[发明专利]一种高强高韧水性防污型金属烤漆及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强高韧水性防污型金属烤漆及其制备方法。本发明公开了一种环氧‑超支化有机硅共改性丙烯酸聚氨酯树脂及其制备方法。本发明公开的这种高强高韧水性防污型金属烤漆，是由以下的原料组成：环氧‑超支化有机硅共改性丙烯酸聚氨酯树脂、聚酯树脂、饱和聚酯多元醇、交联剂、附着力促进剂、润湿流平剂、乙二醇叔丁基醚、中和剂、催化剂、防闪锈剂、消泡剂和余量的水。同时也公开了这种高强高韧水性防污型金属烤漆的制备方法。本发明公开的水性防污型金属烤漆具有高硬度、高柔韧、耐水性、耐化学性、耐油性、耐磨性、耐候性、耐盐雾性等优异性能，极大提高了水性金属烤漆的漆膜性能及使用范围。

技术领域

本发明涉及一种高强高韧水性防污型金属烤漆及其制备方法，属于水性涂料技术领域。

背景技术

现阶段，我国家电、家居、卷铝、汽车等金属涂装主要使用溶剂型烤漆，造成大气污染、职业健康及火灾隐患等系列问题。金属烤漆水性化，可极大程度降低VOC排放，具有安全环保、节约能源和减少碳排放等优势，是金属烤漆主要发展方向。现阶段市场上水性丙烯酸金属烤漆普遍存在硬度不高(铅笔硬度≤2H)、柔韧性差(T弯≥2T)、附着力差、耐水性及耐溶剂性差、闪锈等系列问题，严重制约了水性丙烯酸金属烤漆的推广使用。

聚氨酯丙烯酸树脂兼具聚氨酯树脂漆膜丰满、耐低温、耐磨性好、附着力强的优点以及丙烯酸树脂高机械强度、耐候性、耐热性、耐水性、耐溶剂型、耐酸碱、高光泽等特性，广泛应用于高性能水性油墨、木器涂料、皮革涂料、自干型防腐涂料、金属烤漆等领域。

现有技术中，CN107236108A公开一水性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法，先由二异氰酸酯和含有两个羟基的羧酸反应得到端异氰酸根的聚氨酯预聚物，然后分别与三官能度多元醇、季戊四醇三丙烯酸酯反应得到丙烯酸酯封端的聚氨酯丙烯酸酯预聚体，然后加入叔胺的水溶液反应得到制备得到闪干、固含量高、光固化速率快、漆膜光泽度高、耐水性好的多官能度光固化水性聚氨酯-丙烯酸酯，然而漆膜硬度不够，原料毒性大。

CN101280053A公开一种由可再生型多元醇制备丙烯酸改性水性聚氨酯的方法，将聚氨酯预聚物与丙烯酸类单体混合乳化后，采用乳液聚合的方法制备出具有网络互穿结构的聚氨酯乳液。这种乳液具有高耐候性、耐化学性、耐水性的优点，但乳液粒径较大，储存稳定性差。

CN105131778A公开了一种由环氧-有机硅树脂改性的聚氨酯-丙烯酸水分散体为主体树脂制得的水性中途漆，该漆涂膜既有环氧-有机硅树脂机械强度高、防腐性能优良的特点，又具有聚氨酯丙烯酸树脂耐候性能好、装饰性高的特点，能够有效减缓金属基材的电化学。然而其在树脂合成中使用了具有高毒的异氰酸酯，并以丙酮做溶剂，不符合环保要求，并增加了溶剂后处理工序及成本。

现有技术一般采用带羟基的丙烯酸酯单体封端聚氨酯预聚体，在聚氨酯中引入双键再与丙烯酸酯单体聚合反应。由于聚氨酯预聚体经端氨基扩链、乳化后，聚氨酯预聚体多余的异氰酸酯基团被大量的水消耗，很难再与羟基丙烯酸酯单体反应。因此，目前制备聚氨酯丙烯酸酯乳液时，在加入带羟基的丙烯酸酯单体封端聚氨酯预聚体之前，一般不进行端氨基扩链、乳化过程，导致聚氨酯部分的分子量一般较小，力学强度不足，耐水性不够。同时，聚氨酯预聚体的合成普遍使用对人体及环境毒性较大的异氰酸酯以及丙酮等溶剂，易造成系列的环境问题，危害人体健康。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种环氧-超支化有机硅共改性丙烯酸聚氨酯树脂及其制备方法，以及提供一种使用该环氧-超支化有机硅共改性丙烯酸聚氨酯树脂制成的兼具高硬度、高柔韧、高附着力、防污、耐水等优异性能且可工业化应用的水性防污型金属烤漆，同时也提供了这种高强高韧水性防污型金属烤漆的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：