一种用于保护涂层的水性聚酯涂布液及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种用于保护涂层的水性聚酯涂布液及其制备方法和应用，所述水性聚酯涂布液的制备原料包括水性聚酯、封闭型固化剂、成膜助剂、丁酮和水，且所述水性聚酯的合成单体中水性单体的摩尔百分含量不高于5％且不等于0。本发明专利技术通过在制备原料中添加丁酮作为前处理剂，在水性单体的摩尔百分含量不高于5％的条件下成功将水性聚酯用水溶解或分散成了水性聚酯分散液，实现了水性单体含量的最低化，进而使得到的水性聚酯涂布液成膜后具有优异的耐水性、耐碱性和耐溶剂性，同时还具有较高的硬度以及较高的基材附着力，特别适用于作为聚碳酸酯基材的保护涂层。聚碳酸酯基材的保护涂层。

【技术实现步骤摘要】
一种用于保护涂层的水性聚酯涂布液及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于涂布液
，具体涉及一种用于保护涂层的水性聚酯涂布液及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]聚碳酸酯(PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，具有非常好的光学性能、较强的耐冲击性能和防爆性能；另外，其作为一种非常好的透明的材料，可以取代玻璃或有机玻璃，同时还具有质量轻、安装方便、强度高、可塑性强、阻燃性能强等优点。但是，聚碳酸酯材料自身耐磨性、耐水性、耐溶剂性及防雾性能均比较差，一般需要在其表面制备防护涂层。
[0003]目前，根据防护涂层材料组成不同，可以分为有机涂层、有机/无机杂化涂层和无机涂层三大类。其中，有机涂层大致分为两种，一种是聚氨酯涂层，通过自身的弹性及一定的自愈特性提升耐磨性；另一种是有机硅和丙烯酸涂层，通过较高的交联密度提升涂层的硬度。有机/无机杂化涂层大致分为三种，一种是直接在有机树脂中加入无机纳米粒子，固化后形成有机/无机杂化涂层；二是通过热固化的溶胶
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凝胶法制得有机/无机杂化涂层；还有一种是紫外光固化得溶胶
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凝胶法有机/无机杂化涂层；无机涂层则大多是通过化学气相沉降、溅射、物理沉降等方法在聚碳酸酯表面制得防护涂层。但是，上述这些涂层的制备工艺普遍较为复杂，且制备得到涂布液的VOC较高，同时还存在涂层透明性及稳定性较差的问题。
[0004]水性涂布液的出现可以解决涂布液VOC含量高的问题，而现有水性涂布液大多数为水性乳液或水性分散体，以双组分居多，而由于含有较高比例的助剂或乳化剂，导致形成的涂层厚度偏大、光泽度较低，同时耐水性、耐刮擦性以及耐高温高湿性等不足。
[0005]CN114308588A公开了一种以水性聚氨酯做面层和中间层，以无溶剂发泡层(聚酯多元醇、异氰酸酯预聚体和碳酸钙等)做粘接层与PC膜值得复合材料，该制备得到的产品无溶剂残留、气味低，同时由于粘接层与PC膜通过化学键结合，具有结合强度高的特点，还具有耐湿热和耐水煮性能好的特点。但该工艺制备得到的产品为多层结构，且制备工艺复杂，同时由于产品中含有填料组分，导致涂层的透明性较差。
[0006]CN109666119A公开了一种水性防雾树脂及其制备方法及具有水性防雾树脂的防雾涂料组合物，通过在水性防雾树脂中引入具有良好亲水，吸湿性的分子链段和官能团，以解决了高分子涂料制备过程中需加入有机溶剂且不是水性涂料的技术问题。但是，该专利得到的水性防雾树脂的数均分子量较高，达到了50000～10000，同时形成的水性防雾涂层的硬度较低(＜1H)，在用作聚碳酸酯的防护涂层时，不能对聚碳酸酯基材进行有效地保护。
[0007]因此，开发一种成膜后具有优异耐水性、耐碱性、硬度较高且与基材具有优异附着性能的水性聚酯涂布液，目前仍是是本领域研究的重点问题之一。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于保护涂层的水性聚酯涂布液及其制备方法和应用，所述水性聚酯涂布液成膜后具有优异耐水性、耐碱性、耐腐蚀性、硬度较高且与聚碳酸酯基材具有优异附着性能；且所述水性聚酯涂布液的溶剂为水，进而还具有超低的VOC排放，具有优异的环保特性。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供一种用于保护涂层的水性聚酯涂布液，所述水性聚酯涂布液的制备原料包括水性聚酯、封闭型固化剂、成膜助剂、丁酮和水；
[0011]所述水性聚酯的合成单体中水性单体的摩尔百分含量不高于5％且不等于0，例如0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％或4.5％等。
[0012]本专利技术提供的水性聚酯涂布液中添加有水性聚酯，且限定了所述水性聚酯的合成单体中水性单体的摩尔百分含量不高于5％且不等于0，而由于采用上述低水性单体合成的水性聚酯很难直接用水溶解或者分散，所以本专利技术还在涂布液的制备原料中搭配添加有丁酮，利用所述丁酮作为前处理溶剂，制备过程中先采用丁酮将水性聚酯预处理成澄清透明的溶液，后续再用水替换丁酮，进而可以在保证在水性单体的摩尔百分含量较低的条件下成功将水性聚酯用水溶解或分散成水性聚酯分散液，使得到的水性聚酯涂布液外观澄清透明，且成膜后具有优异的耐水性、耐溶剂性、耐碱性以及较高的硬度和透明性；同时，由于所述丁酮在制备过程中已经全部被水替换，所以本专利技术最终提供的水性聚酯涂布液的溶剂其实只有水，因此还具有较低的VOC含量，环保性优异。
[0013]优选地，所述水性聚酯的数均分子量不低于20000，例如22000、24000、26000、28000、30000、32000、34000、36000或38000等。
[0014]优选地，所述水性聚酯的合成单体包括结构单体和水性单体。
[0015]优选地，所述水性单体包括间苯二甲酸二甲酯
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磺酸钠、间苯二甲酸
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磺酸钠或丁二酸酐磺酸中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，所述水性聚酯的合成单体中水性单体的摩尔百分含量为0.5～5％。
[0017]作为本专利技术的优选技术方案，限定水性聚酯的合成单体中水性单体的摩尔百分含量为0.5～5％可以使最终得到的水性聚酯涂布液具有更加优异的综合性能。一方面，如果水性单体的摩尔百分含量低于0.5％，会导致合成的水性聚酯难以在水中均匀分散，无法得到分散均匀的水性聚酯分散液，进而影响后续制备得到的涂布液的性能；而另一方面，如果水性单体的摩尔百分含量高于5％，则会导致最终得到的水性聚酯涂布液成膜后的耐水性、耐碱性以及耐溶剂性能变差，同时硬度降低。
[0018]优选地，所述结构单体包括二元酸类单体和二元醇类单体。
[0019]优选地，所述二元酸类单体包括二元羧酸和/或二元羧酸的酯化物。
[0020]优选地，所述二元羧酸包括对苯二甲酸和/或间苯二甲酸。
[0021]优选地，所述二元羧酸的酯化物包括对苯二甲酸二甲酯和/或间苯二甲酸二甲酯。
[0022]优选地，所述二元醇类单体包括聚碳酸酯二元醇、新戊二醇、乙二醇或1,4
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环己烷二甲醇中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为聚碳酸酯二元醇。
[0023]本专利技术中对所述水性聚酯的制备方法其实不做特殊限定，按照现有方法进行合成即可。
[0024]示例性地，所述水性聚酯的制备方法包括如下步骤：将结构单体、水性单体和催化剂及投入到不锈钢反应釜中，在氮气保护下混合，快速升温到100～150℃充分混合后，再逐步升温至180℃反应不低于2h，再升温到220～240℃反应不低于2.5h，当酯化率>95％时结束反应，最后再加入磷酰基乙酸三乙酯(80～100ppm)和三氧化二锑(10～30ppm)，继续升温并缓慢减压调整转速至60rpm，温度控制在235～250℃之间，逐步减压到100Pa以下，进行缩聚反应，当聚合物粘度达到0.7～0.85dl/g时停止搅拌，消除本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于保护涂层的水性聚酯涂布液，其特征在于，所述水性聚酯涂布液的制备原料包括水性聚酯、封闭型固化剂、成膜助剂、丁酮和水；且所述水性聚酯的合成单体中水性单体的摩尔百分含量不高于5％且不等于0。2.根据权利要求1所述的水性聚酯涂布液，其特征在于，所述水性聚酯的数均分子量不低于20000；优选地，所述水性聚酯的合成单体包括结构单体和水性单体；优选地，所述水性单体包括间苯二甲酸二甲酯
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磺酸钠、间苯二甲酸
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磺酸钠或丁二酸酐磺酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述水性聚酯的合成单体中水性单体的摩尔百分含量为0.5～5％；优选地，所述结构单体包括二元酸类单体和二元醇类单体；优选地，所述二元酸类单体包括二元羧酸和/或二元羧酸的酯化物；优选地，所述二元羧酸包括对苯二甲酸和/或间苯二甲酸；优选地，所述二元羧酸的酯化物包括对苯二甲酸二甲酯和/或间苯二甲酸二甲酯；优选地，所述二元醇类单体包括聚碳酸酯二元醇、新戊二醇、乙二醇或1,4
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环己烷二甲醇中的任意一种或至少两种的组合，进一步优选为聚碳酸酯二元醇。3.根据权利要求1或2所述的水性聚酯涂布液，其特征在于，所述封闭型固化剂包括封闭型水性异氰酸酯固化剂；优选地，所述封闭型固化剂的解封温度不低于80℃。4.根据权利要求1～3任一项所述的水性聚酯涂布液，其特征在于，所述成膜助剂的沸点不低于250℃；优选地，所述水性聚酯涂布液中成膜助剂的质量百分含量不高于1％；优选地，所述成膜助剂包括三乙二醇单丁醚、四氢呋喃二甲醇或三丙二醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔恒星，马培培，徐国栋，
申请(专利权)人：苏州瀚海新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：