CN111978811A - 水性单组份清面漆涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种水性单组份清面漆涂料，以所述水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：70‑85％水性丙烯酸改性聚氨酯分散体；1.8‑10％去离子水；5‑20％石英浆料；1‑2％硅烷偶联剂；6‑9％成膜助剂；0.5‑1％消泡剂；0.2‑0.6％润湿流平剂；0.5‑1％增稠剂；使制备得到的水性单组份清面漆涂料硬度高、耐水性强、耐热性强，不易出现热杯印的问题，扩大了水性单组份清面漆涂料的适用性。

Description

水性单组份清面漆涂料及其制备方法

技术领域

本申请属于涂料技术领域，尤其涉及一种水性单组份清面漆涂料及其制备方法。

背景技术

随着经济发展迅速，人们的室内装修及家具处理越来越讲究“环保”性质，因此在涂料使用方面，水性涂料越来越受到青睐。

水性涂料是涂料市场上一种比较新型的涂料，水性涂料相对于溶剂性油漆涂料，具有以下特点：(1)水性涂料以水作溶剂，节省大量资源；水性涂料消除了施工时火灾危险性；降低了对大气污染；水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，可以大大改善作业环境条件。(2)水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工；水性涂料对材质表面适应性好，涂层附着力强。(3)水性涂料涂装工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。(4)水性涂料电泳涂膜均匀、平整、展平性好；内腔、焊缝、棱角、棱边部位都能涂上一定厚度的涂膜，有很好的防护性。可见，水性涂料具有优异的特点，本应得到广泛的应用，但是，水性涂料同样具有一些缺陷限制了其使用的广泛性。

其中，水性涂料蒸发潜热较大，即受到温度及湿度的影响较大，特别是用于家具表面的清面漆涂料，硬度不够，耐热性、耐水性较差，当使用过程中经常倒开水、喝热茶、热咖啡会遇到家具被热杯子烫下杯印的情况，非常影响美观，进而限制了水性单组份清面漆涂料的应用。

发明内容

本申请的目的在于提供一种水性单组份清面漆涂料及其制备方法，旨在解决现有技术中水性单组份清面漆涂料强度低、耐热性、耐水性较差，易出现热杯印的问题。

为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：

第一方面，本申请提供一种水性单组份清面漆涂料，以所述水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

第二方面，本申请提供一种水性单组份清面漆涂料的制备方法，包括如下步骤：

称取水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂各组分；

将所述水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、所述去离子水、所述石英浆料、所述硅烷偶联剂、所述成膜助剂、所述消泡剂、所述润湿流平剂及所述增稠剂进行混料处理得到所述水性单组份清面漆涂料。

本申请第一方面提供的水性单组份清面漆涂料，以水性丙烯酸改性聚氨酯分散体为基体材料，其中，水性丙烯酸改性聚氨酯分散体为采用硬丙烯酸酯及无机硅对水性聚氨酯进行改性处理得到的“核壳”结构的基体材料，该基体材料通过采用硬丙烯酸酯和无机硅进行改性处理，使其具有较高的硬度及耐热、耐水性能；进一步，水性丙烯酸改性聚氨酯分散体与石英浆料和硅烷偶联剂复配，采用硅烷偶联剂对石英浆料进行包裹，硅烷偶联剂提供的羟基与石英浆料表面的羟基结合合，疏水端与水性丙烯酸改性聚氨酯分散体结合形成交联三维网状结构，有利于提高水性单组份清面漆涂料的强度，并且能够降低水性丙烯酸改性聚氨酯分散体的表面张力，增强水性单组份清面漆涂料的疏水性；同时协同成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂各组分，能够进一步提高水性单组份清面漆涂料的高硬度、高耐水及高耐热性，使制备得到的水性单组份清面漆涂料不易出现热杯印的问题，扩大了水性单组份清面漆涂料的适用性。

本申请第二方面提供的水性单组份清面漆涂料的制备方法，该制备方法为将各组分混合均匀进行分散处理，即可得到水性单组份清面漆涂料，该制备方法简单方便，不需要大型仪器设备，适用性广泛。

具体实施方式

为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。

应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

术语“第一“、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

本申请实施例第一方面提供一种水性单组份清面漆涂料，以水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

本申请第一方面提供的水性单组份清面漆涂料，以水性丙烯酸改性聚氨酯分散体为基体材料，其中，水性丙烯酸改性聚氨酯分散体为采用硬丙烯酸酯及无机硅对水性聚氨酯进行改性处理得到的“核壳”结构的基体材料，该基体材料通过与石英浆料和硅烷偶联剂复配，有利于形成交联的网状结构，提高水性单组份清面漆涂料的表面张力，进一步协同其他组分，提高水性单组份清面漆涂料的高硬度、高耐水及高耐热性，使制备得到的水性单组份清面漆涂料不易出现热杯印的问题，扩大了水性单组份清面漆涂料的适用性。

具体的，水性单组份清面漆涂料包括70～85wt％的水性丙烯酸改性聚氨酯分散体。其中，水性丙烯酸改性聚氨酯分散体为采用硬丙烯酸酯及无机硅对水性聚氨酯进行改性处理得到的“核壳”结构的基体材料，一方面，采用硬丙烯酸酯对水性聚氨酯进行改性，能够提高水性聚氨酯的硬度、耐水性、耐热性以及柔韧性；另一方面，采用无机烷对对水性聚氨酯进行改性，降低水性聚氨酯表面的张力，同时能够增强水性单组份清面漆涂料的疏水性，有利于解决家具涂料易出现热杯印的问题。优选的，水性丙烯酸改性聚氨酯分散体选自展辰新材公司自主研发的水性丙烯酸改性聚氨酯分散体。

在本发明具体实施例中，以水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，水性丙烯酸改性聚氨酯分散体的具体添加量选自70wt％、72wt％、76wt％、78wt％、80wt％、82wt％、84wt％、85wt％。

具体的，水性单组份清面漆涂料包括5-20wt％石英浆料；石英浆料的主要成分为二氧化硅，硬度较大，添加石英浆料有利于提高水性单组份清面漆涂料的硬度。在本发明具体实施例中，以水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，石英浆料的具体添加量选自5wt％、10wt％、15wt％、20wt％。

优选的，石英浆料选自纳米级石英浆料，提供纳米级石英浆料目的是为了保证提供较小粒径的奖励，避免得到的水性单组份清面漆易结块，导致不利于使用。

进一步优选的，纳米级石英料浆选自微巨公司A系列纳米级石英料浆的至少一种。

具体的，水性单组份清面漆涂料包括1-2wt％硅烷偶联剂；提供硅烷偶联剂与石英浆料协同作用，进而与水性丙烯酸改性聚氨酯分散体复配使用，其中硅烷偶联剂对石英浆料进行包覆处理，处理过程中，硅烷偶联剂的羟基与二氧化硅表面的羟基结合，硅烷偶联剂的疏水端与水性丙烯酸改性聚氨酯分散体结合，形成了稳定的交联网格结构，进一步提高水性单组份清面漆涂料的强度，并且能够降低水性丙烯酸改性聚氨酯分散体的表面张力，增强水性单组份清面漆涂料的疏水性。在本发明具体实施例中，以水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，硅烷偶联剂的具体添加量选自1wt％、1.2wt％、1.4wt％、1.6wt％、1.8wt％、2wt％。

优选的，所硅烷偶联剂选自钛酸酯偶联剂、KH550、KH560的至少一种。

具体的，水性单组份清面漆涂料包括6～9wt％成膜助剂，添加成膜助剂能够有利于提高水性单组份清面漆涂料的漆膜形成，大大提高涂料的成膜性能。在本发明具体实施例种，成膜助剂的添加量选自6wt％、6.5wt％、7wt％、7.5wt％、8wt％、8.5wt％、9wt％。

优选的，成膜助剂包括二丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚的至少一种。

具体的，水性单组份清面漆涂料包括0.5～1wt％消泡剂，添加消泡剂能够降低水性单组份清面漆涂料的表面张力，有利于提高该涂料的疏水性，同时还能进一步防止泡沫的形成。在本发明具体实施例中，消泡剂的添加量选自0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％。

优选的，消泡剂选自BYK024、BYK028、Tego 810、Tego 902W的至少一种。

具体的，水性单组份清面漆涂料包括0.2～0.6wt％润湿流平剂，添加润湿流平剂能够降低水性单组份清面漆涂料表面的张力，能够提高涂料的润湿性；同时能够保持较好的防缩孔性能，能够有力地增加表面地滑爽及耐划伤性能。

优选的，润湿流平剂选自BYK349、BYK333、Tego4100的至少一种。

具体的，水性单组份清面漆涂料包括0.5～1wt％增稠剂，在水性单组份清面漆涂料中加入增稠剂，可以有效改变涂料体系的流体特性，使储存时能够提高涂料的粘度、抑制涂料的分离，同时也能保证在进行涂覆的时候降低其粘度，并在涂覆后提高涂膜的粘度，防止粘膜出现流挂现象。在本发明具体实施例中，增稠剂的添加量选自0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％。

优选的，增稠剂选自缔合型聚氨酯增稠剂，缔合型聚氨酯增稠剂是水性涂料用的增稠剂，能够提高体系的粘度，有利于应用于水性单组份清面漆涂料的使用。进一步优选的，缔合型聚氨酯增稠剂选自明凌PUR40、明凌PUR44、罗门哈斯RM-8W的至少一种。

具体的，水性单组份清面漆涂料包括1.8-10％去离子水，提供去离子水能够更好地将各组分进行混合。

本申请实施例第二方面提供一种水性单组份清面漆涂料的制备方法，包括如下步骤：

S01.称取水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂各组分；

S02.将水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂进行混料处理，得到水性单组份清面漆涂料。

本申请第二方面提供的水性单组份清面漆涂料的制备方法，该制备方法为将各组分混合均匀进行分散处理，并控制分散处理得到的颗粒粒度较小，即可得到水性单组份清面漆涂料，该制备方法简单方便，不需要大型仪器设备，适用性广泛。

具体的，在上述步骤S01中，称取水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂各组分，各组分的添加量及具体的种类如上，为了节约篇幅，此处不再进行赘述。

具体的，在上述步骤S02中，将水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂进行混料处理的步骤中，于2000～2500rpm的条件下进行混料处理，得到第一混合物。

进一步，控制第一混合物的细度为1～30μm，得到水性单组份清面漆涂料，控制水性单组份清面漆涂料的粒径较细，有利于在使用过程中提高涂膜的效果。

下面结合具体实施例进行说明。

实施例1

水性单组份清面漆涂料

以水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

其中，水性丙烯酸改性聚氨酯分散体选自展辰公司的水性丙烯酸改性聚氨酯分散体；

石英浆料选自微臣的A3；

硅烷偶联剂选自KH560；

成膜助剂选自DPnB和DPM的混合物，其中，DPnB与DPM的的添加量分别为0.4wt％和0.3wt％；

消泡剂选自Tego902W；

润湿流平剂选自BYK349；

增稠剂选自PUR44和RM-8W的混合物，其中，PUR44和RM-8W的的添加量分别为0.4wt％和0.3wt％。

水性单组份清面漆涂料的制备方法

按照实施例1的水性单组份清面漆涂料，称取水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂各组分；

将水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂于转速2000rpm的条件下进行混料处理得到第一混合物，控制第一混合物的细度为30μm，得到水性单组份清面漆涂料。

实施例2

水性单组份清面漆涂料

以水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

其中，水性丙烯酸改性聚氨酯分散体选自展辰公司的水性丙烯酸改性聚氨酯分散体；

石英浆料选自微臣的A3；

硅烷偶联剂选自KH560；

成膜助剂选自DPnB和DPM的混合物，其中，DPnB与DPM的添加量分别为0.4wt％和0.4wt％；

消泡剂选自Tego902W；

润湿流平剂选自BYK333；

增稠剂选自PUR44和RM-8W的混合物，其中，PUR44和RM-8W的添加量分别为0.5wt％和0.3wt％。

水性单组份清面漆涂料的制备方法

按照实施例1的水性单组份清面漆涂料，称取水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂各组分；

将水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂于转速2000rpm的条件下进行混料处理得到第一混合物，控制第一混合物的细度为25μm，得到水性单组份清面漆涂料。

对比例1

水性单组份清面漆涂料

以水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

其中，水性丙烯酸改性聚氨酯分散体选自展辰公司的水性丙烯酸改性聚氨酯分散体；

成膜助剂选自DPnB和DPM的混合物，其中，DPnB与DPM的添加量分别为0.4wt％和0.3wt％；

消泡剂选自Tego902W；

润湿流平剂选自BYK349；

增稠剂选自PUR44和RM-8W的混合物，其中，PUR44和RM-8W的添加量分别为0.4wt％和0.3wt％。

水性单组份清面漆涂料的制备方法

按照实施例1的水性单组份清面漆涂料，称取水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂各组分；

将水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂于转速2000rpm的条件下进行混料处理得到第一混合物，控制第一混合物的细度为25μm，得到水性单组份清面漆涂料。

对比例2

水性单组份清面漆涂料

以水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

其中，水性丙烯酸改性聚氨酯分散体选自市售的水性丙烯酸改性聚氨酯分散体；

石英浆料选自微臣的A3；

硅烷偶联剂选自KH560；

成膜助剂选自DPnB和DPM的混合物，其中，DPnB与DPM的添加量分别为0.4wt％和0.3wt％；

消泡剂选自Tego902W；

润湿流平剂选自BYK349；

增稠剂选自PUR44和RM-8W的混合物，其中，PUR44和RM-8W的添加量分别为0.4wt％和0.3wt％。

水性单组份清面漆涂料的制备方法

按照实施例1的水性单组份清面漆涂料，称取水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂各组分；

将水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂于转速2000rpm的条件下进行混料处理得到第一混合物，控制第一混合物的细度为25μm，得到水性单组份清面漆涂料。

对比例3

水性单组份清面漆涂料

以水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

其中，水性丙烯酸改性聚氨酯分散体选自市售的水性丙烯酸改性聚氨酯分散体；

石英浆料选自微臣的A3；

硅烷偶联剂选自KH560；

成膜助剂选自DPnB和DPM的混合物，其中，DPnB与DPM的添加量分别为0.4wt％和0.3wt％；

消泡剂选自Tego902W；

润湿流平剂选自BYK349；

增稠剂选自PUR44和RM-8W的混合物，其中，PUR44和RM-8W的添加量分别为0.4wt％和0.3wt％。

水性单组份清面漆涂料的制备方法

按照实施例1的水性单组份清面漆涂料，称取水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂各组分；

将水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂于转速2000rpm的条件下进行混料处理得到第一混合物，控制第一混合物的细度为25μm，得到水性单组份清面漆涂料。

性能分析：

将实施例1～2和对比例1～3提供的水性单组份清面漆涂料涂覆在具有UV底漆的木板上进行喷涂，喷涂得到厚度为150um/m²于50℃的条件下进行加速干燥48h后，进行耐液性以及耐热水杯印等性能进行测试，测试结果如表1所示：对比例1与实施例1区别在于没有使用石英浆料、硅烷偶联剂体系，在耐热杯印中效果中，对比例1的效果较差不是很理想；

对比例2采用了市面普通高硬度PUA分散体与石英浆料、硅烷偶联剂体系，与实施例1、实施例2进行对比，对比例2的硬度提升明显，在耐杯印测试中印记明显，进行2小时的耐热杯印处理还出现发白的现象、印记明显；

对比例3采用了市面普通高硬度PUA分散体且未添加石英浆料、硅烷偶联剂体系，与实施例1、实施例2对比，对比例3的硬度差一些，于质量浓度为50％的乙醇进行处理，其印记明显，耐醇效果较差；进行2小时的耐热杯印处理还出现发白的现象、印记明显，且难以恢复。

可以看出，采用了本发明制备方法的实施例1、2硬度达到了极高的效果，强度较高，耐热性、耐水性较好，不会出现热杯印的问题。

表1

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水性单组份清面漆涂料，其特征在于，以所述水性单组份清面漆涂料的总重量为100％计，包括如下重量百分含量的下列组分：

2.根据权利要求1所述的水性单组份清面漆涂料，其特征在于，所述石英浆料选自纳米级石英浆料。

3.根据权利要求2所述的水性单组份清面漆涂料，其特征在于，所述纳米级石英料浆选自微巨公司A系列纳米级石英料浆的至少一种。

4.根据权利要求1所述的水性单组份清面漆涂料，其特征在于，所述所硅烷偶联剂选自钛酸酯偶联剂、KH550、KH560的至少一种。

5.根据权利要求1～4任一所述的水性单组份清面漆涂料，其特征在于，所述成膜助剂包括二丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚的至少一种。

6.根据权利要求1～4任一所述的水性单组份清面漆涂料，其特征在于，所述消泡剂选自BYK024、BYK028、Tego 810、Tego 902W的至少一种。

7.根据权利要求1～4任一所述的水性单组份清面漆涂料，其特征在于，所述润湿流平剂选自BYK349、BYK333、Tego4100的至少一种。

8.根据权利要求1～4任一所述的水性单组份清面漆涂料，其特征在于，所述增稠剂选自缔合型聚氨酯增稠剂。

9.根据权利要求8所述的水性单组份清面漆涂料，其特征在于，所述缔合型聚氨酯增稠剂选自明凌PUR40、明凌PUR44、罗门哈斯RM-8W的至少一种。

10.一种权利要求1～9任一所述的水性单组份清面漆涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

称取水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、去离子水、石英浆料、硅烷偶联剂、成膜助剂、消泡剂、润湿流平剂及增稠剂各组分；

将所述水性丙烯酸改性聚氨酯分散体、所述去离子水、所述石英浆料、所述硅烷偶联剂、所述成膜助剂、所述消泡剂、所述润湿流平剂及所述增稠剂进行混料处理，得到所述水性单组份清面漆涂料。