[发明专利]一种自消光型改性水性聚氨酯涂料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于水性涂料领域，特别涉及一种自消光型改性水性聚氨酯涂料及其制备方法与应用。

背景技术

日常生活中具有消光效果的物品随处可见：在家中，在上班的路上，或在夜幕下的餐馆里都可见其踪影。室内家具多采用了消光面，覆盖于餐馆外部的木质板材基本也消光外表。当面临是选择亮光的还是消光的效果时，我们不仅仅局限于时尚和外观需求。实践证明，易清洁性，光亮效果及触摸感觉等方面的要求也影响着我们的选择。当我们抵达办公室，不论是驾车，乘公共汽车还是坐火车，都会发现各类交通工具的内部装饰面基本是消光的。从实用和安全的方面考虑，学校的黑板都是采用消光表面避免刺眼。轿车的内部也采用这类设计，一些经济实用的装置以及内部的装饰为了安全考虑均采用了不刺眼的消光漆。防反光是一项课题。摩天大楼表面一般不刷光亮的涂料，而是在钢或铝的基材上用预先涂漆的板材进行覆盖，且均使用消光涂料，以避免产生危险的反光，刺激行人或汽车司机的眼睛。此外，经济实用是选择涂料表面状态的另一个重要因素。比如，当某些基材被擦伤、有轻微凹坑以及弄脏时，采用消光涂料可以掩饰这些缺陷，而涂覆亮光漆却难以掩盖此类瑕疵。

所谓消光效果就是人眼接收到的光线极少，是我们的感官所形成的一种主观印象。具体来说，就是当一束光源(太阳光、灯光等)以一定的角度照射在某个物体上，绝大部分入射光线根据物体表面特性主要发生了吸收、折射、散射等，仅有极少部分光线反射出去被人眼接收到，人们再根据主观判断出这个物体是否具有消光效果。有研究发现，光线反射强度取决于物体表面的平整度。例如镜子，众所周知其表面十分细腻光滑，对光线反射率极高，具有极高的光泽。相反地，微观粗糙的漆膜表面散射光线，只反射极少部分光线，实现具有消光效果的外观。

浮石粉在过去用于打磨干燥漆膜的外表面。通过加工获得细微擦痕，使漆膜具有精细的、高贵的消光外表。现在有更多的材料用于制造消光表面。尽管有些加工过程较为复杂，但是却十分快捷。以硅石、石蜡、有机材料甚至填料为基础的添加剂，可以添加在涂料中，在干燥后能形成微观粗糙的漆膜表面。例如，美国专利US9353271B2结合了未处理硅、有机改性硅和蜡改性硅三种消光剂的协同消光作用赋予了丙烯酸类涂料的低光泽性和优异的物理性能。美国专利US8986791B2发明了水可溶性的聚环氧乙烷树脂充当有机消光剂与丙烯酸树脂搅拌混合后用于天然或合成革表面处理可降低表面光泽。传统地通过打磨干燥漆膜的外表面或外加一定量的消光剂到涂料里，使漆膜表面产生微观粗糙，从而实现其表面低光泽的效果。前者方法对人工费用和施工工艺的要求过高，后者方法受限于消光剂与基底树脂的匹配性(不同的基底树脂对消光剂的粒径、孔隙度、折光率等参数要求不同)、消光剂与基底树脂的相容性、消光剂的成本等问题，而且外加消光剂必然会致使漆膜损失部分光学透明性和一些物理化学性能。

随着世界工业技术日新月异，八九十年代沿袭下来的传统制造消光涂料的技术似乎并没有从根本上实现变革，正面临着与当代先进工业技术需求不相适的尴尬局面。为此，越来越多的世界各国涂料专家学者们开启了探讨制造消光涂料的新技术研究。他们期望利用化学反应合成控制、紫外光分步固化等手段实现构建微褶皱或微观粗糙的漆膜表面而不需要再外加消光剂便能产生良好的消光效果，这一新的技术被称之为化学消光或自消光，以便与传统的外加消光剂的物理消光方法相区别。美国专利US20140371384A1，US8906468B2采用双光束紫外灯分步固化原理分别得到了耐刮擦的消光涂料和低光泽军用航空涂料，均是首先利用波长较长、能量较低的汞灯对漆膜表面进行辐射固化产生微褶皱，再利用波长较短、能量较高的氙灯进行漆膜的深度完全辐射固化。这种方法的缺点是漆膜的厚度最好控制在20μm以内，否则紫外固化不完全；同时也需要特定的紫外设备和原料配方才能实现紫外固化成膜。中国专利CN103865031A，CN104193946A，CN103936959A利用化学反应合成控制相继发表了单组份的水性聚氨酯自消光树脂，其光泽度低，合成工艺简单，但漆膜硬度不够，易划伤，耐水性和热稳定性差。中国专利CN103626930A发表了一种具有相分离结构的水性丙烯酸聚氨酯消光树脂的制备方法，其工艺复杂，需要同时合成阴离子型封闭聚氨酯和非离子型聚氨酯，再引发丙烯酸酯类聚合反应，很难在工业上应用。

发明内容