一种高硬度的水性聚氨酯涂料及其制备方法技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高硬度的水性聚氨酯涂料及其制备方
法。
背景技术
在经济竞争和环境问题的双重驱动下，涂料化学正向高性能、低VOC方向发展。有
机涂层赋予底材颜色、光泽等所需的艺术特性，保护基材免受环境的破坏，例如：湿度、辐
射、生物侵蚀以及机械和化学破坏。无论对于室内或室外应用，涂层的质量、基材的特性、涂
层与基材的界面性质、环境的腐蚀程度均影响基材的寿命。以金属的防腐涂料为例，它通过
涂层隔离基材与环境，而且通过化学反应延缓外界自然腐蚀。为了提高涂膜特性，降低有机
溶剂排放所造成的环境污染，在涂料界掀起了技术革新。溶剂型涂料虽然价格较低，但环境
污染严重，新的技术革命要求环境友好型涂料，因此，水基涂料、高固体涂料、粉末固化涂
料、辐射涂料近些年发展迅速。
水性聚氨酯涂料具有无毒、无味、不污染环境、安全环保的特点，正在逐步取代传
统的溶剂型涂料。但是，目前已有的水性聚氨酯涂料普遍硬度不高。
发明内容
解决的技术问题：本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种高硬度的水性
聚氨酯涂料及其制备方法
技术方案：一种高硬度的水性聚氨酯涂料，包括A组分、B组分和C组分，其中，A组分
的原料以重量份计包括：长链烷基超硬水性PU树脂50-60份、金红石型钛白粉20-25份、纳米
硫酸钡2-5份、增硬陶瓷粉添加剂0-3份、纳米二氧化硅分散体0.1-0.3份、分散剂0.2-0.4
份、消泡剂1 0.1-0.2份、消泡剂2 0.1-0.2份、流平剂0.1-0.2份、润湿剂0.1-0.2份、中和剂
0.2-0.5份、水性紫外光吸收剂0.4-0.8份、水性聚酰胺蜡浆2-4份、防霉杀菌剂0.2-0.4份、
去离子水11.2-12.7份、成膜助剂1-2份；B组分为亲水型异氰酯固化剂；C组分为水性聚氨酯
交联剂。
进一步地，所述A组分还包括聚丙烯酸钠0.05-0.1份和/或阳离子聚丙烯酰胺
0.05-0.1份。
上述高硬度的水性聚氨酯涂料的制备方法，是将A组分、B组分和C组分按20：2：1的
配比调漆，其中A组分由以下步骤制备得到：
步骤1，将去离子水、分散剂、成膜助剂混合，搅拌，得到混合物A；
步骤2，在混合物A中加入金红石型钛白粉、纳米硫酸钡、水性聚酰胺蜡浆、纳米二
氧化硅分散体、增硬陶瓷添加剂，搅拌，研磨至细度达到20μm以下，得到混合物B；
步骤3，在混合物B中加入长链烷基超硬水性PU树脂，搅拌，得到混合物C；
步骤4，在搅拌条件下将消泡剂、润湿剂、流平剂、水性紫外光吸收剂、防霉杀菌剂
加至混合物C中，分散，加入中和剂，即得。
进一步地，步骤1中搅拌条件是300-400rpm、5-10min。
进一步地，步骤2中搅拌条件是400-600rpm、5-10min。
进一步地，步骤3中搅拌条件是400-600rpm、15-20min。
进一步地，步骤4中搅拌速度为400-600rpm，分散条件是400-600rpm、15-20min。
进一步地，步骤2中还需要加入聚丙烯酸钠0.05-0.1份。
进一步地，步骤4中还需要加入阳离子聚丙烯酰胺0.05-0.1份。
有益效果：本发明提供的水性聚氨酯涂料的漆膜硬度可达到4.5H、耐水性达到
1500小时、耐酸碱性达到720小时、耐磨性小于0.002g，具有干速快、高硬度、高韧性、高耐
磨、防流挂性好的特点。
具体实施方式
以下实施例采用的原料如下：
长链烷基超硬水性PU树脂(908安庆优投)
金红石型钛白粉(706杜邦)
纳米硫酸钡(BS80北京金斑马)
水性聚酰胺蜡浆(AQH-800深圳立骅鑫)
纳米二氧化硅分散体(WV33海逸化学)
增硬陶瓷粉添加剂(MT801重庆麦图科技)
分散剂(ZWD1美国特洛伊)
消泡剂1(D209W美国特洛伊)
消泡剂2(NXZ科宁)
流平剂(57海铭斯化学)
润湿剂(960海逸化学)
水性紫外光吸收剂(1406北京加成)
防霉杀菌剂(DFX-1杰晟材料)
成膜助剂(DPM美国陶氏)
中和剂(AMP-95海铭斯化学)
亲水型异氰酸酯树脂(304拜耳)
水性聚氨酯交联剂(SAC-100上海尤恩)
各个实施例中A组分的原料配比如下表所示(kg)：
制备方法是：
1.将去离子水、分散剂、成膜助剂一起加入，采用300-400转/分搅拌5-10分钟；
2.加入金红石型钛白粉、纳米硫酸钡、水性聚酰胺蜡浆、纳米二氧化硅分散体、增
硬陶瓷添加剂，采用400-600转/分搅拌5-10分钟，采用砂磨机研磨至细度达到20微米以下；
3.加入长链烷基超硬水性PU树脂采用400-600转/分搅拌15-20分钟；
4.边采用400-600转/分边搅拌边加入消泡剂、润湿剂、流平剂、水性紫外光吸收
剂、防霉杀菌剂，采用400-600转/分分散15-20分钟。
5.采用400-600转/分边搅拌边加入中和剂，所得涂料pH值调节在8-9之间。
其中，在实施例6和实施例8需要在步骤2加入聚丙烯酸钠；在实施例7和实施例8需
要在步骤4加入阳离子聚丙烯酰胺。
干板实现：分别按A组份：B组份＝10：1和A组份：B组份：C组份＝20：2：1配比，采用
去离子蒸馏水进行喷涂粘度的调整，将喷涂粘度调整为20-25S(T-4杯)，喷涂2-3层，干板放
置25℃恒温箱中自干48小时检测常规性能，熟化7天后测试耐人工老化性能、耐化学性以及
耐盐雾性能，型式检验的干板漆膜厚度控制在80-100μm。
执行标准：干燥依据GB/T1728、附着力依据GB/T1720、冲击依据GB/T1732、韧性依
据GB/T1731、光泽依据GB/T1743、硬度依据GB/T6739、耐水性依据GB/T1733、耐磨性依据GB/
T1768、耐化学性依据GB/T23987、耐中性盐雾依据GB/T1771、耐人工老化性依据GB/T14522、
细度依据GB/T1724。检测结果如下：
表1采用A组份：B组份＝10：1配比干板性能检测结果
表2采用A组份：B组份：C组份＝20：2：1配比干板性能检测结果
通过以上测试结果可以看出，在配方体系中添加增硬陶瓷粉添加剂，随着量的提
升，对漆膜的硬度、耐磨性以及耐化学性均有较大提升，当在固化过程中加入C组份(水性聚
氨酯交联剂)后，使得漆膜的耐水性、耐化学性以及耐磨性能均有明显提升，最终可得到一
款硬度可达到4.5H，耐水性达到1500小时，耐酸碱性达到720小时，耐磨性小于0.002g的优
异水性聚氨酯涂层。实施例6中，聚丙烯酸钠的加入，可以进一步提高漆膜的耐水性；在实施
例7中加入阳离子聚丙烯酰胺，还可以增强漆膜的耐冲击性。