新型环保的加水固化型水性涂料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涂料，特别涉及一种新型环保的加水固化型水性涂料。
【背景技术】
[0002] 目前水性木器涂料从其物理形态来分，有水溶型，水稀释型和水分散型三种。水溶 型目前以聚乙烯醇为主体，因其成膜后耐水性差，不耐碱，涂层受潮后易剥落而缺乏实用 性。水稀释型是指后乳化乳液为成膜物配制的涂料，使溶剂型树脂溶在有机溶剂中，然后在 乳化剂的帮助下靠强烈的机械搅拌使树脂分散在水中形成乳液，称为后乳化乳液，制成的 涂料在施工中可用水来稀释，其缺点是粒径较大，固含量较低，涂装层数多，丰满度差。水分 散型基本上是以聚氨酯、聚丙烯酸酯等有机聚合物为主导，要实现溶液的水性化。
[0003] 水分散型涂料通常的做法是，在上述的有机聚合物分子链上引入氨基、醚基等亲 水性基团和添加亲水的胶体物质，使之形成W/0或0/W胶束，把油相物质分散性到水相乳液 中。而为了保证相当的固含量并控制乳液的粘度，聚合物往往需要形成线性分子链，因此聚 氨酯和聚丙烯酸酯原有溶剂型的固化体系在水相中难以作用。胶束对交联也会形成一定的 阻障，亲水基团残留在漆膜中，因此，硬度和丰满度以及耐水性乃至涂膜质感，均达不到溶 剂型涂料的效果。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种新型环保的加水固化型水性涂料，至少能够解决上述问 题之一。
[0005] 为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种新型环保的加水固化型水 性涂料，其以重量百分比计的组分为A组分为羟基预聚体40~80%、B组分0~30%，余量为 水，B组分包含粉料、色料、非挥发物、成膜助剂、助剂和水的一种或多种。由此，本水性涂料 采用高反应活性的羟基预聚体作为A组份的主体，该预聚体的高活性羟基易溶于水，能在常 温、且无催化剂作用下自行脱水缩聚，交联成膜，成膜后既疏水，又阻燃。
[0006] 在一些实施方式中，羟基预聚体的通式为：
[0007]
[0008] 其中，V表示一价疏水基团，Μ表示金属性元素，n、m为自然数。
[0009]由此，预聚体的羟基与水中的氢键发生缔合，多羟基能使预聚体易溶于水，因此该 预聚体是固含高且呈透明状的液体，又易溶于水。
[0010] 在一些实施方式中，R'表示烃基、卤代烃、硝基-N〇2、酯基-C00-，M表示C、Sn、Si、 Ti、ZrSGe。
[0011] 在一些实施方式中，非挥发物为PPG和/或聚醚(F6)。
[0012] 在一些实施方式中，成膜助剂为醇酯十二、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇的一种或多 种。
[0013] 在一些实施方式中，粉料为滑石粉、二氧化硅微粉，立德粉，钛白粉，粉状碳黑的一 种或多种。
[0014] 在一些实施方式中，助剂有机硅类流平剂、消泡剂，手感剂的一种或多种。
[0015] 本发明的有益效果为:新型环保加水固化型水性涂料由A、B双组份构成，其中A组 份由多支链的羟基预聚体作为A组份的主体，预聚体是固含高且呈透明状的液体，在常温密 封状态下储存稳定，而B组份以水为主体，根据涂装用途的不同加进必要的助剂和粉料/色 料。涂装时双组份按比例混合搅拌，让其充分交联缩聚反应，羟基随着脱水缩聚而消失，此 时由于缩聚是放热反应，会产生一定的温升现象。随着缩聚后产生的水逐步蒸发，最终形成 耐水性、硬度、丰满度极高的漆膜。
[0016] 新型环保加水固化型水性涂料主要含多支链的羟基预聚体，该预聚体的高活性羟 基易溶于水，能在常温、且无催化剂作用下自行脱水缩聚，交联成膜，成膜后既疏水，又阻 燃。由于其固含量可以做得较高，涂料形成的漆膜有很好的硬度及丰满度，甚至比现有的溶 剂型涂料还好。
【具体实施方式】
[0017] 下面对本发明作进一步详细的说明。
[0018] 本发明的新型环保的加水固化型水性涂料，其以重量百分比计的组分为A组分为 羟基预聚体40~80%、B组分0~30%，余量为水，B组分包含粉料、色料、非挥发物、成膜助 剂、助剂和水的一种或多种。
[0019] B组分中非挥发物为PPG和/或聚醚(F6)。成膜助剂为醇酯十二、丙二醇甲醚醋酸 酯、丙二醇的一种或多种。粉料为滑石粉、二氧化硅微粉，立德粉，钛白粉，粉状碳黑的一种 或多种。助剂有机硅类流平剂、消泡剂，手感剂的一种或多种。色料为水性色精、色浆的一种 或多种。
[0020] A组分中，羟基预聚体的通式为：
[0021]
[0022] 其中，V表示一价疏水基团，Μ表示金属性元素，n、m为自然数。V表示烃基、卤代 烃、硝基-N〇2、酯基-COO-，M表示C、Sn、Si、Ti、Zr或Ge。酯基-C00-为酯基-C00-酯或酯基-C00-油脂。
[0023] 上述羟基预聚体的合成方法，包括以下步骤：
[0024] a、将金属醇盐水解形成初始单元，反应式为：
[0025] R^OlOn-i+x^O-fMCOiOn-i+x R-OH，其中，x = n_l，R和f 均表示一价疏水基团， Μ表示金属性元素；
[0026] b、将初始单元素缩聚为带羟基的链状聚合物，其中，m为自然数，
[0027]
[0028] c、将初始单元素缩聚为带短支链的链状聚合物，反应式为：
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[0030] _
[0031] d、将带羟基的链状聚合物和带短支链的链状聚合物缩聚获得多支链高活性水性 树脂预聚体，反应式为：
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[0033] 具体的，羟基预聚体的合成方法，具体步骤如下：
[0034] 原料准备：甲基三乙氧基硅烷与二甲基二乙氧基硅烷的摩尔比为1~1.4:1，十二 醇与甲基三甲氧基硅烷的摩尔比为0.8~0.95:1，去离子水与甲基三乙氧基硅烷的摩尔比 为1.2~1.8:1，催化剂A为反应物总质量的0.6%，催化剂B为反应物总质量的1.8%，其中催 化剂A和催化剂B均为有机金属类催化剂；
[0035] 缩聚反应:按上述原料比例，把两种硅烷和催化剂A加入四口瓶中，搅拌加温至75 °C，滴入离子水，20分钟滴完，85°C回流反应两小时，85°C蒸出乙醇，然后，加入催化剂B和十 二醇，加温至130°C，回流2~4小时，得到羟基预聚体。
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