水性含氟聚氨酯涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性含氟聚氨酯涂料及其制备方法。所说的水性含氟聚氨酯涂料，按重量份数计算，由5-8份的BayhydurXP2655、60-70份的水性羟基含氟聚氨酯树脂、0.05-0.1份的流平剂、1-10份的润湿剂、1-3份的增稠剂、0.2-1份的消泡剂、2-5份的成膜助剂、0.02-1.0份的催化剂A和20-40份的去离子水组成。该水性含氟聚氨酯涂料涂膜后具有较高的涂膜硬度、光泽和对水的接触角，使之可以使用在常规溶剂型聚氨酯涂料的传统应用领域，如汽车、木器、工业维护、塑料以及风电叶片、太阳能电池等高性能技术领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种。
技术介绍
溶剂型双组份聚氨酯因其优异的性能而被广泛用于木器涂料、汽车原厂漆、汽车修补漆、交通工具漆、工业涂料等应用领域。近年来，由于全球各国对环境保护的关注，用水性涂料技术来替代溶剂型涂料已经成为涂料的发展趋势。现有的水性聚氨酯涂料在光泽(60°镜向光泽< 70)、对水的接触角(< 70° )、铅笔硬度(一般为HB)等方面尚不能达到HG 2454-2006-T溶剂型聚氨酯涂料的基本性能要求，难以满足社会发展对高性能涂料的需要，大大限制了其推广应用。基于以上背景，需要发展一种环保、性能接近溶剂型的水性聚氨酯涂料及其制备方法。
技术实现思路
本专利技术目的之一提供一种具有高光泽、高的对水的接触角、高硬度的水性含氟聚氣酷涂料。本专利技术目的之二提供上述一种水性含氟聚氨酯涂料的制备方法。本专利技术的技术方案一种水性含氟聚氨酯涂料，按重量份数计算，其组成及含量如下Bayhydur XP2655 5-8 份水性羟基含氟聚氨酯树脂60-70份流平剂O. 05-0. I份润湿剂1-10份增稠剂1-3份消泡剂O. 2-1份成膜助剂2-5份催化剂AO. 02-1. O份去离子水20-40份其中所述的Bayhydur XP 2655为德国拜耳公司的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂；所述的流平剂为BYK公司的BYK 346 ；所述的润湿剂为美国陶氏公司的NP-100 ；所述的增稠剂为罗门哈斯有限公司的RM 825 ；所述的消泡剂为德国汉高公司的Nopco NXZ ；所述的成膜助剂为美国陶氏化学公司的二丙二醇丁醚；所述的催化剂A为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物；所述的水性羟基含氟聚氨酯树脂，按重量份数计算，其组成及含量如下其中所述的扩链剂为二羟甲基丙酸；所述的聚碳酸酯二醇的数均分子量为2000g/mol ；所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物；所述的中和剂为三乙胺、氢氧化钠或三乙胺与氢氧化钠组成的混合物；所述的稀释剂为丙酮或丁酮；所述的含氟二异氰酸酯，按重量份数计算，其组成及含量如下；三羟甲基丙烷60-80份异佛尔酮二异氰酸酯100-120份五氟丙醇20-40份催化剂CO. 02-1. O份其中所述的催化剂C为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物；上述的催化剂A、催化剂B、催化剂C相同或不同。上述的一种水性含氟聚氨酯涂料的制备方法，具体包括如下步骤(1)、含氟二异氰酸酯的制备将三羟甲基丙烷在10(Tl2(rC、真空度71(T750mmHg下搅拌脱水O. 5 lh，氮气保护下加入异佛尔酮二异氰酸酯和50%重量份的催化剂C，8(T85°C下反应2 3h，加入五氟丙醇和剩余50%重量份的催化剂C，8(T85°C下反应2 3h，即得含氟二异氰酸酯；(2)、水性羟基含氟聚氨酯树脂乳液的制备将聚醚二元醇N220和聚碳酸酯二醇在12(rC，720-760mmHg真空度下搅拌脱水lh，然后通氮气下加入步骤(I)所得的含氟二异氰酸酯，混合均匀后将温度升至85 90°C，反应2h 后降温至60°C，加入扩链剂及催化剂，继续反应Ih得到反应液；上述反应过程中加入稀释剂；将上述所得的反应液倒入加有中和剂的冰水后于1000r/min高速剪切乳化IOmin后进行减压蒸馏至蒸馏液中无气泡，说明稀释剂丙酮已全部脱出，即得到水性羟基含氟聚氨酯树脂乳液；上述的减压蒸馏过程优选控制温度为30°C，压力为-755mmHg下进行；所述的加有中和剂的冰水按质量比计算，中和剂冰水为I :10(Γ200 ；聚醚二元醇N 220 聚碳酸酯二醇含氟二异氰酸酯40-60 份 40-80 份 30-40 份 O. 2-5. O 份 1-10 份扩链剂中和剂催化剂稀释剂O. 02-1. O 份 40-60 份(3)、水性含氟聚氨酯涂料的制备将水性羟基含氟聚氨酯树脂乳液加入到高速分散机中，在控制转速为300-400r/min 下加入润湿剂、流平剂、消泡剂、增稠剂、成膜助剂与去离子水，在600-800r/min转速下分散15-20min后将转速降至300r/min，加入Bayhydur XP 2655和催化剂A，继续分散 5-10min,混合均匀后经过滤除去滤洛,所得的滤液再经浓度为25-28%的氨水调pH值为 8-9，即得到水性含氟聚氨酯涂料。本专利技术的有益成果本专利技术的一种水性含氟聚氨酯涂料，由于原料中的水性羟基含氟聚氨酯含有分散于水中的含氟二异氰酸酯的组成，因此，本专利技术的一种水性含氟聚氨酯涂料涂膜固化后含有众多氢键和交联结构，使该涂膜接近或达到了溶剂型双组份聚氨酯的高硬度、高光泽和优良的耐水性，同时满足环保要求。进一步，本专利技术的一种水性含氟聚氨酯涂料，由于原料中的水性羟基含氟聚氨酯树脂结构中C-F键随反应进入聚氨酯的分子结构中，其可极化性低，引入水性聚氨酯涂料中使得其具有较低的表面自由能，可消除因对聚氨酯进行亲水改性而导致涂膜耐水性下降的弊病，同时赋予涂膜优异的表面性能。进一步，按HG/T3828-2006标准测试本专利技术的一种水性含氟聚氨酯涂料涂膜后的光泽，结果显示涂膜60°镜向光泽为92-93，依据GB/T1730-1993标准测试本专利技术的一种水性含氟聚氨酯涂料涂膜后的涂膜硬度，经检测，本专利技术的水性含氟聚氨酯涂料的涂膜硬度均为3H。采用悬滴法检测本专利技术的一种水性含氟聚氨酯涂料涂膜后其对水的接触角为 95-106° 。综上所述，本专利技术的一种水性含氟聚氨酯涂料涂膜后达到或超过HG 2454-2006-T 标准中的溶剂型聚氨酯涂料涂抹后基本性能要求，说明本专利技术的水性含氟聚氨酯涂料涂膜后具有较高的涂膜硬度、光泽和对水的接触角。且其制备方法由于工艺简单，易控制，因此具有技术成熟、快速、高效等特点，且适于工业化生产。附图说明图I、实施例I所得的水性羟基含氟聚氨酯树脂的红外光谱图。具体实施方式下面通过实施例并结合附图对本专利技术进一步详细描述，但并不限制本专利技术。本专利技术各实施例所用的原料中除特殊表明的厂家及规格外，其他原料均为市售， 规格均为化学纯。本专利技术所用的各种设备的型号及生产厂家的信息如下GFJ-0. 4型高速分散机，上海新诺仪器设备有限公司生产；接触角测量仪JCZ000，上海中晨数字技术设备有限公司生产；涂膜铅笔划痕硬仪QHQ，天津材料试验机厂生产；WGG-60便携式镜向光泽计，上海嘉标测试仪器有限公司生产。实施例I一种水性含氟聚氨酯涂料，按重量份数计算，其原料组成及含量如下Bayhydur XP 2655 水性羟基含氟聚氨酯树脂5份 60份流平剂润湿剂增稠剂消泡剂成膜助剂催化剂A 去离子水O. 02 份 20份O. 05 份I份 I份 O. 2份 2份其中所述的Bayhydur XP 2655为德国拜耳公司的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂；所述的流平剂为BYK公司的BYK 346 ；所述的润湿剂为美国陶氏公司的NP-100 ；所述的增稠剂为罗门哈斯有限公司的RM 825 ；所述的消泡剂为德国汉高公司的Nopco NXZ ；所述的成膜助剂为美国陶氏化学公司的二丙二醇丁醚；所述的催化剂A为二月桂酸二丁基锡；所述的水性羟基含氟聚氨酯树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性含氟聚氨酯涂料，其特征在于按重量份数计算，其原料组成及含量如下：Bayhydur?XP?2655??????????????5?8份水性羟基含氟聚氨酯树脂????????60?70份流平剂????????????????????????0.05?0.1份润湿剂????????????????????????1?10份增稠剂????????????????????????1?3份消泡剂????????????????????????0.2?1份成膜助剂??????????????????????2?5份催化剂A??????????????????????0.02?1.0份去离子水??????????????????????20?40份其中所述的Bayhydur?XP?2655为德国拜耳公司的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂；所述的流平剂为BYK公司的BYK?346；所述的润湿剂为美国陶氏公司的NP?100；所述的增稠剂为罗门哈斯有限公司的RM?825；所述的消泡剂为德国汉高公司的Nopco?NXZ?；?所述的成膜助剂为美国陶氏化学公司的二丙二醇丁醚；所述的催化剂A为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物；所述的水性羟基含氟聚氨酯树脂按重量份数计算，其原料组成及含量如下：聚醚二元醇N?220??????????????40?60份聚碳酸酯二醇?????????????????40?80份含氟二异氰酸酯???????????????30?40份扩链剂???????????????????????0.2?5.0份??????????????????????????????????????????中和剂???????????????????????1?10份催化剂B??????????????????????0.02?1.0份稀释剂???????????????????????40?60份其中所述的聚碳酸酯二醇的数均分子量为2000g/mol；?所述的扩链剂为二羟甲基丙酸；所述的催化剂B为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物；所述的中和剂为三乙胺、氢氧化钠或三乙胺与氢氧化钠组成的混合物；所述的稀释剂为丙酮或丁酮；所述的含氟二异氰酸酯按重量份数计算，其组成及含量如下：三羟甲基丙烷??????????????60?80份异佛尔酮二异氰酸酯????????100?120份五氟丙醇??????????????????20?40份催化剂C??????????????????0.02?1.0份其中所述的催化剂C为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物；所述的催化剂A、催化剂B、催化剂C相同或不同。...

【技术特征摘要】
1.一种水性含氟聚氨酯涂料，其特征在于按重量份数计算，其原料组成及含量如下 Bayhydur XP 26555-8 份 水性羟基含氟聚氨酯树脂60-70份 流平剂0. 05-0. I份 润湿剂1-10份增稠剂1-3份 消泡剂0. 2-1份 成膜助剂2-5份 催化剂A0. 02-1. 0份 去离子水20-40份 其中所述的Bayhydur XP 2655为德国拜耳公司的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂； 所述的流平剂为BYK公司的BYK 346 ； 所述的润湿剂为美国陶氏公司的NP-100 ； 所述的增稠剂为罗门哈斯有限公司的RM 825 ； 所述的消泡剂为德国汉高公司的Nopco NXZ ； 所述的成膜助剂为美国陶氏化学公司的二丙二醇丁醚； 所述的催化剂A为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物； 所述的水性羟基含氟聚氨酯树脂按重量份数计算，其原料组成及含量如下 聚醚二元醇N 22040-60份 聚碳酸酯二醇40-80份 含氟二异氰酸酯30-40份 扩链剂0. 2-5. 0份 中和剂1-10份 催化剂B0. 02-1. 0份 稀释剂40-60份 其中所述的聚碳酸酯二醇的数均分子量为2000g/mol ； 所述的扩链剂为二羟甲基丙酸； 所述的催化剂B为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物； 所述的中和剂为三乙胺、氢氧化钠或三乙胺与氢氧化钠组成的混合物； 所述的稀释剂为丙酮或丁酮； 所述的含氟二异氰酸酯按重量份数计算，其组成及含量如下 三羟甲基丙烷60-80份 异佛尔酮二异氰酸酯100-120份 五氟丙醇20-40份 催化剂C0. 02-1. 0份 其中所述的催化剂C为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物； 所述的催化剂A、催化剂B、催化剂C相同或不同。2.如权利要求I所述的一种水性含氟聚氨酯涂料，其特征在于按重量份数计算，其原料组成及含量如下 Bayhydur XP 26555 份 水性羟基含氟聚氨酯树脂60份 流平剂0. 05份润湿剂I份增稠剂I份 消泡剂0. 2份成膜助剂2份 催化剂A0. 02份 去离子水20份 其中所述的Bayhydur XP 2655为德国拜耳公司的亲水改性脂肪族聚异氰酸酯固化剂； 所述的流平剂为BYK公司的BYK 346 ； 所述的润湿剂为美国陶氏公司的NP-100 ； 所述的增稠剂为罗门哈斯有限公司的RM 825 ； 所述的消泡剂为德国汉高公司的Nopco NXZ ； 所述的成膜助剂为美国陶氏化学公司的二丙二醇丁醚； 所述的催化剂A为二月桂酸二丁基锡； 所述的水性羟基含氟聚氨酯树脂按重量份数计算，其组成及含量如下 聚醚二元醇N 22040份 聚碳酸酯二醇40份 含氟二异氰酸酯30份 扩链剂0. 2份中和剂I份 催化剂B0. 02份稀释剂40份 其中所述的聚碳酸酯二醇的数均分子量为2000g/mol ； 所述的扩链剂为二羟甲基丙酸； 所述的催化剂B为二月桂酸二丁基锡； 所述的中和剂为三乙胺； 所述的稀释剂为丙酮； 所述的含氟二异氰酸酯按重量份数计算，其组成及含量如下； 三羟甲基丙烷60份 异佛尔酮二异氰酸酯 100份 五氟丙醇20份 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张英强，李烨，吴蓁，郑星月，朱文妃，陈丽，李韬，顾亚峰，徐耀民，
申请(专利权)人：上海应用技术学院，
类型：发明
国别省市：