[发明专利]一种中低温固化有机硅改性丙烯酸聚氨酯水性涂料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种中低温固化有机硅改性丙烯酸聚氨酯水性涂料及其制备方法。该涂料由水溶性有机硅树脂、丙烯酸水性色浆、异氰酸酯固化剂组成。按重量份计，水溶性有机硅树脂15～50，丙烯酸水性色浆40～80，异氰酸酯固化剂5～20。水溶性有机硅树脂是硅氧烷单体在酸性催化剂作用下，在去离子水或者酸性溶胶体系中水解、缩合制备而成。该有机硅改性丙烯酸‑聚氨酯水性涂料制备工艺简单，涂层可以室温固化，也可以中低温固化；固化后的涂层硬度不低于3H、耐高温、阻燃，耐水性好、耐化学介质优异，是一种新型的高性能、环保型涂料。

技术领域

本发明涉及水性涂料领域，尤其涉及一种中低温固化有机硅改性丙烯酸聚氨酯水性涂料及其制备方法。

背景技术

近年来，国家环保政策空前严格，人们对安全、健康的追求日益强烈，在这种大背景下，水性涂料得到了前所未的发展机遇。以羟丙乳液和水性异氰酸酯固化剂为主要原料的丙烯酸-聚氨酯涂料是一种重要的高性能、环保型涂料，既可以作为底漆使用，也可以通过配方的设计作为高耐候面漆使用。有机硅树脂以Si-O-Si结构为骨架，具有优异的耐紫外辐照性和耐氧化特性，可以用来提高丙烯酸-聚氨酯的耐候性。

目前，有机硅改性丙烯酸乳液的制备方法主要有两种：(1)以乙烯基硅氧烷单体为原料，通过与丙烯酸单体的共聚制备有机硅改性丙烯酸乳液，也就是所谓的硅丙乳液；(2)在钛酸丁酯等催化剂的作用下，把中低分子量的有机硅树脂与丙烯酸树脂接枝起来，然后乳化制备成水性树脂。这两种方法都可以大幅提高丙烯酸-聚氨酯涂层保光保色性能，然而水性丙烯酸聚氨酯涂层硬度偏低，耐高温阻燃性能较差、耐水性不好等缺点并没有因为有机硅树脂的引入而明显改善。

发明内容

本发明的第一个目的是:提供一种中低温固化的有机硅改性丙烯酸聚氨酯水性涂料。该产品以水性甲基硅树脂为改性原料，配制好的涂料适用期可达8小时以上。涂层可以室温固化，也可以中低温固化；固化后的涂层硬度不低于3H、耐高温、阻燃，耐水性好、耐化学介质优异，是一种新型的高性能丙烯酸-聚氨酯水性涂料。

为实现上述效果，本发明所采用的技术方案如下：

一种中低温固化有机硅改性丙烯酸聚氨酯水性涂料，它主要由三个组分构成，按照重量份计,各组分重量如下：水溶性有机硅树脂15～50，丙烯酸水性色浆40～80，异氰酸酯固化剂5～20。

进一步地，水溶性有机硅树脂是硅氧烷单体在酸性催化剂作用下，在去离子水或者酸性溶胶体系中水解、缩合制备而成。

进一步地，丙烯酸水性色浆是由下列原料混合物分散制得，按照重量份计：去离子水0～60份，异丙醇或乙醇0～15份，无机填料0～40份,着色颜料0～40份，羟基丙烯酸乳液0～100份，分散剂0～5份，其它助剂0～1份。

进一步地，硅氧烷单体为甲基三烷氧基硅烷、苯基三烷氧基硅烷、四烷基硅氧烷、二甲基二烷氧基硅烷、二苯基二烷氧基硅烷、硅烷偶联剂；酸性催化剂是指盐酸、醋酸、柠檬酸和甲酸的一种或几种混合物；酸性溶胶是指酸性硅溶胶、酸性铝溶胶、酸性锆溶胶或其任意比混合物，粒径为5～40nm。

进一步地，的硅氧烷单体按重量份计，其组成为：甲基三烷氧基硅烷80～99份，苯基三烷氧基硅烷0～15份，四烷氧基硅烷0～10份，二甲基二烷氧基硅烷0～8份，二苯基二烷氧基硅烷0～4份，硅烷偶联剂0～10份。

进一步地，无机填料包括云母、滑石粉、氧化铝粉、晶须硅、硅微粉、玻璃鳞片、沉淀硫酸钡的任意比混合。

进一步地，着色颜料为钛白、炭黑、铜铬黑、铁红、铁黄、大红、酞菁蓝、酞菁绿、铋黄、钴蓝、钴蓝、纳米氧化铁、珠光颜料、金属颜料调配色浆中的一种或一种以上的混合物。

进一步地，硅烷偶联剂为γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2，3-环氧丙烷)丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种混合物。