雙組份水性樹脂及其制備的涂料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明設計家具裝飾、裝修，尤其是涉及一種水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂和水性無機聚硅氧烷樹脂及其制備方法，以及采用這兩種水性樹脂制備的水性雙組份有機無機涂料。
【背景技術】
[0002]進入2015年以來，我國陸續(xù)制定了一些法規(guī)和政策，2015年I月I日起，《環(huán)保法》正式施行，新《環(huán)保法》對企業(yè)懲治力度大大加強，為促進節(jié)能環(huán)保，經(jīng)國務院批準，自2015年2月I日起對電池、涂料征收消費稅。史上最嚴環(huán)保法出臺、涂料消費稅的征收，使傳統(tǒng)油漆產(chǎn)業(yè)面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。
[0003]2015年6月，由全國涂料和顏料標準化技術委員會負責組織制定的《水性聚氨酯涂料》HG/T4761-2014、《水性環(huán)氧樹脂防腐涂料》HG/T4759-2014、《水性丙烯酸樹脂涂料》HG/T4758-2014，3項水性工業(yè)涂料產(chǎn)品標準于6月I日起正式實施。2015年7月，深圳市從7月起禁止售用溶劑型涂料油漆。2015年7月，《兒童活動場所內(nèi)墻涂料》廣東標準開始制定。最新修訂、被稱為史上最嚴的《大氣污染防治法》將于2016年I月I日起施行。首次將揮發(fā)性有機化合物(VOCS)納入監(jiān)管范圍，在給企業(yè)上“緊箍咒”的同時，也給環(huán)保技術的推廣帶來了機遇。
[0004]2016年I月7日，為有效解決現(xiàn)行電池、涂料消費稅政策執(zhí)行中存在的主要問題，國家稅務總局網(wǎng)站發(fā)布關于《國家稅務總局關于明確電池涂料消費稅征收管理有關事項的公告》。
[0005]目前市面上水性木器漆主要分為單組份和雙組份，水性單組份木器漆存在硬度低，耐溶劑，耐化學性能差等缺點。而以水性羥基丙烯酸乳液和多異氰酸酯為主體的水性雙組份硬度略高，含有大量游離TDI，并且成本高昂。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的提供雙組份水性樹脂及其制備的涂料，解決了目前傳統(tǒng)水性雙組份涂料硬度不夠等缺點。
[0007 ]為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0008]—種水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂，由單體、功能性單體、溶劑、酸、有機胺和引發(fā)劑制備而成;按重量份計，
[0009]其中單體由I，6-己二醇15-30份、二環(huán)己基甲烷_4，4_二異氰酸酯80_120份、甲基丙烯酸丁酯20-40份和苯乙烯10-20份、丙烯酸異辛酯10-30份和甲基丙烯酸甲酯15-40份組成；
[0010]功能性單體為乙烯基三乙氧基硅烷2-10份；
[0011]溶劑由N-甲基吡咯烷酮50-100份和去離子水400-900份組成；
[0012]酸為醋酸5-20份；
[0013]有機胺為二甲基乙醇胺5-20份；
[0014]引發(fā)劑為偶氮二異丁腈1-5份。
[0015]進一步地，其中功能性單體還包括3-氨丙基三甲氧基硅烷10-20份。
[0016]進一步地，酸還包括磷酸5-20份。
[0017]進一步地，有機胺還包括N-甲基二乙醇胺3-10份。
[0018]該發(fā)明利用I，6_己二醇、有機胺和二環(huán)己基甲烷-4，4-二異氰酸酯反應生成聚氨酯結構，然后和丙烯酸單體混合均勻，聚氨酯結構中的胺和酸中和，形成以聚氨酯殼，丙烯酸為核的結構，丙烯酸單體在引發(fā)劑作用下聚合，最終得到丙烯酸改性聚氨酯。該水性樹脂既包含聚氨酯的韌性，又具有丙烯酸的硬度，同時引入了硅烷結構對樹脂進行改性。
[0019]制備所述的水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂的方法，具體步驟為:
[0020]I)先將I，6己二醇、有機胺、N-甲基吡咯烷酮攪拌混合均勻，然后加熱到65_75°C ;[0021 ] 2)將二環(huán)己基甲烷-4，4-二異氰酸酯在I小時內(nèi)加入到步驟I)的混合物中，并加熱至Ij80-95°C，保溫2-4小時，生產(chǎn)聚氨酯；
[0022]3)將甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯和功能性單體在I小時內(nèi)加入上述步驟所得物料，并攪拌混合均勻；
[0023]4)攪拌中將酸、去離子水加入步驟3)所得物料中，攪拌均勻；
[0024]5)將引發(fā)劑溶解于N-甲基吡咯烷酮，在I小時內(nèi)加入步驟4)中，通氮氣，并75-90 °C保溫2-4小時，過濾后得到水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂。
[0025]進一步地，在步驟3)之前將3-氨丙基三甲氧基硅烷作為功能性單體在半小時內(nèi)加入步驟2)所得的物料中，并在75-90°C保溫2-4小時后進行步驟3)的操作。通過加入3-氨丙基三甲氧基硅烷進行硅烷改性。
[0026]首先讓I，6己二醇、有機胺和N-甲基吡咯烷酮溶解，然后加入二環(huán)己基甲烷-4，4-二異氰酸酯反應生成聚氨酯結構，然后加入甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基三乙氧基硅烷、酸和去離子水攪拌均勻，其中聚氨酯結構中的有機胺和酸進行中和反應，攪拌均勻后，聚氨酯樹脂溶解于水中，并把丙烯酸單體包裹起來。被包裹的丙烯酸單體在偶氮二異丁腈的引發(fā)下進行聚合反應，最后生成以聚氨酯為殼、丙烯酸為核的水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂。
[0027]本發(fā)明還涉及一種水性無機聚硅氧烷樹脂，由按重量份計的以下成分制得:
[0028]γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷40-60份、甲基三甲氧基硅烷3_10份、甲基三乙氧基硅烷4-8份、硅溶膠4-6份、異丙醇10-25份、乙醇12-30份、醋酸0.1-2份、去離子水10-35份。
[0029]將γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、硅溶膠、異丙醇、乙醇、去離子水混合均勻，然后在醋酸催化下進行水解縮聚反應生成水性無機聚硅氧烷樹脂。加入異丙醇、乙醇有利于所生產(chǎn)的水性無機聚硅氧烷樹脂穩(wěn)定。
[0030]本發(fā)明還涉及制備所述水性無機聚硅氧烷樹脂的方法，具體步驟為:
[0031]I)先將γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、硅溶膠攪拌混合均勻；
[0032]2)將異丙醇、乙醇、去離子水加入I)所得混合物中；
[0033]3)將醋酸、去離子水在攪拌中I小時以內(nèi)加入到步驟2)所得混合物，反應6-12小時，得到水性無機聚硅氧烷樹脂。
[0034]首先將γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、硅溶膠攪拌混合均勻，然后加入異丙醇、乙醇、去離子水，最后加入醋酸，在酸性條件下進行水解縮聚。
[0035]本發(fā)明還提供了一種水性雙組份有機無機涂料，由按重量份計的以下成分制得:
[0036]水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂60-90份、水性潤濕劑0.3-1份、鈦白粉13_20份、水性消泡劑0.1-0.8份、水性增稠劑0.2-2份、水性分散劑0.2-2份、水性成膜助劑3-8份、蠟乳液1-5份、水性手感劑0.1-2份、水性流平劑0.2-3份、去離子水2-15份和20-60份水性無機聚硅氧燒樹脂。
[0037]本發(fā)明還涉及制備所述涂料的方法，具體步驟為:
[0038]I)按配比稱取所需原料，將水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂、水性潤濕劑、水性分散劑、水性消泡劑、水性成膜助劑、水性增稠劑、蠟乳液、水性流平劑、去離子水、鈦白粉攪拌混合均勻得到A組份;水性無機聚硅氧烷樹脂為B組份；
[0039]2)將A組份和B組份混合攪拌均勻，得到水性雙組份有機無機涂料。
[0040]該涂料中水性丙烯酸改性聚氨酯作為有機成分，水性無機聚硅氧烷作為無機成分。選擇水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂作為有機部分，是從兩個方面考慮的，其一是丙烯酸具有優(yōu)異的耐黃變性能，而聚氨酯具有優(yōu)異的韌性，那么二者綜合得到互補的作用。而無機成分水性無機聚硅氧烷樹脂本身具有杰出的耐侵蝕性能、耐溶劑性、耐輻射性、耐熱性、耐老化性能，且這些性能均遠遠超過有機樹脂。
[0041 ]本發(fā)明的有益效果:
[0042]1、本發(fā)明合成了以丙烯酸為核、聚氨酯為殼，使得所合成的水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂既具備較低的成膜溫度，又具有較高硬度。
[0043]2、所合成的水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂引入功能性單體硅烷偶聯(lián)劑，提高了交聯(lián)度和粘結強度。
[0044]3、該涂料既具有了無機涂料的高硬度、強耐水性、優(yōu)異的耐溶劑性，又具有了有機涂料的初性。
[0045]4、因不用易燃易爆的有機溶劑和無需在高溫高壓下操作，所以大大減少了運輸、貯存和生產(chǎn)過程中所需的安保費用。
[0046]5、可運用傳統(tǒng)的樹脂及涂料生產(chǎn)線，不需更多的投入。
[0047]綜上，本發(fā)明圓滿地解決了傳統(tǒng)水性雙組份涂料存在的硬度、耐候性、耐溶劑等性能不理想、成本高等根本問題，提供了一種高硬度、強耐水性、高耐溶劑性，高韌性的理想涂料。
【具體實施方式】
[0048]下面結合具體實施和表格，進一步闡明本發(fā)明。這些實施例應理解為僅用于說明本發(fā)明而不是用于限制本發(fā)明的保護范圍。在閱讀了本發(fā)明記載的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落入本發(fā)明權利要求書所限定的范圍。
[0049]實施例1: 一種水性雙組份有機無機樹脂及水性雙組份木器涂料:
[0050]水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂的制備方法:
[0051 ] I)先將5kg I，6-己二醇、2kg二甲基乙醇胺、2.5kgN_甲基二乙醇胺、1kgN-甲基吡咯烷酮攪拌混合均勻，然后加熱到70°C ;
[0052]2)將20kg二環(huán)己基甲烷-4，4-二異氰酸酯徐徐加入以上溶解物，并加熱到85 V，保溫2小時，生產(chǎn)聚氨酯；
[0053]3)將3kg3_氨丙基三甲氧基硅烷徐徐加入，85°C保溫2小時；
[0054]4)將6kg甲基丙稀酸丁酯、3kg苯乙稀、4kg丙稀酸異辛酯、6kg甲基丙稀酸甲酯、Ikg乙烯基三乙氧基硅烷加入以上聚氨酯樹脂，并攪拌混合均勻；
[0055]5)攪拌中將2.5kg醋酸和2kg磷酸的130kg水溶液加入以上混合物，攪拌均勻；
[0056]6)先將0.6kg偶氮二異丁腈溶解于3kgN_甲基吡咯烷酮溶劑中，通氮氣保護下聚合，然后將該溶液在I小時以內(nèi)以上混合物，并85°C保溫2小時，偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑，雙鍵進行聚合，形成以聚氨酯為殼，丙烯酸為核的核殼結構的樹脂，過濾后得到水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂。
[0057]一種水性無機聚硅氧烷樹脂的制備方法:
[0058]I)先將180kg γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、20kg甲基三甲氧基硅烷、25kg甲基三乙氧基硅烷、18kg硅溶膠攪拌混合均勻；
[0059]2)將40kg異丙醇、40kg乙醇、80kg水加入以上混合物；
[0060]3)將0.5kg醋酸的2kg水溶液攪拌中I小時內(nèi)加入以上混合物，進行水解縮聚反應，反應8小時，得到水性無機聚硅氧烷樹脂。
[0061]—種水性雙組份有機無機涂料的制備方法，將78kg水性丙烯酸改性聚氨酯樹脂與
0.1kg水性消泡劑:TEG0902W(迪高)、18kg鈦白粉706(杜邦)、0.4kg水性流平劑:TEG0410 (迪高)、0.5kg水性增稠劑WT105A(德謙)、0.2kg水性潤濕劑WET270(TEG0)、2kg水性成膜助劑DPnB (陶氏