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CN119177077B - 一种水性聚氨酯面漆及其制备方法和应用 - Google Patents

一种水性聚氨酯面漆及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种水性聚氨酯面漆及其制备方法和应用，所述水性聚氨酯面漆，A组分包括：羟基丙烯酸分散体40‑65份、水5‑20份、消泡剂0.1‑0.5份、润湿分散剂1‑5份、流平剂0.3‑0.6份、流变控制助剂0.4‑1份、颜料10‑15份、填料10‑20份；B组分包括：油性聚异氰酸酯固化剂20‑30份、水性聚异氰酸酯固化剂20‑30份、助溶剂40‑60份；油性聚异氰酸酯固化剂为芳香族聚异氰酸酯固化剂，水性聚异氰酸酯固化剂为脂肪族聚异氰酸酯固化剂；C组分包括：羟乙基乙二胺和/或N,N'‑双(2‑羟乙基)乙二胺。本发明面漆漆膜平整光滑、具有较高的硬度、耐冲击强度和优异的耐腐蚀性。

Description

一种水性聚氨酯面漆及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种水性聚氨酯面漆及其制备方法和应用。
背景技术
水性涂料的湿碰湿喷涂工艺因能缩短涂装周期而受到了广泛关注，但对于适用于湿碰湿喷涂工艺的涂料仍存在较多的问题。
因湿碰湿喷涂工艺是在上道漆膜未完全干透的状态下直接喷涂下道涂料，此施工方式通常会引起面漆表面的质量下降，例如产生失光、痱子等漆膜缺陷。并且漆膜的附着力、耐候性和耐腐蚀性等性能不佳。
为解决聚氨酯面漆在湿碰湿工艺中容易产生失光、痱子等弊病，通常采用含位阻基团的水性羟基丙烯酸乳液作为树脂部分。但采用含位阻基团的水性羟基丙烯酸乳液不仅会增加树脂组分的成本，还会因位阻基团的空间占据大、相互排斥作用强而显著降低树脂组分与固化剂组分的相容性。为改善相容性，通常需要额外使用金属盐催化剂对油性聚异氰酸酯固化剂进行催化转化，又增加了工艺的复杂性及控制难度。同时油性聚异氰酸酯固化剂直接应用于水性聚氨酯涂料中，因油性聚异氰酸酯固化剂在水相中相容性不佳，又会导致漆膜光泽降低甚至出现返粗的问题，对漆膜性能及外观产生较大的负面影响。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足和缺陷，从而提供一种漆膜外观优良、硬度与耐冲击强度高、耐腐蚀性佳、VOC含量低的水性聚氨酯面漆及其制备方法和应用。
为了解决上述问题：
本发明提供了一种水性聚氨酯面漆，包括A组分、B组分和C组分；
所述A组分以重量份数计，包括如下原料：羟基丙烯酸分散体40-65份、水5-20份、消泡剂0.1-0.5份、润湿分散剂1-5份、流平剂0.3-0.6份、流变控制助剂0.4-1份、颜料10-15份、填料10-20份；
所述B组分以重量份数计，包括如下原料：油性聚异氰酸酯固化剂20-30份、水性聚异氰酸酯固化剂20-30份、助溶剂40-60份；
所述油性聚异氰酸酯固化剂为芳香族聚异氰酸酯固化剂，所述水性聚异氰酸酯固化剂为脂肪族聚异氰酸酯固化剂；
所述C组分包括：羟乙基乙二胺和/或N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺。
当C组分为羟乙基乙二胺和N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺时，两者的质量比为1：1。
优选地，所述油性聚异氰酸酯固化剂与水性聚异氰酸酯固化剂的质量比为（0.6-1.5）：1，进一步优选为（0.8-1.2）：1；所述A组分与B组分的质量比为（3-5）：1；所述C组分与A组分的质量比为（0.02-0.1）：1。
优选地，所述羟基丙烯酸分散体包括Bayhydrol A 2470、仕全兴6470和BayhydrolA 2601中的一种或多种。
在一种可选的实施方式中，所述羟基丙烯酸分散体的固含量为43%-48%。在聚氨酯面漆体系中，采用的羟基丙烯酸分散体的固含量越高，成膜性能越好，干燥速度越快，漆膜厚度越厚，有利于形成致密、均匀的漆膜。但固含量过高会导致施工难度增加。采用的羟基丙烯酸分散体的固含量越低，成膜性能越差，干燥速度越慢，漆膜厚度越薄，难以形成致密、均匀的漆膜，可能导致漆膜硬度、耐磨性下降。为了保证漆膜的均匀性和致密性，提高漆膜的硬度，本发明中的羟基丙烯酸分散体的固含量为43%-48%。
在一种可选的实施方式中，所述羟基丙烯酸分散体的羟基含量为3.5%-4%。当采用的羟基丙烯酸分散体的羟基含量降低时，会降低水性聚氨酯面漆的交联密度，进而降低漆膜硬度；采用的羟基丙烯酸分散体的羟基含量越高，有利于异氰酸酯固化剂中的异氰基与羟基充分反应，形成更多的交联点，提高漆膜的交联密度和硬度，进而使得漆膜更加致密、坚硬，有助于提高漆膜的耐磨性和抗划伤性。但过高的羟基含量可能导致漆膜干燥过程中产生气泡、针眼等缺陷，降低耐介质性能。羟基含量在3.5%-4%时，羟基丙烯酸分散体具有良好的耐溶剂性、耐水性和良好的颜料润湿性能。
优选地，所述润湿分散剂包括含颜料亲和基团的共聚物分散剂和有机硅润湿分散剂；所述含颜料亲和基团的共聚物分散剂和有机硅润湿分散剂的质量比为（1-10）：1；所述流变控制助剂包括聚氨酯增稠剂和气相二氧化硅；所述聚氨酯增稠剂和气相二氧化硅的质量比为1：（1-1.5）。
在一种可选的实施方式中，所述气相二氧化硅的粒径为100-300nm。其纳米粒径和表面特性使其具有触变性，能够在剪切力作用下改变粘度，有助于涂料的施工和流平。
优选地，所述含颜料亲和基团的共聚物分散剂包括HY-755和/或SDJ8002；所述有机硅润湿分散剂包括HTK-4011、Momentive Silwet L-77、TEGO Wet 270和Efka 3777中的一种或多种；所述聚氨酯增稠剂包括RHEOLATE 299、Rheovis PU1190、Vesmody U300和RM-8W中的一种或多种；所述气相二氧化硅包括R972、R812和R974中的一种或多种。
当有机硅润湿分散剂的种类为两种时，两者的质量比为2：1。例如，当有机硅润湿分散剂为TEGO Wet 270和Efka 3777时，TEGO Wet 270和Efka 3777的质量比为2：1。
当聚氨酯增稠剂的种类为两种时，两者的质量比为3：2。例如，当聚氨酯增稠剂为RHEOLATE 299和聚氨酯增稠剂RM-8W时，RHEOLATE 299和RM-8W的质量比为3：2。
当气相二氧化硅的种类为两种时，两者的质量比为1：1。例如，当气相二氧化硅为R972和R974时，R972和R974的质量比为1：1。
优选地，所述芳香族聚异氰酸酯固化剂包括TL-75E、TT-150B、N-75和DesmodurL75A CN中的一种或多种；所述脂肪族聚异氰酸酯固化剂包括PT-3100、Bayhydur 401-70和S-208中的一种或多种；所述消泡剂为有机硅类水性消泡剂；所述流平剂为有机硅类流平剂；所述助溶剂为沸点190-225℃的有机溶剂。
上述助溶剂的沸点为25℃、101.325kPa条件下的沸点。
当脂肪族聚异氰酸酯固化剂的种类为两种时，两者的质量比为1：1。例如，当脂肪族聚异氰酸酯固化剂为Bayhydur 401-70和S-208时，Bayhydur 401-70和S-208的质量比为1：1。
优选地，所述有机硅类水性消泡剂包括TEGO Foamex 810、TEGO Airex 901 W、TEGO Airex 902 W和TEGO Foamex 825中的一种或多种；所述有机硅类流平剂包括LAG-8000、BYK-348、BY-9315和OFX-0400中的一种或多种；所述有机溶剂包括二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、丙二醇二醋酸酯、二乙二醇乙醚乙酸酯和二乙二醇乙醚中的一种或多种；所述颜料包括钛白粉、有机橙、酞菁蓝、碳黑、氧化铁红和氧化铁黄中的一种或多种；所述填料包括沉淀硫酸钡、滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉和云母氧化铁粉中的一种或多种。
当有机硅类水性消泡剂的种类为两种时，两者的质量比为1：1。例如，当有机硅类水性消泡剂为TEGO Airex 902 W和TEGO Foamex 825时，TEGO Airex 902 W和TEGO Foamex825的质量比为1：1。
当有机硅类流平剂的种类为两种时，两者的质量比为1：1。例如，当有机硅类流平剂为BY-9315和OFX-0400时，BY-9315和OFX-0400的质量比为1：1。
当有机溶剂的种类为两种时，两者的质量比为5：6。例如，当有机溶剂为丙二醇二醋酸酯和二乙二醇乙醚时，丙二醇二醋酸酯和二乙二醇乙醚时的质量比为5：6。
当填料的种类为两种时，两者的质量比为1：1。例如，当填料为高岭土和云母粉时，高岭土和云母粉的质量比为1：1。
本发明还提供了所述的水性聚氨酯面漆的制备方法，包括下列制备步骤：
（1）将水、润湿分散剂、消泡剂、填料、颜料、流变控制助剂、羟基丙烯酸分散体、流平剂，混合搅拌，得到A组分；
（2）向A组分中加入C组分和B组分，混合搅拌，制得水性聚氨酯面漆。
步骤（1）中的具体步骤包括：
S1.将水、含颜料亲和基团的共聚物分散剂混合，搅拌，随后加入消泡剂，调节搅拌转速，继续搅拌，得到混合料；
S2.向混合料中加入填料、颜料和气相二氧化硅，搅拌均匀后，研磨，得到浆料；
S3.向浆料中加入羟基丙烯酸分散体、有机硅润湿分散剂、流平剂和聚氨酯增稠剂，混合搅拌，得到A组分。
优选地，步骤S1中，所述搅拌的时间为10-20min，调节搅拌转速后，搅拌的转速为500-1000r/min，所述继续搅拌的时间为15-30min；含颜料亲和基团的共聚物分散剂的加入量为0.5-4.5份。
优选地，步骤S2中，所述浆料的细度＜20µm，气相二氧化硅的加入量为0.2-0.5份。
优选地，所述A组分的粘度为70-80KU。
步骤（2）中的具体步骤包括：向A组分中加入C组分，搅拌均匀后，加入B组分，搅拌均匀，制得水性聚氨酯面漆；
首先将A组分与C组分搅拌均匀后再添加B组分，有利于C组分与羟基丙烯酸分散体与聚异氰酸酯固化剂充分接触，增强A组分与B组分的相容性。
所述B组分的制备方法包括：
将水性聚异氰酸酯固化剂、油性聚异氰酸酯固化剂和助溶剂，混合搅拌，即得B组分。
本发明还提供了上述所述的水性聚氨酯面漆或由上述所述的水性聚氨酯面漆的制备方法制得的水性聚氨酯面漆在湿碰湿喷涂工艺中的应用。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供了一种水性聚氨酯面漆，包括A组分、B组分和C组分；
所述A组分以重量份数计，包括如下原料：羟基丙烯酸分散体40-65份、水5-20份、消泡剂0.1-0.5份、润湿分散剂1-5份、流平剂0.3-0.6份、流变控制助剂0.4-1份、颜料10-15份、填料10-20份；所述B组分以重量份数计，包括如下原料：油性聚异氰酸酯固化剂20-30份、水性聚异氰酸酯固化剂20-30份、助溶剂40-60份；所述油性聚异氰酸酯固化剂为芳香族聚异氰酸酯固化剂，所述水性聚异氰酸酯固化剂为脂肪族聚异氰酸酯固化剂；所述C组分包括：羟乙基乙二胺和/或N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺。
在本发明中，油性聚异氰酸酯固化剂为芳香族聚异氰酸酯固化剂，水性聚异氰酸酯固化剂为脂肪族聚异氰酸酯固化剂。芳香族聚异氰酸酯固化剂与脂肪族聚异氰酸酯固化剂复配使用，减少了易受紫外线影响的分子结构，避免了漆膜长期暴露于阳光、空气等环境中受自然因素的侵蚀而发生老化或变黄的现象。能够保持涂层的外观形貌及稳定性。
本发明C组分包括：羟乙基乙二胺和/或N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺。通常情况下，羟乙基乙二胺或N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺作为环氧树脂的固化剂使用。而在本发明体系中，将两者作为交联剂，由于羟乙基乙二胺、N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺结构中既具有氨基又具有羟基，因此具有较强的极性。一方面，分子中的氨基和羟基能够与羟基丙烯酸分散体和聚异氰酸酯固化剂中的极性基团相互作用，降低羟基丙烯酸分散体和聚异氰酸酯固化剂的界面张力，有助于羟基丙烯酸分散体和聚异氰酸酯固化剂相互融合，从而提高羟基丙烯酸分散体和聚异氰酸酯固化剂之间的相容性。另一方面，在固化过程中参与交联反应，形成额外的交联点，促进交联网格的形成，提高漆膜的交联密度，从而提高面漆的耐水性、耐腐蚀性和耐老化性。另外，在水性聚氨酯面漆中，通常采用添加pH调节剂增强涂料的稳定性，但选择不当容易影响使用效果及漆膜性能，而羟乙基乙二胺和N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺，两者都能够有效调控涂料的pH值，避免了涂料在储存期间或使用过程中出现分层、沉淀、凝胶等不良现象，增强了涂料的稳定性。
本发明通过添加C组分，显著改善了A组分与B组分以及面漆与底漆的相容性，不仅避免了漆膜在干燥过程中出现相分离，进而产生橘皮、漆膜不平整、消光等外观的缺陷，还改善了漆膜的交联密度和固化程度，提高了漆膜的硬度和抗冲击强度，改善了漆膜的耐腐蚀性及耐久性。另外，C组分替代了常规的pH调节剂，能够有效调控涂料的pH值，增强了涂料的稳定性，其高沸点不易挥发的性质，还降低了VOC。
在C组分的作用下，芳香族的油性聚异氰酸酯固化剂与脂肪族水性聚异氰酸酯固化剂复配后，能够均匀的分散到水性体系中，与羟基丙烯酸分散体形成交联结构紧密的涂层。有效阻挡酸、碱、盐等各种化学物质的侵蚀，能够使漆膜具有良好的耐水性及耐化学品性。固化后的涂层还具有较高的硬度和韧性，不易出现破裂、剥落等问题，延长了涂层的使用寿命。
2.本发明进一步限定了，油性聚异氰酸酯固化剂与水性聚异氰酸酯固化剂的质量比为（0.6-1.5）：1。当油性聚异氰酸酯固化剂应用于水性聚氨酯涂料中，由于油性聚异氰酸酯固化剂与羟基丙烯酸分散体的交联度低且与水相的相容性较差，导致漆膜光泽低，面漆与底漆之间出现咬底的现象，影响漆膜性能及外观；当水性聚异氰酸酯固化剂应用于水性聚氨酯涂料后虽然VOC含量低，但是面漆固化成膜后，漆膜表面残留的亲水性的基团会降低漆膜表面的耐水性。本发明通过复配特定比例的油性聚异氰酸酯固化剂与水性聚异氰酸酯固化剂，提高了对底材的附着力，增加了水性聚氨酯面漆的疏水性，缓和了羟基丙烯酸分散体与聚异氰酸酯固化剂之间的反应速率，延长了羟基丙烯酸分散体与聚异氰酸酯固化剂之间的交联反应时长，继而延长了漆膜开放时间，为底漆提供了水分挥发通道，避免了漆膜痱子、失光等漆病，保证了固化效果和漆膜性能的稳定性。
本发明进一步限定了，C组分与A组分的质量比为（0.02-0.1）：1。使本发明提供的水性聚氨酯面漆中A组分与B组分以及面漆与底漆具有合适的相容性，避免了面漆在干燥过程中因出现相分离导致的漆膜质量下降，同时还通过参与固化过程，改善了漆膜的交联密度和固化程度，提高了漆膜的硬度和抗冲击强度。
3.本发明进一步限定了，润湿分散剂包括含颜料亲和基团的共聚物分散剂和有机硅润湿分散剂。与其他润湿分散剂相比，含颜料亲和基团的共聚物分散剂能够特异性地吸附在颜料颗粒表面，通过其分子链上的亲水基团和亲油基团，有效改善颜料颗粒在液体中的润湿性和分散性。有机硅润湿分散剂通过优异的表面活性，进一步降低液体表面张力，促进颜料颗粒的均匀分散。
本发明进一步限定了，含颜料亲和基团的共聚物分散剂和有机硅润湿分散剂的质量比为（1-10）：1。在该配比下，两者复配使用能够有效地防止颜料颗粒在分散过程中的团聚和沉降，提高分散体系的稳定性和均匀性；并且能够提升涂料的光泽度和着色力，减少涂装过程中的浮色、发花和鱼眼等缺陷，延长涂料的储存期限，改善涂料的性能。
本发明进一步限定了，流变控制助剂包括聚氨酯增稠剂和气相二氧化硅。聚氨酯增稠剂通过分子链的缠绕和交联，形成三维网状结构，从而增加体系的粘度。气相二氧化硅，会增加液体体系的屈服值，使颜填料的移动能力下降，从而防止颜料和填料的沉降。
聚氨酯增稠剂与气相二氧化硅复配后，能够综合提升涂料的粘度、流动性和触变性，保证漆膜的一次施工厚度和均匀性。
本发明进一步限定了，聚氨酯增稠剂和气相二氧化硅的质量比为1：（1-1.5）。在该配比下，聚氨酯增稠剂与气相二氧化硅复配后，聚氨酯增稠剂的三维网络结构与气相二氧化硅的颗粒填充效应相结合，能够进一步增强涂料的稠度和粘度，调节涂料的流变性和触变性。
4.本发明进一步限定了，消泡剂为有机硅类水性消泡剂。与羟基丙烯酸分散体和聚异氰酸酯固化剂体系有较好的相容性，低表面张力的特性能够充分发挥消泡、抑泡的作用。
本发明进一步限定了，助溶剂为沸点190-225℃的有机溶剂，高沸点的有机溶剂通过其低挥发的特性，能够维持涂料在储存和施工过程中的稳定性。通过延长漆膜开放时间，减少因溶剂挥发导致漆膜性能的下降。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
本发明提供了一种水性聚氨酯面漆，包括A组分、B组分和C组分：
A组分原料以重量份数计，包括：40份羟基丙烯酸分散体Bayhydrol A 2601、5份水、0.1份有机硅类水性消泡剂TEGO Foamex 810、0.5份含颜料亲和基团的共聚物分散剂SDJ8002、0.5份有机硅润湿分散剂HTK-4011、0.3份有机硅类流平剂LAG-8000、0.2份聚氨酯增稠剂RHEOLATE 299、0.2份气相二氧化硅R972、10份氧化铁黄（颜料）、10份滑石粉（填料）。
B组分原料以重量份数计，包括：20份芳香族聚异氰酸酯固化剂TL-75E、20份脂肪族聚异氰酸酯固化剂PT-3100、40份二丙二醇丁醚（有机溶剂）。
C组分为羟乙基乙二胺。
A组分与B组分的质量比为3：1；C组分与A组分的质量比为0.02：1。
上述水性聚氨酯面漆的制备方法，包括：
（1）将水、含颜料亲和基团的共聚物分散剂SDJ8002加入分散罐中混合，搅拌15min，随后加入有机硅类水性消泡剂TEGO Foamex 810，调节转速800r/min，继续搅拌25min，得到混合料；
向混合料中加入滑石粉（填料）、氧化铁黄（颜料）和气相二氧化硅R972、搅拌均匀后，转入研磨机，研磨，得到细度＜20μm的浆料；
向浆料中加入羟基丙烯酸分散体Bayhydrol A 2601、有机硅润湿分散剂HTK-4011、有机硅类流平剂LAG-8000和聚氨酯增稠剂RHEOLATE 299，混合搅拌，得到A组分，所述A组分的粘度为70KU；
在分散罐中加入脂肪族聚异氰酸酯固化剂PT-3100、芳香族聚异氰酸酯固化剂TL-75E和二丙二醇丁醚（有机溶剂），混合搅拌，得到B组分；
（2）向A组分中添加羟乙基乙二胺（C组分）搅拌均匀后，添加B组分，搅拌均匀，制得所述水性聚氨酯面漆。
实施例2
本发明提供了一种水性聚氨酯面漆，包括A组分、B组分和C组分：
A组分原料以重量份数计，包括：50份羟基丙烯酸分散体仕全兴6470、10份水、0.3份有机硅类水性消泡剂TEGO Foamex 810、4.5份含颜料亲和基团的共聚物分散剂HY-755、0.5份有机硅润湿分散剂HTK-4011、0.5份有机硅类流平剂LAG-8000、0.5份聚氨酯增稠剂RHEOLATE 299、0.5份气相二氧化硅R972、13份氧化铁黄（颜料）、15份沉淀硫酸钡（填料）。
B组分原料以重量份数计，包括：24份芳香族聚异氰酸酯固化剂N-75、30份脂肪族聚异氰酸酯固化剂PT-3100、50份丙二醇二醋酸酯（有机溶剂）。
C组分为羟乙基乙二胺。
A组分与B组分的质量比为4：1；C组分与A组分的质量比为0.04：1。
上述水性聚氨酯面漆的制备方法，包括：
（1）将水、含颜料亲和基团的共聚物分散剂HY-755加入分散罐中混合，搅拌15min，随后加入有机硅类水性消泡剂TEGO Foamex 810，调节转速800r/min，继续搅拌25min，得到混合料；
向混合料中加入沉淀硫酸钡（填料）、氧化铁黄（颜料）和气相二氧化硅R972、搅拌均匀后，转入研磨机，研磨，得到细度＜20μm的浆料；
向浆料中加入羟基丙烯酸分散体仕全兴6470、有机硅润湿分散剂HTK-4011、有机硅类流平剂LAG-8000和聚氨酯增稠剂RHEOLATE 299，混合搅拌，得到A组分，所述A组分的粘度为78KU；
在分散罐中加入脂肪族聚异氰酸酯固化剂PT-3100、芳香族聚异氰酸酯固化剂N-75和丙二醇二醋酸酯（有机溶剂），混合搅拌，得到B组分；
（2）向A组分中添加羟乙基乙二胺（C组分）搅拌均匀后，添加B组分，搅拌均匀，制得所述水性聚氨酯面漆。
实施例3
本发明提供了一种水性聚氨酯面漆，包括A组分、B组分和C组分：
A组分原料以重量份数计，包括：65份羟基丙烯酸分散体仕全兴6470、20份水、0.5份有机硅类水性消泡剂TEGO Foamex 810、3.5份含颜料亲和基团的共聚物分散剂HY-755、0.5份有机硅润湿分散剂HTK-4011、0.3份有机硅类流平剂BY-9315、0.3份有机硅类流平剂OFX-0400、0.3份聚氨酯增稠剂RHEOLATE 299、0.2份聚氨酯增稠剂RM-8W、0.5份气相二氧化硅R974、15份酞菁蓝（颜料）、10份的高岭土（填料）、10份云母粉（填料）。
B组分原料以重量份数计，包括：30份芳香族聚异氰酸酯固化剂TL-75E、25份脂肪族聚异氰酸酯固化剂S-208、60份二乙二醇乙醚乙酸酯（有机溶剂）。
C组分为N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺。
A组分与B组分的质量比为5：1；C组分与A组分的质量比为0.1：1。
上述水性聚氨酯面漆的制备方法，包括：
（1）将水、含颜料亲和基团的共聚物分散剂HY-755加入分散罐中混合，搅拌15min，随后加入有机硅类水性消泡剂TEGO Foamex 810，调节转速1000r/min，继续搅拌25min，得到混合料；
向混合料中加入高岭土（填料）、云母粉（填料）、酞菁蓝（颜料）和气相二氧化硅R974，搅拌均匀后，转入研磨机，研磨，得到细度＜20μm的浆料；
向浆料中加入羟基丙烯酸分散体仕全兴6470、有机硅润湿分散剂HTK-4011、有机硅类流平剂BY-9315、有机硅类流平剂OFX-0400、聚氨酯增稠剂RHEOLATE 299和聚氨酯增稠剂RM-8W，混合搅拌，得到A组分，所述A组分的粘度为80KU；
在分散罐中加入脂肪族聚异氰酸酯固化剂S-208、芳香族聚异氰酸酯固化剂TL-75E和二乙二醇乙醚乙酸酯（有机溶剂），混合搅拌，得到B组分；
（2）向A组分中添加N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺（C组分）搅拌均匀后，添加B组分，搅拌均匀，制得所述水性聚氨酯面漆。
实施例4
本发明提供了一种水性聚氨酯面漆，包括A组分、B组分和C组分：
A组分原料以重量份数计，包括：45份羟基丙烯酸分散体仕全兴6470、10份水、0.2份有机硅类水性消泡剂TEGO Airex 901 W、1份含颜料亲和基团的共聚物分散剂HY-755、0.1份有机硅润湿分散剂Momentive Silwet L-77、0.4份有机硅类流平剂BYK-348、0.2份聚氨酯增稠剂Vesmody U300、0.3份气相二氧化硅R812、13份钛白粉（颜料）、10份碳酸钙（填料）。
B组分原料以重量份数计，包括：30份芳香族聚异氰酸酯固化剂TT-150B、20份脂肪族聚异氰酸酯固化剂Bayhydur 401-70、45份二丙二醇甲醚（有机溶剂）。
C组分原料：羟乙基乙二胺50份、N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺50份。
A组分与B组分的质量比为3.5：1；C组分与A组分的质量比为0.03：1。
上述水性聚氨酯面漆的制备方法，包括：
（1）将水、含颜料亲和基团的共聚物分散剂HY-755加入分散罐中混合，搅拌20min，随后加入有机硅类水性消泡剂TEGO Airex 901 W，调节转速500r/min，继续搅拌30min，得到混合料；
向混合料中加入碳酸钙（填料）、钛白粉（颜料）和气相二氧化硅R812、搅拌均匀后，转入研磨机，研磨，得到细度＜20μm的浆料；
向浆料中加入羟基丙烯酸分散体仕全兴6470、有机硅润湿分散剂MomentiveSilwet L-77、有机硅类流平剂BYK-348和聚氨酯增稠剂Vesmody U300，混合搅拌，得到A组分，所述A组分的粘度为75KU；
在分散罐中加入脂肪族聚异氰酸酯固化剂Bayhydur 401-70、芳香族聚异氰酸酯固化剂TT-150B和二丙二醇甲醚（有机溶剂），混合搅拌，得到B组分；
（2）向A组分中添加羟乙基乙二胺（C组分）和N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺（C组分）搅拌均匀后，添加B组分，搅拌均匀，制得所述水性聚氨酯面漆。
实施例5
本发明提供了一种水性聚氨酯面漆，包括A组分、B组分和C组分：
A组分原料以重量份数计，包括：55份羟基丙烯酸分散体Bayhydrol A 2470、15份水、0.2份有机硅类水性消泡剂TEGO Airex 902 W、0.2份有机硅类水性消泡剂TEGO Foamex825、2.4份含颜料亲和基团的共聚物分散剂HY-755、0.2份有机硅润湿分散剂TEGO Wet270、0.1份有机硅润湿分散剂Efka 3777、0.5份有机硅类流平剂LAG-8000、0.2份聚氨酯增稠剂Rheovis PU1190、0.1份气相二氧化硅R972、0.1份气相二氧化硅R974、15份钛白粉（颜料）、20份沉淀硫酸钡（填料）。
B组分原料以重量份数计，包括：20份芳香族聚异氰酸酯固化剂Desmodur L75ACN、15份脂肪族聚异氰酸酯固化剂Bayhydur 401-70、15份脂肪族聚异氰酸酯固化剂S-208、25份丙二醇二醋酸酯（有机溶剂）、30份二乙二醇乙醚（有机溶剂）。
C组分为羟乙基乙二胺。
A组分与B组分的质量比为4.5：1；C组分与A组分的质量比为0.08：1。
上述水性聚氨酯面漆的制备方法，包括：
（1）将水、含颜料亲和基团的共聚物分散剂HY-755加入分散罐中混合，搅拌10min，随后加入有机硅类水性消泡剂TEGO Foamex 825、有机硅类水性消泡剂TEGO Airex 902 W，调节转速1000r/min，继续搅拌15min，得到混合料；
向混合料中加入沉淀硫酸钡（填料）、钛白粉（颜料）、气相二氧化硅R972和气相二氧化硅R974、搅拌均匀后，转入研磨机，研磨，得到细度＜20μm的浆料；
向浆料中加入羟基丙烯酸分散体Bayhydrol A 2470、有机硅润湿分散剂TEGO Wet270、有机硅润湿分散剂Efka 3777、有机硅类流平剂LAG-8000和聚氨酯增稠剂RheovisPU1190，混合搅拌，得到A组分，所述A组分的粘度为72KU；
在分散罐中加入脂肪族聚异氰酸酯固化剂Bayhydur 401-70、脂肪族聚异氰酸酯固化剂S-208、芳香族聚异氰酸酯固化剂Desmodur L75A CN和丙二醇二醋酸酯（有机溶剂）、二乙二醇乙醚（有机溶剂），混合搅拌，得到B组分；
（2）向A组分中添加羟乙基乙二胺（C组分）搅拌均匀后，添加B组分，搅拌均匀，制得所述水性聚氨酯面漆。
对比例1
本对比例提供了一种水性聚氨酯面漆，与实施例2的区别在于，将羟基丙烯酸分散体仕全兴6470替换为相同用量的羟基丙烯酸分散体YWH6030；不添加脂肪族聚异氰酸酯固化剂PT-3100，将芳香族聚异氰酸酯固化剂N-75的用量调整为54份。
其中，羟基丙烯酸分散体YWH6030的固含量为40±2%、羟基含量为3.0%。
对比例2
本对比例提供了一种水性聚氨酯面漆，与实施例2的区别在于，C组分为N,N-二甲基乙醇胺。
对比例3
本对比例提供了一种水性聚氨酯面漆，与实施例2的区别在于，未添加有机硅润湿分散剂HTK-4011和气相二氧化硅R972。且将含颜料亲和基团的共聚物分散剂HY-755的用量调整至5份，聚氨酯增稠剂RHEOLATE 299的用量调整至1份。
对比例4
本对比例提供了一种水性聚氨酯面漆，与实施例2的区别在于，将芳香族聚异氰酸酯固化剂N-75替换为等用量的脂肪族聚异氰酸酯HT100。
测试例
“湿碰湿”喷涂施工流程：市面常规水性环氧底漆喷涂50-60µm，在通风良好的环境下（温湿度符合水性漆施工）自然干燥20-30min，漆膜达到表干状态，覆涂实施例1-5与对比例1-4的水性聚氨酯面漆，自然干燥20-30min后，进入80℃烤箱，烘烤30min，得到不同的样品。
所述市面常规水性环氧底漆为ZD800(W)。
将上述样品按照HG/T 4761-2014 水性聚氨酯涂料和工程机械具体要求进行测试，每项测试的检测标准及合格指标如表1所示。每项测试的结果如表2所示。
表1 测试的检测标准及合格指标
表2 每项性能测试结果
由表1和表2可知，本发明提供的水性聚氨酯面漆，各项性能均满足HG/T 4761-2014的具体要求。并且在湿碰湿喷涂施工后，漆膜平整光滑、丰满度高，漆膜具有高的硬度、高耐冲击强度、高附着力以及优异的耐腐蚀性和耐久性，具备长期防护作用，同时漆膜VOC含量较低。
对比实施例2与对比例1发现，油性聚异氰酸酯固化剂与水性聚异氰酸酯固化剂混拼后与本发明中羟基丙烯酸分散体进行交联固化，提高了漆膜对底材的附着力，制备的面漆在湿碰湿工艺下具备良好的外观状态，且硬度、抗冲击强度、耐腐蚀性、耐人工气候老化性能突出，可满足对长期暴晒下工程机械的漆膜光泽和色差保持率。
对比实施例2与对比例2发现，C组分的加入不仅避免了漆膜不平整、消光等外观缺陷，还提高了漆膜的硬度和抗冲击强度，改善了漆膜的耐腐蚀性及耐水性、耐盐雾性、耐人工气候老化性，降低了VOC。
对比实施例2与对比例3发现，通过复配的润湿分散剂及复配的流变控制助剂，提高了涂料的光泽度，改善了防流挂性、耐腐蚀性。
对比实施例2与对比例4发现，芳香族的油性聚异氰酸酯固化剂与脂肪族的水性聚异氰酸酯固化剂复配后，漆膜具有较好的附着力、柔韧性、耐水性、耐盐雾性、耐人工气候老化性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围。

Claims (7)

1.一种水性聚氨酯面漆，其特征在于，包括A组分、B组分和C组分；
所述A组分以重量份数计，由如下原料组成：羟基丙烯酸分散体40-65份、水5-20份、消泡剂0.1-0.5份、润湿分散剂1-5份、流平剂0.3-0.6份、流变控制助剂0.4-1份、颜料10-15份、填料10-20份；所述羟基丙烯酸分散体包括Bayhydrol A 2470、仕全兴6470和BayhydrolA 2601中的一种或多种；所述润湿分散剂包括含颜料亲和基团的共聚物分散剂和有机硅润湿分散剂；所述含颜料亲和基团的共聚物分散剂和有机硅润湿分散剂的质量比为（1-10）：1；所述流变控制助剂包括聚氨酯增稠剂和气相二氧化硅；所述聚氨酯增稠剂和气相二氧化硅的质量比为1：（1-1.5）；
所述B组分以重量份数计，由如下原料组成：油性聚异氰酸酯固化剂20-30份、水性聚异氰酸酯固化剂20-30份、助溶剂40-60份；所述油性聚异氰酸酯固化剂包括TL-75E、TT-150B、N-75和Desmodur L75A CN中的一种或多种；所述水性聚异氰酸酯固化剂包括PT-3100、Bayhydur 401-70和S-208中的一种或多种；
所述C组分为羟乙基乙二胺和/或N,N'-双(2-羟乙基)乙二胺；
所述油性聚异氰酸酯固化剂与水性聚异氰酸酯固化剂的质量比为（0.6-1.5）：1；
所述A组分与B组分的质量比为（3-5）：1；
所述C组分与A组分的质量比为（0.02-0.1）：1。
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述含颜料亲和基团的共聚物分散剂包括HY-755和/或SDJ8002；
所述有机硅润湿分散剂包括HTK-4011、Momentive Silwet L-77和TEGO Wet 270中的一种或多种；
所述聚氨酯增稠剂包括RHEOLATE 299、Rheovis PU1190、Vesmody U300和RM-8W中的一种或多种；
所述气相二氧化硅包括R972、R812和R974中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述消泡剂为有机硅类水性消泡剂；
所述流平剂为有机硅类流平剂；
所述助溶剂为二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、丙二醇二醋酸酯、二乙二醇乙醚乙酸酯和二乙二醇乙醚中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述有机硅类水性消泡剂包括TEGO Foamex 810、TEGO Airex 901 W、TEGO Airex 902 W和TEGO Foamex 825中的一种或多种；
所述有机硅类流平剂包括LAG-8000、BYK-348、BY-9315和OFX-0400中的一种或多种；
所述颜料包括钛白粉、有机橙、酞菁蓝、碳黑、氧化铁红和氧化铁黄中的一种或多种；
所述填料包括沉淀硫酸钡、滑石粉、碳酸钙、高岭土、云母粉和云母氧化铁粉中的一种或多种。
5.权利要求1-4任一项所述的水性聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，包括下列制备步骤：
（1）将水、润湿分散剂、消泡剂、填料、颜料、流变控制助剂、羟基丙烯酸分散体、流平剂，混合搅拌，得到A组分；
（2）向A组分中依次加入C组分和B组分，混合搅拌，制得水性聚氨酯面漆。
6.根据权利要求5所述的水性聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，所述A组分的粘度为70-80KU。
7.权利要求1-4任一项所述的水性聚氨酯面漆在湿碰湿喷涂工艺中的应用。
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