyurethane composition provided by the invention not only has good adhesion on the TPO material, but also has a lower VOC emission in the process of its use, thus protecting the environment and the health of the builders, and has a great industrial application prospect.
【技术实现步骤摘要】
聚氨酯组合物和涂层以及聚烯烃材料及其表面处理方法
本专利技术涉及聚烯烃材料表面处理领域，具体地，涉及一种聚氨酯组合物、一种聚氨酯涂层、一种聚烯烃材料的表面处理方法以及由该方法处理得到的聚烯烃材料。
技术介绍
聚烯烃材料(TPO材料)现在被广泛应用于汽车内饰、皮革等行业。TPO材料主要由乙烯、丙烯单体和橡胶分子通过共价键首尾相连形成分子链，其挤出成型时较为柔软，这是由于其长链结构造成的，其实际交联度较高，且缺少支链结构，这样便导致了TPO材料表面十分光滑，表面能很低，涂料在其表面较难形成附着。目前市场上对于TPO材料的表面处理多采用双组分聚氨酯涂料。双组分聚氨酯涂料分为涂料组分和固化剂组分，在使用之前需要按照预定比例进行调配。其中，所述涂料组分中包括主体树脂、颜料、填料、助剂、溶剂等，根据主体树脂含羟基的组分不同又分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯等。所述固化剂组分的主要成分为异氰酸酯和溶剂。例如，CN105733491A公开了一种低TVOC聚氨酯耐候密封胶，其含有以下重量百分比的组分：聚氨酯预聚体20-40重量％、环保稀释剂15-40重量％、复配稳定剂0.3-2重量％、填料30-60重量％、固化促进剂0.3-2重量％、粘接促进剂0.3-2重量％、除水剂0.3-2重量％、触变剂0.5-25重量％；所述聚氨酯预聚体由以下重量百分比的组分制成：聚醚多元醇60-88重量％、异氰酸酯10-30重量％、催化剂0.1-2重量％、环保稀释剂0.5-8重量％；所述复配稳定剂由抗氧剂、紫外线吸收剂和光稳定剂通过一定的配比复合而成。虽然该聚氨酯耐候密封胶具有较好的环保性能，但是在TPO材料表面的附着力较差。此外，现有的实施配方中已经有采用丙烯酸聚氨酯和聚酯聚氨酯互配，以HDI(六亚甲基异氰酸酯)为固化剂，制成TPO材料保护涂料。然而，采用这种保护涂料存在以下几点缺陷：丙烯酸聚氨酯和聚酯聚氨酯互配体系在TPO材料上的附着力很不稳定；丙烯酸聚氨酯和聚酯聚氨酯在未做特殊处理的情况下都是疏水型树脂，需要在酮类溶剂、脂类溶剂和苯类溶剂中才能正常溶解分散，并且这些溶剂的存在还能润湿TPO材料表面，少量破坏材料表面增加表面粗糙度以达到提升涂料在TPO材料表面附着力的目的。此外，采用这些溶剂对丙烯酸聚氨酯和聚酯聚氨酯的互配体系进行分散，对环境有较大污染。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的保护涂料在TPO材料表面的附着力差的技术问题，而提供一种在TPO材料表面具有较高附着力的聚氨酯组合物、一种聚氨酯涂层、一种聚烯烃材料的表面处理方法以及由该方法处理得到的聚烯烃材料。具体地，本专利技术提供了一种聚氨酯组合物，其中，所述聚氨酯组合物中含有水性聚氨酯、水性环氧树脂和溶剂，所述水性聚氨酯的数均分子量为10000-40000，所述水性环氧树脂的数均分子量为1000-3000且其中环氧当量为500-1500g/当量。本专利技术还提供了一种聚氨酯涂层，其中，所述聚氨酯涂层由所述聚氨酯组合物经固化反应得到。本专利技术还提供了一种聚烯烃材料的表面处理方法，该方法包括往聚烯烃材料表面涂覆所述聚氨酯组合物，之后使所述聚氨酯组合物进行固化反应以在所述聚烯烃材料的表面形成保护涂层。此外，本专利技术还提供了由上述方法处理得到的聚烯烃材料。本专利技术的专利技术人经过深入研究之后发现，将同时含有特定数均分子量的水性聚氨酯以及特定数均分子量和环氧当量的水性环氧树脂的聚氨酯组合物用作TPO材料的表面改性材料，能够显著减小在固化过程中的内应力，提升涂料的附着力，并且在其生产和使用过程中主要以水作为溶剂，相比于传统涂料，能够显著减少挥发性有机污染物的排放，进而保护环境和相关人员的身体健康，极具工业应用前景。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供的聚氨酯组合物中含有水性聚氨酯、水性环氧树脂和溶剂，所述水性聚氨酯的数均分子量为10000-40000、优选为15000-35000，所述水性环氧树脂的数均分子量为1000-3000、优选为1250-2700且其中环氧当量为500-1500g/当量、优选为620-1350g/当量。本专利技术对所述聚氨酯组合物中水性聚氨酯和水性环氧树脂之间的比例关系没有特别的限定，但为了使得到的涂料在TPO材料表面具有更高的附着力，优选地，所述水性聚氨酯与水性环氧树脂的重量比为5-30∶1，更优选为8-20∶1，最优选为9-15∶1。所述水性聚氨酯可以通过商购得到，也可以按照本领域技术人员公知的各种方法制备得到。根据本专利技术的一种优选实施方式，所述水性聚氨酯按照以下方法制备得到：将聚酯多元醇、聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯在催化剂的作用下进行酯化反应，形成端基为-NCO的疏水型预聚体，之后加入扩链剂进行扩链反应，所述聚酯多元醇和聚醚多元醇的数均分子量各自独立地为400-1600、优选各自独立地为450-1500、最优选各自独立地为500-1400且其中羟基的含量各自独立地为2-6重量％、优选各自独立地为2.5-5.5重量％、最优选各自独立地为2.5-5重量％。根据本专利技术，在所述水性聚氨酯的制备过程中，所述聚酯多元醇和聚醚多元醇均可以为本领域的常规选择。特别优选地，所述聚醚多元醇为聚乙二醇和/或聚丙二醇。根据本专利技术，由于商购得到的聚酯多元醇和聚醚多元醇中通常含有一定量的水分，为了使得这部分水分不会干扰后续的酯化反应和扩链反应，优选地，本专利技术提供的水性聚氨酯的制备方法还包括将所述酯化反应的原料接触反应之前，先将所述聚酯多元醇和聚醚多元醇升温至100-140℃，待聚酯多元醇和聚醚多元醇完全溶解后抽真空脱水0.5-5小时。本专利技术对所述脂肪族二异氰酸酯的种类没有特别的限定，可以为现有的各种带有烷基或环烷基以及两个异氰酸根的物质，其具体实例包括但不限于六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。从原料易得性的角度考虑，所述脂肪族二异氰酸酯特别优选为六亚甲基二异氰酸酯和/或异氟尔酮二异氰酸酯。本专利技术对所述扩链剂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种能够与所述疏水型预聚体上的官能团反应而使分子链扩展、分子链增大的物质，其实例包括但不限于二羟甲基丙酸(DMPA)、乙二胺、丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、二亚乙基三胺和二羟基半酯中的至少一种，从原料易得性的角度考虑，所述扩链剂特别优选为二羟甲基丙酸(DMPA)、丁二醇和乙二胺中的至少一种。本专利技术对所述催化剂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种能够催化所述聚酯多元醇和聚醚多元醇中的羟基(-OH)与所述脂肪族二异氰酸酯中的异氰酸根(-CNO)发生反应的物质，其具体实例包括但不限于：双二甲氨基乙基醚、五甲基二乙烯三胺、二甲基环己胺、有机铋、有机锡、三嗪类三聚催化剂中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种聚氨酯组合物，其特征在于，所述聚氨酯组合物中含有水性聚氨酯、水性环氧树脂和溶剂，所述水性聚氨酯的数均分子量为10000‑40000，所述水性环氧树脂的数均分子量为1000‑3000且其中环氧当量为500‑1500g/当量。
【技术特征摘要】
1.一种聚氨酯组合物，其特征在于，所述聚氨酯组合物中含有水性聚氨酯、水性环氧树脂和溶剂，所述水性聚氨酯的数均分子量为10000-40000，所述水性环氧树脂的数均分子量为1000-3000且其中环氧当量为500-1500g/当量。2.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中，所述水性聚氨酯与水性环氧树脂的重量比为5-30∶1。3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯组合物，其中，所述水性聚氨酯按照以下方法制备得到：将聚酯多元醇、聚醚多元醇与脂肪族二异氰酸酯在催化剂的作用下进行酯化反应，形成端基为-NCO的疏水型预聚体，之后加入扩链剂进行扩链反应，所述聚酯多元醇和聚醚多元醇的数均分子量各自独立地为400-1600且其中羟基的含量各自独立地为2-6重量％。4.根据权利要求3所述的聚氨酯组合物，其中，所述脂肪族二异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；所述扩链剂选自二羟甲基丙酸、乙二胺、丁二醇、乙二醇、一缩二乙二醇、二亚乙基三胺和二羟基半酯中的至少一种。5.根据权利要求3所述的聚氨酯组合物，其中，所述酯化反应的条件包括温度为60-80℃，时间为1-5小时；所述扩链反应的条件包括温度为75-85℃，时间为0.5-5小时。6.根据权利要求1所述的聚氨酯组合物，其中，所述聚氨酯组合物中还含有成膜剂、流平剂、消泡剂、消光粉和紫外吸收剂中的至少一种；优选地，以所述聚氨酯组合物的总重量...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈泰萌，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44
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