一种无VOC环氧改性水基聚氨酯面漆及其制备方法，它的组成包括：1）主剂，由80～95质量份的高固含量环氧改性聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液、0.3～2.5质量份的助剂和3～6质量份的十二醇酯混合均匀组成；2）固化剂，为多硅羟基或多硅氧烷基化合物，固化剂用量为主剂质量的10～40%。本发明专利技术的环氧改性水基聚氨酯面漆具有优良的光泽均匀度、附着力、硬度、透明度、丰满度及手感等。本发明专利技术的聚氨酯面漆广泛适用于木制家具、胶合板、实木地板等各类木材制品表面的装饰和保护。
【技术实现步骤摘要】
—种无VOC环氧改性水基聚氨酯面漆及其制备方法
本专利技术涉及一种面漆及其制备方法，特别涉及一种无VOC环氧改性水基聚氨酯面漆及其制备方法。
技术介绍
聚氨酯涂料由于其优良的性能，在木器漆、建筑涂料、汽车漆等中得到了广泛的应用。溶剂型聚氨酯涂料虽具有优异的性能，但其含大量的有机挥发化合物(V0C)，易燃、对环境和人体造成很大的污染。而水性聚氨酯涂料将聚氨酯涂膜的附着力强、硬度高、耐磨蚀、耐化学品性等优点与水性涂料的低VOC含量相结合，在涂料工业中获得了广泛的应用。但水性聚氨酯涂料的性能尚有不足之处，主要表现在硬度、耐磨性、耐溶剂性和成本方面。聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液(PUA)可将聚氨酯(PU)的良好的物理机械性能、高光泽、耐寒性、耐有机溶剂等性能与聚丙烯酸酯(PA)的良好的耐候性、耐水性等性能有机结合起来，制得固含量高、成本低、性能优异的水性树脂。但传统PUA微乳液的制备方法，如共混法、种子乳液聚合法、互传网络聚合法、细乳液聚合法等，都使用了一定量的有机助溶剂以解决体系的溶解性和高黏度等问题。然而，有机溶剂的使用必然会影响涂料的应用效果，带来安全隐患，并造成环境污染,增加成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种固含量高、黏度适中，交联度增大，从而极大地改 善了涂膜的硬度、强度、柔韧性、耐水性、耐溶剂性等，所得水基聚氨酯面漆将具有优良的光泽均匀度、附着力、硬度、透明度、丰满度及手感等性能，且制备过程简单、安全，彻底摒弃了有机助溶剂的使用，得到了真正意义上的无VOC环境友好涂料的无VOC环氧改性水基聚氨酯面漆及其制备方法。本专利技术的无VOC环氧改性水基聚氨酯面漆，包括主剂和固化剂,其中主剂按质量份数包括80~95份环氧改性聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液、0.1~I流平剂、0.1~1份增稠剂、0.1~0.5份消泡剂和3~6份的十二醇酯；固化剂为主剂质量的10~40%的多硅羟基或多硅氧烷基化合物；本专利技术的制备方法如下:a.首先，向干燥反应器中加入25~85份惰性乙烯基类单体、20~40份聚合物多元醇、5~26份二异氰酸酯化合物、O~30份含羟基的环氧单体、0.3~1份三羟甲基丙烷、3~10份亲水扩链剂和O~0.3份催化剂，反应温度为70~85°C，反应时间为2~4小时；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种；b.其次，加入2~6份含活性氢的乙烯基单体进行封端，反应0.5~I小时，再将体系温度冷却至30~50°C，再加入2.3~7.2份的碱类成盐剂，中和反应20~30分钟，再加入60~200份水的溶液，搅拌分散10~20分钟，再升温至70~90°C ;所述碱类成盐剂为氨水、三乙胺中的一种；C.然后，在温度为70~90°C的条件下，按质量份数将0.3~3.3份引发剂溶于10~30份水中制成引发剂水溶液，按质量份数将10~50份惰性乙烯基类单体和O~30份含乙烯基的环氧功能单体混合得单体混合物，将引发剂水溶液和单体混合物从两侧在2~4小时内均匀滴入到反应器中，滴加完毕后，继续保温反应I~2小时，得环氧改性聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液；所述引发剂为双氧水、过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁基脒盐酸盐(V-50)中的一种；d.最后，按质量份数将80~95份的环氧改性聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液、0.1~I流平剂、0.1~1份增稠剂、0.1~0.5份消泡剂和3~6份的十二醇酯混合均匀后,再加入混合物质量10~40%的多硅羟基或多硅氧烷基化合物混合均匀得到无VOC环氧改性水基聚氨酯面漆。所述惰性乙烯基单体为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、苯乙烯、α -甲基苯乙烯中的一种或几种任意配比的混合物。所述聚合物多元醇为分子量介于1000~2000之间的聚己二酸己二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚四氢呋喃二醇中的一种或两种任意配比的混合物。所述二异氰酸 酯化合物为六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种任意配比的混合物。所述含羟基的环氧单体为酚基丙烷型环氧树脂即双酚A型环氧树脂、Ε55、Ε51、Ε44中的一种或几种任意配比的混合物。所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中一种或两种与二羟基丙磺酸钠、2-氨基乙基氨基乙磺酸钠、二氨基苯磺酸钠中的一种或两种以上任意配比的混合物。所述含活性氢的乙烯基单体为(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(羟甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸中的一种或两种任意配比的混合物。所述含乙烯基的环氧功能单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯、烯丙基缩水甘油醚、Y- (2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种任意配比的混合物。所述流平剂为德国BYK公司生产的BYK-300、ΒΥΚ-306、ΒΥΚ-310、ΒΥΚ-323中的一种或几种；所述增稠剂为陶氏化学公司生产的ASE-60、TT-935、RM-8W、RM-2020NRP中的一种或几种；所述消泡剂为德国BYK公司生产的BYK-034、BYK-035、BYK-037、BYK-038中的一种或几种；所述固化剂为碱性硅溶胶、正硅酸乙酯中的一种。本专利技术采用惰性乙烯基单体作为分散相以解决体系的溶解性和黏度问题，将环氧基功能基团引入到聚氨酯-聚丙烯酸酯高分子链上，在水溶性引发剂作用下引发聚合，得到环氧改性聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液。所制备微乳液的固含量高、黏度适中，环氧基的引入使得乳液涂膜的网络结构效应增强、交联度增大，从而极大地改善了涂膜的硬度、强度、柔韧性、耐水性、耐溶剂性等。故以该乳液作为成膜物质制备的水基聚氨酯面漆将具有优良的光泽均匀度、附着力、硬度、透明度、丰满度及手感等性能。加之，本专利技术以含多硅羟基的碱性硅溶胶或含多硅氧烷基的正硅酸乙酯为固化剂，避免了游离异氰酸酯单体的问题。本专利技术制备过程简单、安全，且彻底摒弃了有机助溶剂的使用，得到了真正意义上的无VOC环境友好涂料。本专利技术是以环氧改性的水性聚氨酯-聚丙烯酸酯乳液为成膜物质，以水为分散介质，以含多硅羟基的硅溶胶或多硅氧烷基的正硅酸乙酯为固化剂，配以各种环保无毒辅助助剂而成的装饰性涂料。本专利技术产品零游离TDI，无V0C，安全环保，涂膜清澈亮丽、透明度佳，具有优良的光泽均匀度、附着力、硬度、耐黄变性、丰满度和手感，同时还具有良好的装饰和保护性功能。本专利技术的聚氨酯面漆广泛适用于木制家具、胶合板、实木地板等各类木材制品表面的装饰和保护。【具体实施方式】实施例1:a.首先，向干燥反应器中加入40份惰性乙烯基类单体、30份聚合物多元醇、10份二异氰酸酯化合物、5份含羟基的环氧单体、0.5份三羟甲基丙烷、5份亲水扩链剂和0.05份催化剂，反应温度为70°C，反应时间为4小时；b.其次，加入3份含活性氢的乙烯基单体进行封端，反应0.5小时，再将体系温度冷却至50°C，再加入5份的碱类成盐剂，中和反应20分钟，再加入60份水的溶液，搅拌分散20分钟，再升温至70°C ；c.然后，在温度为70°C的条件下，按质量份数将0.3份引发剂溶于10份水中制成引发剂水溶液，将引发剂水溶液和10份惰性乙烯基类单体从两侧在2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种无VOC环氧改性水基聚氨酯面漆，其特征在于：包括主剂和固化剂，其中主剂按质量份数包括80～95份环氧改性聚氨酯?聚丙烯酸酯微乳液、0.1～1流平剂、0.1～1份增稠剂、0.1～0.5份消泡剂和3～6份的十二醇酯；固化剂为主剂质量的10～40%的多硅羟基或多硅氧烷基化合物。
【技术特征摘要】
1.一种无VOC环氧改性水基聚氨酯面漆，其特征在于:包括主剂和固化剂，其中主剂按质量份数包括80~95份环氧改性聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液、0.1~I流平剂、0.1~I份增稠剂、0.1~0.5份消泡剂和3~6份的十二醇酯；固化剂为主剂质量的10~40%的多硅羟基或多硅氧烷基化合物。2.一种无VOC环氧改性水基聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于: a.首先，向干燥反应器中加入25~85份惰性乙烯基类单体、20~40份聚合物多元醇、5~26份二异氰酸酯化合物、O~30份含羟基的环氧单体、0.3~1份三羟甲基丙烷、3~10份亲水扩链剂和O~0.3份催化剂，反应温度为70~85°C，反应时间为2~4小时； 所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二醋酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种； b.其次，加入2~6份含活性氢的乙烯基单体进行封端，反应0.5~I小时，再将体系温度冷却至30~50°C，再加入2.3~7.2份的碱类成盐剂，中和反应20~30分钟，再加入60~200份水的溶液，搅拌分散10~20分钟，再升温至70~90°C ; 所述碱类成盐剂为氨水、三乙胺中的一种； c.然后，在温度为70~90°C的条件下，按质量份数将0.3~3.3份引发剂溶于10~30份水中制成引发剂水溶液，按质量份数将10~50份惰性乙烯基类单体和O~30份含乙烯基的环氧功能单体混合得单体混合物，将引发剂水溶液和单体混合物从两侧在2~4小时内均匀滴入到反应器中，滴加完毕后，继续保温反应I~2小时，得环氧改性聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液； 所述引发剂为双氧水、过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁基脒盐酸盐(V-50)中的一种； d.最后，按质量份数将80~95份的环氧改性聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液、0.1~I流平剂、0.1~1份增稠剂、0.1~0.5份消泡剂和3~6份的十二醇酯混合均匀后,再加入混合物质量10~40%的多硅羟基或多硅氧烷基化合物混合均匀得到无VOC环氧改性水基聚氨酯面漆。3.根据权利要求2所述的无VOC环氧改性水基聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于:所述惰性乙烯基单体为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸正...
【专利技术属性】
技术研发人员：费贵强，陈宗明，王海花，牟静，朱科，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：
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