一种水性多功能涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料制备方法，具体涉及一种水性多功能涂料及其制备方法。

背景技术：

1、水性漆就是以水为稀释剂、不含有机溶剂的涂料，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离tdi有毒重金属，无毒无刺激气味，对人体无害，不污染环境，漆膜丰满、晶莹透亮、柔韧性好，并且具有耐水、耐磨、耐老化、耐黄变、干燥快、使用方便等特点。在水性涂料的应用中，以水性聚氨酯为基料制得的涂料种类最多。

2、水性聚氨酯化学性质稳定，并兼有很多优异性能而被广泛应用，但传统的水性聚氨酯不易降解，其降解性能主要依赖于软段结构中酯键的水解或醚键的氧化降解，过程漫长且降解速率较慢，易造成环境污染。随着人们环保意识的增强，加上环保条例中对挥发性有机化合物排放量的要求，传统聚氨酯的应用受到了诸多限制，因此，若能够对水性聚氨酯进行改性，在保持其优异性能的同时还能够提高降解速度，则能够在很大程度上解决水性聚氨酯应用中的技术缺陷。

技术实现思路

1、解决的技术问题

2、针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种水性多功能涂料及其制备方法，旨在能够制备出以水性聚氨酯为基料，性能优异且易于降解的水性多功能涂料。

3、技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种水性多功能涂料，所述水性多功能涂料的原料组成包括以下组分：环保型水性聚氨酯、改性多糖基聚乙烯醇溶液、复合催干剂组分、偶联剂水解液、钛白粉、滑石粉、硫酸钡、分散剂、湿润剂和消泡剂；

6、所述环保型水性聚氨酯以淀粉、异佛尔酮二异氰酸酯、聚乙二醇和环氧树脂为原料，在甲基磺酸和二月桂二丁基锡的催化作用下合成制得；

7、所述改性多糖基聚乙烯醇溶液以二氧化硅溶胶、防霉变改性组分、槐豆胶和黄原胶为原料制得；

8、所述复合催干剂组分为氧化钴、氧化锰和氧化锌经混合后制得。

9、更进一步地，所述环保型水性聚氨酯的制备步骤为：

10、步骤1、称取8-10重量份淀粉和38-45重量份冰醋酸倒入烧瓶内混合均匀，混合后加入48-50重量份乙酸酐，并滴加2-3重量份甲基磺酸，再次混合均匀后水浴加热至75℃保温4h进行反应，反应完成后倒入去离子水中反复洗涤至中性，过滤静置去除滤液后置于50℃的真空干燥箱内干燥至恒重，所得记作醋酸酯淀粉；

11、步骤2、称取8-10重量份异佛尔酮二异氰酸酯和3-5重量份聚乙二醇倒入装有40-50重量份丁酮的烧瓶内混合均匀，水浴加热至70℃保温2h进行反应，所得记作反应混合组分；

12、步骤3、将步骤2中的反应混合组分水浴加热至75℃后，加入13-15重量份醋酸酯淀粉、15-17重量份环氧树脂和7-8重量份聚乙二醇，混合均匀后滴加2-3重量份二月桂二丁基锡，在75℃的温度条件下保温4h后降温至50℃，接着加入180-200重量份去离子水，快速搅拌30min后减压蒸馏脱去丁酮，所得即为环保型水性聚氨酯。

13、更进一步地，所述步骤1和步骤2中混合的搅拌速度为100-200r/min，所述步骤3中快速搅拌的搅拌速度为600-800r/min。

14、更进一步地，所述改性多糖基聚乙烯醇溶液的制备方法为：

15、1）按照1：4：4的摩尔比称取计算量的正硅酸乙酯、乙醇和去离子水倒入烧瓶内，使用盐酸溶液调节ph值至1-2后水浴加热至40℃，接着以300-400r/min的搅拌速度搅拌30min，所得即为二氧化硅溶胶；

16、2）按照2：1：1：2：2：1：2的重量比称取十四烷基二甲基辛基溴化铵、十四烷基二甲基癸基溴化铵、十六烷基二甲基辛基溴化铵、十二烷基二甲基癸基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、二辛基二甲基氯化铵和双十四烷基二甲基氯化铵进行混合，以100-200r/min的搅拌速度搅拌3-5min，所得即为防霉变改性组分；

17、3）将防霉变改性组分按照5-8%的重量比加入至二氧化硅溶胶中，以200-300r/min的搅拌速度搅拌5-6min后进行超声分散，所得记作防霉变改性二氧化硅溶胶；

18、4）称取8-10重量份聚乙烯醇溶解于190-200重量份的去离子水中，加热至90℃至聚乙烯醇完全溶解后降温至60℃，接着加入2-3重量份槐豆胶以200-300r/min的搅拌速度搅拌至完全溶解后，降温至40℃并加入3-4重量份黄原胶，以原搅拌速度搅拌至溶解后加入2-3重量份防霉变改性二氧化硅溶胶，在40℃的温度条件下以原搅拌速度搅拌1h，滴加三乙醇胺调节ph值至7.5-8.0，所得即为改性多糖基聚乙烯醇溶液。

19、更进一步地，所述1）中盐酸溶液的浓度为1mol/l。

20、更进一步地，所述3）中超声分散的频率为25-26khz，超声分散时间为1-2h。

21、更进一步地，所述复合催干剂组分的制备方法为：按照3：1：2的重量比对氧化钴、氧化锰和氧化锌进行混合，以100-150r/min的搅拌速度搅拌2-3min后，所得即为复合催干剂组分。

22、更进一步地，所述偶联剂水解液的制备方法为：称取3-5重量份硅烷偶联剂kh560溶解于50-60重量份去离子水中，以300-500r/min的搅拌速度搅拌12-15min，所得即为偶联剂水解液。

23、一种水性多功能涂料的制备方法，所述制备方法为：

24、s1、称取0.2-0.3重量份分散剂、0.2-0.3重量份湿润剂和0.5-0.6重量份消泡剂倒入45-50重量份去离子水中，以300-500r/min的搅拌速度搅拌18-20min，所得记作助剂组分，其中，分散剂为型号为p-101的阴离子型聚丙烯酸钠盐，湿润剂的型号为sy-245基材润湿剂，消泡剂为型号为gpe型的聚醚类消泡剂；

25、s2、称取3-5重量份复合催干剂组分、22-25重量份钛白粉、6-8重量份滑石粉、7-8重量份硫酸钡和25-30重量份偶联剂水解液倒入球磨机中，以2400r/min的转速研磨1-2h，过100目筛后所得记作填料组分；

26、s3、将s2中的填料组分倒入s1中的助剂组分中，并加入70-80重量份环保型水性聚氨酯和25-30重量份改性多糖基聚乙烯醇溶液，快速混合均匀，所得即为水性多功能涂料。

27、更进一步地，所述快速混合的搅拌速度为1000-1200r/min，搅拌时间为8-10min。

28、有益效果

29、本发明提供了一种水性多功能涂料及其制备方法，与现有公知技术相比，本发明具有如下有益效果：

30、1、本发明中的环保型水性聚氨酯是将淀粉基引入聚氨酯中制得的，引入淀粉基的聚氨酯更容易降解，具有较好的环保作用；其次，本发明先将防霉变改性组分分散在二氧化硅溶胶中，通过超声分散的方式能够将防霉变改性组分中的抑菌成分吸附在二氧化硅表面的孔径内，从而使二氧化硅溶胶具有较稳定的防霉变抗菌性能，当二氧化硅溶胶对多糖聚乙烯醇进行改性时，能够使改性后的多糖基聚乙烯醇也具有较好的防霉变抗菌性能，将改性多糖基聚乙烯醇加入至环保型水性聚氨酯中作为涂料的基料，能够在一定程度上提高涂料的力学性能。

31、2、本发明将氧化钴、氧化锰和氧化锌混合后制得复合催干剂组分，将其与钛白粉、滑石粉、硫酸钡和偶联剂水解液一同研磨，能够使复合催干剂组分中的成分均匀分布在填料组分内，并且通过研磨能够激发催干剂组分的活性，使其加快涂料的干燥成膜速度，而且通过硅烷偶联剂的交联作用能够改善填料组分的分散性，从而使填料组分均匀地分布在涂料基料的分子间隙内，在一定程度上改善涂料的稳定性，降低涂料生成沉淀的概率。