[发明专利]一种耐磨水性聚氨酯消光涂料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种耐磨水性聚氨酯消光涂料及其制备方法。该制备方法是将脂肪多元醇、羟基封端聚二甲基硅氧烷、二羟甲基丙酸进行脱水处理，加入异佛尔酮二异氰酸酯和有机锡催化剂进行反应；然后加入三羟甲基丙烷进行交联；经中和剂中和成盐后，在高速搅拌下加入水，形成稳定的水性聚氨酯乳液；最后再加入反应活性更高的胺类或肼类扩链剂以及胺类硅烷偶联剂将剩余的异氰酸酯反应完全。本发明所制得的自消光型水性聚氨酯具有高耐磨的特点，解决了自消光树脂耐磨性差的问题，可适用于高档沙发皮革和汽车内饰皮等产品表面。

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯涂料，具体涉及一种耐磨水性聚氨酯消光涂料及其制备方法与应用。

背景技术

当今社会里城市光污染严重，光污染对人类造成极大的健康伤害。白亮污染主要是光线在物体上发生反射，明晃白亮、眩眼夺目，是光污染的主要形式之一。消光涂料可以降低光污染，其原理是光线在涂层表面发生漫反射。除此之外，消光涂料手感极佳，外观低调奢华，国内外市场需求量大。水性聚氨酯涂料实现消光有很多方法，比较常见的有两种：一是将消光剂加入树脂中来达到消光，二是通过树脂本身达到消光，即自消光。虽然消光剂的消光效果显著，但是其加入会导致涂层的脆性增大，手感差，耐揉搓性、耐折牢度和耐擦牢度下降。另外，消光剂的沉淀会导致贮存稳定性差，使涂层的光泽有差异。水性聚氨酯自消光树脂是指在不使用任何消光剂的情况下，合成出合适的消光相似粒子，从而达到消光效果。自消光树脂摆脱了消光剂所带来的负面影响，为水性聚氨酯消光树脂提供了一个全新的方案。

涂料的使用场景一般都会存在摩擦。对于一些高档皮革产品，人们不仅要求它要有良好的消光性，还要有优良的耐磨性能。这类产品使用在经常产生摩擦的场景，例如哑光型高档沙发皮革和汽车内饰皮革。涂料的耐磨性实际上是指涂膜抵抗摩擦、划伤的一种能力，其与涂膜的许多性能有关，包括表面硬度、内聚力、拉伸强度、弹性模量和韧性等。目前市面上大部分水性聚氨酯消光涂料为聚醚型和聚酯型聚氨酯，这一类消光涂料手感好，弹性好、耐低温并且成本低，但硬度相对较低，力学性能差，涂料不耐磨不耐刮。在长期的使用过程中涂料表面易产生磨损和划痕，严重时甚至会磨破涂层。此外，自消光型水性聚氨酯涂层构造了一个粗糙的表面来达到消光，这种粗糙表面会提高摩擦系数从而增大摩擦阻力，阻力越大，聚氨酯涂层越容易被磨损，最终导致自消光型水性聚氨酯不耐磨、不耐刮。所以，要解决自消光型水性聚氨酯不耐磨问题，具有一定的挑战性。

中国发明专利2013106160226公开了一种具有相分离结构的水性丙烯酸聚氨酯消光树脂，包含以下重量份计的组分：丙烯酸酯30-68份；离子型封闭聚氨酯10-34份；非离子型聚氨酯5-17份；引发剂0.18-0.41份；链转移剂0.03-0.068份；碱性化合物4.2-11.7份；水90-204份。该专利制备的丙烯酸聚氨酯消光树脂具有低温固化性、模具痕迹遮蔽性优良、消光效率高，耐水性，耐酸、耐碱性突出，耐磨性能好等优点。但是，丙烯酸聚氨酯消光树脂制备过程复杂，需要同时制备阴离子型封闭聚氨酯、非离子型聚氨酯，然后将这两种聚氨酯与丙烯酸酯混合物进行共聚，整个反应需要20h以上。此外，该专利制得的消光树脂并未构造出粗糙的表面，乳液粒子在成膜过程发生塌陷形成了平整的表面，所以消光效果较差，60°光泽度最低为17.5GU。

中国发明专利申请2020107932286公开了含羟基自消光水性聚氨酯及由其组成的高性能自消光涂料。按重量份计，该含羟基自消光水性聚氨酯包括以下组分：聚合物多元醇15～25重量份、异氰酸酯单体5～15重量份、二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸0.2～0.8重量份、PH值调节剂0.1～0.7重量份、羟烷基乙二胺扩链剂0.5～3.0重量份、二烷基醇胺封端剂0.1～4.0重量份、二胺磺酸盐扩链剂0.2～1.5重量份、催化剂0.01～0.05重量份、有机溶剂2～10重量份、去离子水50～80重量份、增稠剂0.1～3重量份。其特点是在水性聚氨酯的后扩链阶段通过羟烷基乙二胺扩链和二烷基醇胺封端，在聚合物分子链上引入羟基，以提供较多的交联点。当加入水分散型聚异氰酸酯或氨基树脂交联剂时可制备出高性能的双组份或单组份自消光水性涂料。但该技术制备的自消光水性聚氨酯使用了较多的有机溶剂，有机溶剂后期不好除掉，对环境污染大。