[發明專利]一種無VOC高固含量水基環氧聚氨酯底漆及其制備方法

有效

• 申請號: 201310613850.4
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103666178A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 費貴強;朱科;王海花;牟靜;陳宗明
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C09D151/08
• 分類號: C09D151/08;C09D7/00;C08F290/06;C08G18/83;C08G18/67
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 蔡和平

技術領域

本發明涉及一種水性底漆的制備方法，特別涉及一種無VOC高固含量水基環氧聚氨酯底漆及其制備方法。

背景技術

水性聚氨酯（WPU）涂料是將聚氨酯（PU）涂料的涂膜硬度高、附著力強、耐磨性高、柔韌性好等優點與水性涂料的低揮發性有機物（VOC）相結合，已成為目前發展最快的涂料之一。但WPU涂料尚有不足之處，主要表現在硬度、耐磨性和耐溶劑性較溶劑型PU涂料差，干燥速度慢及成本高等方面。

近年來，被譽為“第三代聚氨酯”的聚氨酯-聚丙烯酸酯（PUA）因其具有的卓越優勢，在國內外涂料行業中逐漸成為熱點。PUA既具備PU的涂膜硬度高、附著力強、耐有機溶劑性等優點，又具有聚丙烯酸酯（PA）的機械強度高、耐候性、耐水性好等優點，PU與PA二者有機結合，使得聚合物性能得到明顯的改善，同時還降低了成本。但是PUA傳統的制備方法均使用了一定量的有機助溶劑如丙酮或N-甲基吡咯烷酮等以解決溶解性和黏度問題，有機溶劑不可避免地帶來安全隱患、造成環境污染且增加了成本。故完全杜絕有機溶劑，將WPU變成真正意義上的無VOC環境友好材料，同時提高硬度、耐磨性、耐溶劑性等涂膜性能并降低成本顯得愈加重要。因此，提供一種工藝簡單、成本合適、性能優異的環保水性漆及其制備方法成為該領域技術人員急待解決的問題之一。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術不足之處，提供一種制備過程簡單，且徹底摒棄了有機助溶劑的使用，環保無污染，達到真正意義上的環境友好的無VOC高固含量水基環氧聚氨酯底漆及其制備方法。

本發明的無VOC高固含量水基環氧聚氨酯底漆按質量份數包括75～90份環氧改性聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液，3～15份滑石粉，0.1～1份增稠劑，0.1～0.5份消泡劑，0.1～1份流平劑，0～1.5份分散劑和3～8份十二醇酯。

本發明的制備方法如下：

1）按質量份數向干燥反應器中加入15～65份乙烯基類單體、10～30份聚合物多元醇、3～16份多異氰酸酯化合物、0～20份含環氧基的功能單體、0.15～0.6份三羥甲基丙烷、4～15份親水擴鏈劑和0～0.15份催化劑在70～85℃，反應2～4小時得A；

2）按質量份數向A中加入1～4份含活性氫的乙烯基單體進行封端，反應0.5～1小時，再將體系溫度冷卻至20～40℃，再加入1.4～6份的堿類成鹽劑，中和反應20～30分鐘，再加入30～180份水，攪拌分散10～20分鐘，再升溫至70～90℃得B；

3）按質量份數將0.15～2份引發劑溶于10～20份水中得引發劑的水溶液，將5～30份乙烯基類單體和0～20份含環氧基的功能單體混合得到單體混合物，在70～90℃從干燥反應器兩側向B中加入引發劑的水溶液和單體混合物，在2～4小時內均勻滴入到干燥反應器中，滴加完畢后，繼續保溫反應1～2小時，得環氧改性聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液；

4）按質量份數將75～90份環氧改性聚氨酯-聚丙烯酸酯微乳液，3～15份滑石粉，0.1～1份增稠劑，0.1～0.5份消泡劑，0.1～1份流平劑，0～1.5份分散劑和3～8份十二醇酯混合均勻得無VOC高固含量水基環氧聚氨酯底漆。

所述的乙烯基單體為（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-甲基苯乙烯中的一種或一種以上任意配比的混合物。

所述的聚合物多元醇為分子量介于1000～2000之間的聚己二酸己二醇酯、聚己二酸丁二醇酯、聚己內酯二醇、聚碳酸酯二醇、聚四氫呋喃二醇中的一種或兩種任意配比的混合物。

所述的多異氰酸酯化合物為六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種或兩種任意配比的混合物。

所述的含環氧基的功能單體為甲基丙烯酸縮水甘油酯、烯丙基縮水甘油醚、γ-(2，3-環氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、二酚基丙烷型環氧樹脂E55、E51、E44中的一種或一種以上任意配比的混合物。

所述的親水擴鏈劑為二羥甲基丙酸、二羥甲基丁酸中一種或兩種與二羥基丙磺酸鈉、2-氨基乙基氨基乙磺酸鈉、二氨基苯磺酸鈉中的一種或兩種以上任意配比的混合物。

所述的催化劑為二月桂酸二丁基錫、二醋酸二丁基錫、辛酸亞錫中的一種，所述的堿類成鹽劑為氨水或三乙胺。

所述的含活性氫的乙烯基單體為（甲基）丙烯酸羥乙酯、（甲基）丙烯酸羥丙酯、（羥甲基）丙烯酰胺、（甲基）丙烯酸中的一種或兩種任意配比的混合物。