[發明專利]一種耐刮性水性聚氨酯涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 201010610479.2
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102559023A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 吳啟超;豐俊湘;任少東
• 申請（專利權）人: 佛山市天安塑料有限公司
• 主分類號: C09D175/04
• 分類號: C09D175/04;C09D7/12
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;顏希文

技術領域

本發明涉及化工技術領域，尤其涉及一種耐刮性水性聚氨酯涂料及其制備方法。

背景技術

汽車、家具等物件表面的涂膜在使用過程中容易受到沙石、洗滌或人為刮擦而損傷，導致光澤減弱、劃痕明顯，嚴重影響涂膜質量和美觀，因此，耐刮性成為衡量涂膜性能的一個重要指標。高的耐刮性意味著涂膜能使材料表面在較長時間內保持光澤及美觀，使裝飾材料使用壽命更長。

目前，提高耐刮性一般是選用硬度較高的樹脂以增加涂膜的硬度，或者加入納米無機粒子以改善涂膜的耐刮性。

其中，無機納米粒子由于粒徑小，表面積大，與聚合物混合能改善聚合物多方面的性能，因此受到了各行各業的廣泛研究使用。但由于納米粒子表面自由能大，粒子間容易團聚，從而損失一部份添加納米粒子應有的改善效果。

另外，通過片面的增加聚合物涂膜的硬度以提高涂膜的耐刮性，會由于硬度過高而導致涂膜延展性差，使得涂料適用范圍變窄。

發明內容

本發明實施例所要解決的技術問題在于，提供一種延展性好的耐刮性水性聚氨酯涂料及其制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明實施例提供了一種耐刮性水性聚氨酯涂料，其中，所述涂料的原料包括以下重量份：水性丙烯酸樹脂：20-50；固化劑：10-30；納米碳酸鈣：10-25；水性聚氨酯：20-50；反應性有機硅：1-5；共溶劑：1-3。

所述水性丙烯酸樹脂為含羥基的丙烯酸樹脂，固含量為40%-70%，粒徑為60-100nm。?

所述固化劑為多異氰酸酯，-NCO含量為15%-20%；所述水性聚氨酯為端基封閉的水性聚氨酯，固含量為10%-15%；所述反應性有機硅為羥基封端線性可反應硅氧烷；所述共溶劑包括乙二醇單醚、丙二醇單醚、異丙醇、丁醇及丁酮中的任一種或組合。

相應地，本發明實施例還提供了一種耐刮性水性聚氨酯涂料的制備方法，其中，所述涂料的原料包括以下重量份：水性丙烯酸樹脂：20-50；固化劑：10-30；納米碳酸鈣：10-25；水性聚氨酯：20-50；反應性有機硅：1-5；共溶劑：1-3；所述涂料的制備方法包括以下步驟：

（1）將所述共溶劑加入所述反應性有機硅中，得到有機硅溶液；

（2）將所述水性丙烯酸樹脂依次與納米碳酸鈣、水性聚氨酯、步驟（1）得到的有機硅溶液以及固化劑混合均勻，得到涂料。

優選地，所述水性丙烯酸樹脂為含羥基的丙烯酸樹脂，固含量為40%-70%，粒徑為60-100nm；所述固化劑為多異氰酸酯，-NCO含量為15%-20%；所述水性聚氨酯為端基封閉的水性聚氨酯，固含量為10%-15%；所述反應性有機硅為羥基封端線性可反應硅氧烷；所述共溶劑包括乙二醇單醚、丙二醇單醚、異丙醇、丁醇及丁酮中的任一種或組合。

本發明中選用納米碳酸鈣作為無機填料，納米碳酸鈣加入到水性聚合物中，容易分散均勻，能更好地產生納米效應。另外，納米碳酸鈣的莫氏硬度為3，比聚合物大，能夠提高聚合物硬度，實現抗刮性。在本發明中，采用硬組分與軟組分的混合，使得涂料實現硬而韌的性能，其中軟組分為端基封閉了的水性聚氨酯，硬組分為水性丙烯酸樹脂。制作過程中，將水性丙烯酸樹脂與納米碳酸鈣、水性聚氨酯、有機硅溶液以及固化劑多異氰酸酯攪拌均勻。由于端基封閉了的水性聚氨酯不會與多異氰酸酯發生反應，其分子本身的軟鏈段能夠很好的提高涂料的韌性；同時，組分中的有機硅可參與聚合物反應，使得部分鏈段與聚合物鏈段反應，改善聚合物表面性能，使附著力、硬度、固化速度等性能得到提高。攪拌均勻后將涂料在產品表面進行涂覆，最后經過70℃的干燥爐進行固化，其中硬組分水性丙烯酸樹脂以多異氰酸酯作為固化劑，在成膜固化時轉化為抗水性的堅韌的雙組份丙烯酸聚氨酯涂膜。需要注意的是，反應性有機硅在使用前需要用共溶劑進行溶解，使反應性有機硅與水混溶。

因此實施本發明，涂料固化后在基材表面形成的涂膜具有耐刮性及良好的延展性，外表潤滑。同時根據涂料用途的不同，可調配涂料的硬度與韌性比例，使用范圍廣泛，成本低。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明作進一步地詳細描述。

一種耐刮性水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述涂料的原料包括以下重量份：水性丙烯酸樹脂：20-50；固化劑：10-30；納米碳酸鈣：10-25；水性聚氨酯：20-50；反應性有機硅：1-5；共溶劑：1-3。

需要說明的是，本發明采用納米碳酸鈣作為無機填料。