一种抗冲击抗撕裂水性涂料.pdf

本发明公开了一种抗冲击抗撕裂水性涂料，其原料按重量份包括：去离子水8-10，聚氨酯类增稠剂0.1-0.3，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.05-0.15，润湿剂Wet2650.1-0.3，聚丙烯酸铵2-4，钛白粉13-22，滑石粉8-12，二氧化硅8-12，改性聚氨酯乳液100-120，乙二醇单丁醚2-2.5，甲氧基丁醇1.5-2.5，乙二醇0.5-1.5，甲基异噻唑啉酮0.1-0.15，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.1-0.15，混合消泡剂0.3-0.5，流平剂0.3-0.5，聚硅氧烷高分子化合物0.2-0.3。本发明机械性能好、拉伸强度高、抗撕裂能力强，耐水性好。

1.  一种抗冲击抗撕裂水性涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：去离子水8-10份，聚氨酯类增稠剂0.1-0.3份，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.05-0.15份，润湿剂Wet2650.1-0.3份，聚丙烯酸铵2-4份，钛白粉13-22份，滑石粉8-12份，二氧化硅8-12份，改性聚氨酯乳液100-120份，乙二醇单丁醚2-2.5份，甲氧基丁醇1.5-2.5份，乙二醇0.5-1.5份，甲基异噻唑啉酮0.1-0.15份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.1-0.15份，混合消泡剂0.3-0.5份，流平剂0.3-0.5份，聚硅氧烷高分子化合物0.2-0.3份；
其中改性聚氨酯乳液的制备方法包括：按重量份在温度为100-120℃、压力为0.07-0.09MPa的干燥氮气环境中，将120-124份聚氧化丙烯二醇于放置0.9-1.1h后，再加入153-157份异氟尔酮二异氰酸酯、17.3-17.9份葡萄糖、2.5-3.5份催化剂T-9、2.2-2.6份催化剂T-12混合均匀，然后反应2-2.2h，反应温度为88-92℃，降温至38-42℃得到物料A；向物料A中加入8-12份一缩二乙二醇、23-27份二羟甲基丙酸、0.8-1.2份催化剂T-9、0.8-1.2份T-12混合均匀后，保温4.8-5.2h，保温温度为68-72℃，保温过程中加入36-40份丙酮，冷却至35℃以下得到预聚体；向预聚体中加15-19份三乙胺、2.5-3.5份乙二胺搅拌均匀后，再加入600-610份浓度为8-12wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液以4000-5000r/min的速度搅拌20-30min后，真空脱去丙酮得到改性聚氨酯乳液。

2.  根据权利要求1所述抗冲击抗撕裂水性涂料，其特征在于，聚氨酯类增稠剂、润湿剂Wet265、聚丙烯酸铵和2-氨基-2-甲基-1-丙醇的重量比为0.15-0.25：0.15-0.25：2.5-3.5：0.08-0.12。

3.  根据权利要求1或2所述抗冲击抗撕裂水性涂料，其特征在于，钛白粉、滑石粉和二氧化硅的重量比为15-20：9-11：9-11。

4.  根据权利要求1-3任一项所述抗冲击抗撕裂水性涂料，其特征在于，乙二醇单丁醚和甲氧基丁醇的重量比为2.2-2.3：1.8-2.2。

5.  根据权利要求1-4任一项所述抗冲击抗撕裂水性涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：去离子水8-10份，聚氨酯类增稠剂0.15-0.25份，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.08-0.12份，润湿剂Wet2650.15-0.25份，聚丙烯酸铵2.5-3.5份，钛白粉15-20份，滑石粉9-11份，二氧化硅9-11份，改性聚氨酯乳液105-115份，乙二醇单丁醚2.2-2.3份，甲氧基丁醇1.8-2.2份，乙二醇0.8-1.2份，甲基异噻唑啉酮0.12-0.13份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.12-0.13份，混合消泡剂0.35-0.45份，流平剂0.35-0.45份，聚硅氧烷高分子化合物0.22-0.28份。

6.  根据权利要求1-5任一项所述抗冲击抗撕裂水性涂料，其特征在于，混合消泡剂按重量份由20份有机硅类高效消泡剂Tego901W、30份二丙二醇丁醚、300份水、0.09份乳化剂DSB和0.8份乳化剂6100组成。

7.  根据权利要求1-6任一项所述抗冲击抗撕裂水性涂料，其特征在于，改性聚氨酯乳液的制备方法包括：按重量份在温度为105-115℃、压力为0.08MPa的干燥氮气环境中，将121-123份聚氧化丙烯二醇于放置0.9-1.1h后，再加入154-156份异氟尔酮二异氰酸酯、17.4-17.8份葡萄糖、2.8-3.2份催化剂T-9、2.3-2.5份催化剂T-12混合均匀，然后反应2-2.2h，反应温度为88-92℃，降温至38-42℃得到物料A；向物料A中加入9-11份一缩二乙二醇、24-26份二羟甲基丙酸、0.9-1.1份催化剂T-9、0.9-1.1份T-12混合均匀后，保温5h，保温温度为68-72℃，保温过程中加入37-39份丙酮，冷却至35℃以下得到预聚体；向预聚体中加16-18份三乙胺、2.8-3.2份乙二胺搅拌均匀后，再加入602-608份浓度为10wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液以4200-4800r/min的速 度搅拌22-28min后，真空脱去丙酮得到改性聚氨酯乳液。

一种抗冲击抗撕裂水性涂料
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，尤其涉及一种抗冲击抗撕裂水性涂料。
背景技术
聚氨酯(PU)指的是在分子主链中含氨基甲酸酯键的一类聚合物的统称，通常情况下由异氰酸酯和多元醇发生加聚反应生成。水性聚氨酯以水做分散体系代替了溶剂型聚氨酯中的有机溶剂，不仅环保无毒低能耗，而且因为分子链的物理化学结构保持不变，使得其在性能方面能够做到基本与溶剂型聚氨酯相媲美。但是水性聚氨酯由于亲水集团的引入和以水作为分散体系而导致其带来的耐水性较差。
水性涂料以水作溶剂，可以节省大量资源、消除了施工时火灾危险性、降低了对大气污染；对材质表面适应性好，涂层附着力强；涂装工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。但是耐水性和机械性能较差，因此限制了其使用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种抗冲击抗撕裂水性涂料，本发明机械性能好、拉伸强度高、抗撕裂能力强，耐水性好。
本发明提出的一种抗冲击抗撕裂水性涂料，其原料按重量份包括：去离子水8-10份，聚氨酯类增稠剂0.1-0.3份，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.05-0.15份，润湿剂Wet265 0.1-0.3份，聚丙烯酸铵2-4份，钛白粉13-22份，滑石粉8-12份，二氧化硅8-12份，改性聚氨酯乳液100-120份，乙二醇单丁醚2-2.5份，甲氧基丁醇1.5-2.5份，乙二醇0.5-1.5份，甲基异噻唑啉酮0.1-0.15份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.1-0.15份，混合消泡剂0.3-0.5份，流平剂0.3-0.5 份，聚硅氧烷高分子化合物0.2-0.3份；
其中改性聚氨酯乳液的制备方法包括：按重量份在温度为100-120℃、压力为0.07-0.09MPa的干燥氮气环境中，将120-124份聚氧化丙烯二醇于放置0.9-1.1h后，再加入153-157份异氟尔酮二异氰酸酯、17.3-17.9份葡萄糖、2.5-3.5份催化剂T-9、2.2-2.6份催化剂T-12混合均匀，然后反应2-2.2h，反应温度为88-92℃，降温至38-42℃得到物料A；向物料A中加入8-12份一缩二乙二醇、23-27份二羟甲基丙酸、0.8-1.2份催化剂T-9、0.8-1.2份T-12混合均匀后，保温4.8-5.2h，保温温度为68-72℃，保温过程中加入36-40份丙酮，冷却至35℃以下得到预聚体；向预聚体中加15-19份三乙胺、2.5-3.5份乙二胺搅拌均匀后，再加入600-610份浓度为8-12wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液以4000-5000r/min的速度搅拌20-30min后，真空脱去丙酮得到改性聚氨酯乳液。
优选地，聚氨酯类增稠剂、润湿剂Wet265、聚丙烯酸铵和2-氨基-2-甲基-1-丙醇的重量比为0.15-0.25：0.15-0.25：2.5-3.5：0.08-0.12。
优选地，钛白粉、滑石粉和二氧化硅的重量比为15-20：9-11：9-11。
优选地，乙二醇单丁醚和甲氧基丁醇的重量比为2.2-2.3：1.8-2.2。
优选地，其原料按重量份包括：去离子水8-10份，聚氨酯类增稠剂0.15-0.25份，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.08-0.12份，润湿剂Wet265 0.15-0.25份，聚丙烯酸铵2.5-3.5份，钛白粉15-20份，滑石粉9-11份，二氧化硅9-11份，改性聚氨酯乳液105-115份，乙二醇单丁醚2.2-2.3份，甲氧基丁醇1.8-2.2份，乙二醇0.8-1.2份，甲基异噻唑啉酮0.12-0.13份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.12-0.13份，混合消泡剂0.35-0.45份，流平剂0.35-0.45份，聚硅氧烷高分子化合物0.22-0.28份。
优选地，混合消泡剂按重量份由20份有机硅类高效消泡剂Tego901W、30份二丙二醇丁醚、300份水、0.09份乳化剂DSB和0.8份乳化剂6100组成。
优选地，改性聚氨酯乳液的制备方法包括：按重量份在温度为105-115℃、压力为0.08MPa的干燥氮气环境中，将121-123份聚氧化丙烯二醇于放置0.9-1.1h后，再加入154-156份异氟尔酮二异氰酸酯、17.4-17.8份葡萄糖、2.8-3.2份催化剂T-9、2.3-2.5份催化剂T-12混合均匀，然后反应2-2.2h，反应温度为88-92℃，降温至38-42℃得到物料A；向物料A中加入9-11份一缩二乙二醇、24-26份二羟甲基丙酸、0.9-1.1份催化剂T-9、0.9-1.1份T-12混合均匀后，保温5h，保温温度为68-72℃，保温过程中加入37-39份丙酮，冷却至35℃以下得到预聚体；向预聚体中加16-18份三乙胺、2.8-3.2份乙二胺搅拌均匀后，再加入602-608份浓度为10wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液以4200-4800r/min的速度搅拌22-28min后，真空脱去丙酮得到改性聚氨酯乳液。
上述制备改性聚氨酯乳液中得到的预聚体过程中，保温过程中可分18-20次加入丙酮。
本发明的制备方法如下：将去离子水、聚氨酯类增稠剂混合后，以450r/min的速度搅拌4min后，以1000r/min的速度搅拌，边搅拌边加入2-氨基-2-甲基-1-丙醇、混合消泡剂、流平剂、润湿剂Wet265、聚丙烯酸铵、甲基异噻唑啉酮和N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮，搅拌3min；然后以1600r/min的速度搅拌，边搅拌边加入钛白粉、滑石粉和二氧化硅，搅拌20min后，以500r/min的速度搅拌，边搅拌边加入改性聚氨酯乳液，搅拌3min，然后以1000r/min的速度搅拌，边搅拌边加入乙二醇单丁醚、甲氧基丁醇、乙二醇和聚硅氧烷高分子化合物，搅拌5min得到抗冲击抗撕裂水性涂料。
本发明选用葡萄糖对聚氨酯进行内交联，葡萄糖中的羟基可使聚氨酯内部 形成网络结构，可以增强本发明的耐水性、增加抗冲击、抗撕裂等机械强度；在葡萄糖交联聚氨酯的基础上，用γ-氨丙基三乙氧基硅烷对葡萄糖交联的聚氨酯进行改性，γ-氨丙基三乙氧基硅烷的一端与异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体分子的主链相接，端Si-O-R链伸展到基层表面，从而在改性聚氨酯材料中表现出有机硅的特性，另一方面在干燥成膜时，改性聚氨酯中硅氧烷水解、缩聚，使有机硅与聚氨酯链段之间形成互穿网络立体交联牢固的结构，与葡萄糖内部交联形成的网络结构相互作用，从而大大增加了本发明的耐水性、增加了抗冲击、抗撕裂等机械强度；聚硅氧烷高分子化合物可以增强不同底材与本发明之间的粘合性，从而相应提高本发明的涂饰性和附着力，同时带来耐水解及爽滑的感觉；润湿剂Wet265适用于水性聚氨酯，可以改善本发明的润湿性，同时还有消泡和平流的作用；流平剂可以增加本发明的平整性、透湿性、流平性；由有机硅类高效消泡剂Tego901W、二丙二醇丁醚、水、乳化剂DSB和乳化剂6100组成的混合消泡剂可以增加其与乳液的相容性，可以使混合消泡剂均匀的分散在乳液中，混合消泡剂的稳定性好，可以长时间起到消泡的作用增加本发明的表面光洁度；2-氨基-2-甲基-1-丙醇为pH调节剂，聚丙烯酸铵为分散剂，钛白粉、滑石粉和二氧化硅可以改善本发明的外观，增加机械强度；乙二醇单丁醚和甲氧基丁醇可以降低本发明的玻璃化温度，使本发明在较低温度下也可成膜；乙二醇为防冻剂，甲基异噻唑啉酮和N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮为防腐防霉剂，上述各种物质相互作用，可以增加本发明的机械强度；最终得到耐水高强度的水性涂料。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种抗冲击抗撕裂水性涂料，其原料按重量份包括：去离子水8份，聚氨酯类增稠剂0.3份，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.05份，润湿剂Wet265 0.3份，聚丙烯酸铵2份，钛白粉22份，滑石粉8份，二氧化硅12份，改性聚氨酯乳液100份，乙二醇单丁醚2.5份，甲氧基丁醇1.5份，乙二醇1.5份，甲基异噻唑啉酮0.1份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.15份，混合消泡剂0.3份，流平剂0.5份，聚硅氧烷高分子化合物0.2份；
混合消泡剂按重量份由20份有机硅类高效消泡剂Tego901W、30份二丙二醇丁醚、300份水、0.09份乳化剂DSB和0.8份乳化剂6100组成；
其中改性聚氨酯乳液的制备方法包括：按重量份在温度为120℃、压力为0.07MPa的干燥氮气环境中，将120份聚氧化丙烯二醇于放置0.9h后，再加入157份异氟尔酮二异氰酸酯、17.3份葡萄糖、3.5份催化剂T-9、2.2份催化剂T-12混合均匀，然后反应2h，反应温度为92℃，降温至42℃得到物料A；向物料A中加入8份一缩二乙二醇、27份二羟甲基丙酸、0.8份催化剂T-9、1.2份T-12混合均匀后，保温4.8h，保温温度为72℃，保温过程中加入36份丙酮，冷却至35℃以下得到预聚体；向预聚体中加19份三乙胺、2.5份乙二胺搅拌均匀后，再加入610份浓度为8wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液以4000r/min的速度搅拌30min后，真空脱去丙酮得到改性聚氨酯乳液。
实施例2
一种抗冲击抗撕裂水性涂料，其原料按重量份包括：去离子水10份，聚氨酯类增稠剂0.1份，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.15份，润湿剂Wet265 0.1份，聚丙烯酸铵4份，钛白粉13份，滑石粉12份，二氧化硅8份，改性聚氨酯乳液120份，乙二醇单丁醚2份，甲氧基丁醇2.5份，乙二醇0.5份，甲基异噻唑啉酮0.15份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.1份，混合消泡剂0.5份，流平剂 0.3份，聚硅氧烷高分子化合物0.3份；
其中改性聚氨酯乳液的制备方法包括：按重量份在温度为100℃、压力为0.09MPa的干燥氮气环境中，将124份聚氧化丙烯二醇于放置1.1h后，再加入153份异氟尔酮二异氰酸酯、17.9份葡萄糖、2.5份催化剂T-9、2.6份催化剂T-12混合均匀，然后反应2.2h，反应温度为88℃，降温至38℃得到物料A；向物料A中加入12份一缩二乙二醇、23份二羟甲基丙酸、1.2份催化剂T-9、0.8份T-12混合均匀后，保温5.2h，保温温度为68℃，保温过程中加入40份丙酮，冷却至35℃以下得到预聚体；向预聚体中加15份三乙胺、3.5份乙二胺搅拌均匀后，再加入600份浓度为12wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液以5000r/min的速度搅拌20min后，真空脱去丙酮得到改性聚氨酯乳液。
实施例3
一种抗冲击抗撕裂水性涂料，其原料按重量份包括：去离子水8.5份，聚氨酯类增稠剂0.25份，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.08份，润湿剂Wet265 0.25份，聚丙烯酸铵2.5份，钛白粉20份，滑石粉9份，二氧化硅11份，改性聚氨酯乳液105份，乙二醇单丁醚2.3份，甲氧基丁醇1.8份，乙二醇1.2份，甲基异噻唑啉酮0.12份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.13份，混合消泡剂0.35份，流平剂0.45份，聚硅氧烷高分子化合物0.22份；
混合消泡剂按重量份由20份有机硅类高效消泡剂Tego901W、30份二丙二醇丁醚、300份水、0.09份乳化剂DSB和0.8份乳化剂6100组成；
其中改性聚氨酯乳液的制备方法包括：按重量份在温度为115℃、压力为0.08MPa的干燥氮气环境中，将121份聚氧化丙烯二醇于放置0.95h后，再加入156份异氟尔酮二异氰酸酯、17.4份葡萄糖、3.2份催化剂T-9、2.3份催化剂T-12混合均匀，然后反应2.05h，反应温度为91℃，降温至41℃得到物料A； 向物料A中加入9份一缩二乙二醇、26份二羟甲基丙酸、0.9份催化剂T-9、1.1份T-12混合均匀后，保温5h，保温温度为71℃，保温过程中加入37份丙酮，冷却至35℃以下得到预聚体；向预聚体中加18份三乙胺、2.8份乙二胺搅拌均匀后，再加入608份浓度为10wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液以4200r/min的速度搅拌28min后，真空脱去丙酮得到改性聚氨酯乳液。
实施例4
一种抗冲击抗撕裂水性涂料，其原料按重量份包括：去离子水9.5份，聚氨酯类增稠剂0.15份，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.12份，润湿剂Wet265 0.15份，聚丙烯酸铵3.5份，钛白粉15份，滑石粉11份，二氧化硅9份，改性聚氨酯乳液115份，乙二醇单丁醚2.2份，甲氧基丁醇2.2份，乙二醇0.8份，甲基异噻唑啉酮0.13份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.12份，混合消泡剂0.45份，流平剂0.35份，聚硅氧烷高分子化合物0.28份；
其中改性聚氨酯乳液的制备方法包括：按重量份在温度为105℃、压力为0.08MPa的干燥氮气环境中，将123份聚氧化丙烯二醇于放置1.05h后，再加入154份异氟尔酮二异氰酸酯、17.8份葡萄糖、2.8份催化剂T-9、2.5份催化剂T-12混合均匀，然后反应2.15h，反应温度为89℃，降温至39℃得到物料A；向物料A中加入11份一缩二乙二醇、24份二羟甲基丙酸、1.1份催化剂T-9、0.9份T-12混合均匀后，保温5h，保温温度为69℃，保温过程中加入39份丙酮，冷却至35℃以下得到预聚体；向预聚体中加16份三乙胺、3.2份乙二胺搅拌均匀后，再加入602份浓度为10wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液以4800r/min的速度搅拌22min后，真空脱去丙酮得到改性聚氨酯乳液。
实施例5
一种抗冲击抗撕裂水性涂料，其原料按重量份包括：去离子水9份，聚氨 酯类增稠剂0.2份，2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.1份，润湿剂Wet265 0.2份，聚丙烯酸铵3份，钛白粉17.5份，滑石粉10份，二氧化硅10份，改性聚氨酯乳液110份，乙二醇单丁醚2.25份，甲氧基丁醇2份，乙二醇1份，甲基异噻唑啉酮0.125份，N-辛基-4-异噻唑啉-3-酮0.125份，混合消泡剂0.4份，流平剂0.4份，聚硅氧烷高分子化合物0.25份；
混合消泡剂按重量份由20份有机硅类高效消泡剂Tego901W、30份二丙二醇丁醚、300份水、0.09份乳化剂DSB和0.8份乳化剂6100组成；
其中改性聚氨酯乳液的制备方法包括：按重量份在温度为110℃、压力为0.08MPa的干燥氮气环境中，将122份聚氧化丙烯二醇于放置1h后，再加入155份异氟尔酮二异氰酸酯、17.6份葡萄糖、3份催化剂T-9、2.4份催化剂T-12混合均匀，然后反应2.1h，反应温度为90℃，降温至40℃得到物料A；向物料A中加入10份一缩二乙二醇、25份二羟甲基丙酸、1份催化剂T-9、1份T-12混合均匀后，保温5h，保温温度为70℃，保温过程中加入38份丙酮，冷却至35℃以下得到预聚体；向预聚体中加17份三乙胺、3份乙二胺搅拌均匀后，再加入605份浓度为10wt％的γ-氨丙基三乙氧基硅烷溶液以4500r/min的速度搅拌25min后，真空脱去丙酮得到改性聚氨酯乳液。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。