一种用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆及其制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710402823.0 (22)申请日 2017.06.01 (71)申请人 湖南新力华纳米科技有限公司 地址 415000 湖南省常德市汉寿经济开发 区黄福居委会金凤路 （太通模板公司 西侧） (72)发明人 詹国胜范友华 (74)专利代理机构 长沙市融智专利事务所 43114 代理人 张伟魏娟 (51)Int.Cl. C09D 175/08(2006.01) C09D 5/02(2006.01) C09D 7/12(2006.01) C09D 7/00(2006.01)。

2、 (54)发明名称 一种用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆及 其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于织物和鞋材的水性 聚氨酯喷漆及其制备方法， 其包括水性聚氨酯、 水、 色粉和助剂等组分， 该喷漆分散稳定性好、 上 色率强、 鲜艳度好、 易加工、 不流挂、 无气泡、 流平 好、 物性好、 活化性好， 易于二次加工无需打磨， 弯曲达13万次以上， 特别适用于织物和鞋材等材 料使用。 权利要求书1页 说明书5页 CN 107418418 A 2017.12.01 CN 107418418 A 1.一种用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆， 其特征在于： 包括以下质量百分比组分： 水性聚氨酯6070；。

3、 水515； 色粉1020； 助剂520； 所述水性聚氨酯由聚酯型水性聚氨酯和聚醚型水性聚氨酯按质量比12:13组合。 2.根据权利要求1所述的用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆， 其特征在于： 所述聚酯型 水性聚氨酯的软段数均分子量为20003000； 所述聚醚型水性聚氨酯的软段数均分子量为 30004000。 3.根据权利要求1或2所述的用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆， 其特征在于： 所述水 性聚氨酯由聚酯型水性聚氨酯和聚醚型水性聚氨酯按质量比1:12组合。 4.根据权利要求1或2所述的用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆， 其特征在于： 所述助 剂包括水性湿润剂、 水性分散剂、 成膜助剂、 抗流挂。

4、剂、 流平剂、 消泡剂、 附着力促进剂、 pH调 节剂、 杀菌剂和增稠剂。 5.根据权利要求3所述的用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆， 其特征在于： 所述水性湿润剂为气体化学608； 所述水性分散剂为OMG0851； 所述水性湿润剂和所述水性分散剂按质量比0.21:13组合使用； 所述水性湿润剂和所述水性分散剂总质量为喷漆体系质量的1.24。 6.根据权利要求3所述的用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆， 其特征在于： 所述流平剂为迪高270和气体化学104PM组合， 占喷漆体系质量的0.21； 所述消泡剂为迪高901W和BYK028组合， 占喷漆体系质量的0.20.5； 所述增稠剂为OMG0625和。

5、宁柏迪PS202组合， 占喷漆体系质量的0.52。 7.根据权利要求6所述的用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆， 其特征在于： 所述流平剂为迪高270和气体化学104PM按质量比1:0.51.5的组合； 所述消泡剂为迪高901W和BYK028按质量比1:1.52.5组合； 所述增稠剂为OMG0625和宁柏迪PS202按质量比1:1.52.5组合。 8.根据权利要求4所述的用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆， 其特征在于： 所述成膜助剂为陶氏PHH和/或广州双喜化工351， 占喷漆体系质量的35； 所述抗流挂剂为瓦克化学H15， 占喷漆体系质量的12； 所述附着力促进剂为日本信越A-187， 占喷漆体系。

6、质量的13； 所述pH调节剂为陶氏AMP-95， 占喷漆体系质量的0.10.3； 所述杀菌剂为韩国SK PG521， 占喷漆体系质量的0.20.5。 9.根据权利要求1或2所述的用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆， 其特征在于： 所述色粉为钛白粉、 碳黑、 酞青蓝、 酞青绿、 永固黄、 永固紫、 永固红中至少一种。 10.制备权利要求19任一项所述的用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆的方法， 其特 征在于： 将部分水性聚氨酯树脂和助剂及水搅拌分散， 再加入色粉， 进一步分散均匀， 分散 物料经过研磨至粒径小于5微米， 再加入余下部分水性聚氨酯树脂和助剂， 搅拌均匀， 过滤， 即得。 权利要求书 1/1。

7、 页 2 CN 107418418 A 2 一种用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆及其制备方法 技术领域 0001 本发明涉及一种喷漆， 特别涉及一种水性喷漆， 具体涉及一种织物、 鞋材专用的水 性聚氨酯喷漆及其制备方法， 属于水性油漆技术领域。 背景技术 0002 随着人们生活水平的提高， 人们的环保意识也在不断增强， 越来越多的人已开始 关注人类自身的生活环境， 因此在追求时尚的同时， 人们也开始注重环保型涂料的选择。 传 统的溶剂型涂料中含有大量的有机溶剂， 在生产及施工的过程中会排放出大量的VOC， 直接 危害人类的健康， 并造成环境的污染。 据相关数据统计， 目前全球每年向大气排放的VO。

8、C高 达500600万吨， 而目前市场上用于鞋材、 家具及门窗的木器漆大多是以聚氨酯漆和硝基 漆溶剂型清漆为主， 这些漆会释放出大量有毒有害的物质和挥发性溶剂， 严重污染人们居 住、 工作和学习环境。 因此， 人们已逐渐减少使用传统的溶剂型涂料， 而选择环境友好型涂 料水性漆。 由于水性涂料采用水作为分散介质， 生产成本低， 具有经济实惠、 毒性低、 耐 黄变、 涂膜好和非易燃、 高固含量、 无有机挥发物、 可用水稀释和清洗、 并且对操作要求相对 较宽等特点， 性能卓越， 它最低限度地减少了有害物质.因而符合绿色生产的要求， 故具有 十分广阔的发展前景。 中国专利(CN105907201A)公。

9、开了一种包括环保型水性自喷漆料液、 抛射剂、 气雾型包材的环保型水性自喷漆及其制备方法， 其喷漆配方中包含水性树脂、 颜 料、 助溶剂、 水和助剂， 这种喷漆喷涂雾化性好、 喷出率高、 涂膜干燥迅速、 漆膜丰满度高， 硬 度、 附着力、 光泽度、 柔韧性、 耐冲击等综合性能优异， 色彩丰富艳丽， 装饰效果优良， 耐老化 性能佳， 具有极好的防锈和保护功能； 但这种喷漆存在的最大缺点是， VOC的排放量没有得 到很好控制， 其助溶剂与水的比重相差不大， 仅仅是采用部分水代替部分溶剂。 0003 鞋材及织物是日常生活必需品， 鞋材和织物表面经常设计有美观的图案， 这些图 案可以采用纺织工艺编织， 。

10、通过编织得到的图案耐磨、 不脱落， 但是编织工艺复杂， 成本高， 不利于工业化生产。 而采用喷漆喷图， 方便快捷， 成本大大降低， 但是现有的用于织物和鞋 材的喷漆一般是油性喷漆， 且附着力差， 不耐磨， 干燥慢， 耐曲折差， 容易脱落。 发明内容 0004 针对现有的用于鞋材、 织物的喷漆存在VOC排放量高、 附着力差、 干燥慢、 曲折差等 问题， 本发明的目的是在于提供一种分散稳定性好、 上色率强、 鲜艳度好、 易加工、 不流挂、 无气泡、 流平好、 物性好、 活化性好， 易于二次加工无需打磨， 弯曲达13万次以上的高性能水 性聚氨酯喷漆。 0005 本发明的另一个目的是在于提供一种操作简。

11、单、 低成本的制备所述水性聚氨酯喷 漆的方法。 0006 为了实现上述技术目的， 本发明提供了一种用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆， 其包括以下质量百分比组分： 水性聚氨酯6070； 水515； 色粉1020； 助剂5 20； 所述水性聚氨酯由聚酯型水性聚氨酯和聚醚型水性聚氨酯按质量比12:13组合。 说明书 1/5 页 3 CN 107418418 A 3 0007 本发明的技术方案关键在于采用了两种特殊的水性聚氨酯作为基体树脂共混使 用， 两者优势互补， 具有明显的协同增效作用， 聚酯型聚氨酯提供良好的附着力和耐磨， 而 聚醚型水性聚氨酯对聚酯型水性聚氨酯的柔软性和耐水解性能进行改良， 赋予。

12、了喷漆良好 的耐磨、 附着力及柔性和耐水解性， 满足鞋材和织物的使用要求。 0008 优选的方案， 所述聚酯型水性聚氨酯的软段数均分子量为20003000； 所述聚醚 型水性聚氨酯的软段数均分子量为30004000。 聚酯型水性聚氨酯的软段分子量为2000 3000， 可以增加柔软性， 提高弯曲， 同时能提高附着力， 分子量大耐水解也会好， 聚醚型水性 聚氨酯软段分子量为30004000， 内增塑性好， 增加初粘性， 同时对弯曲有很大帮助， 聚醚 分子量越大， 水性聚氨酯相分离好， 对抗张和拉伸强度显著提高。 更优选的方案， 聚酯型水 性聚氨酯和聚醚型水性聚氨酯的分子量为820万， 属于常规的。

13、市售产品。 0009 较优选的方案， 所述水性聚氨酯由聚酯型水性聚氨酯和聚醚型水性聚氨酯按质量 比1:12组合； 最优选为按质量比1:1组合。 0010 优选的方案， 所述助剂包括水性湿润剂、 水性分散剂、 成膜助剂、 抗流挂剂、 流平 剂、 消泡剂、 附着力促进剂、 pH调节剂、 杀菌剂和增稠剂。 0011 较优选的方案， 所述水性湿润剂为气体化学608。 0012 较优选的方案， 所述水性分散剂为OMG0851。 0013 较优选的方案， 所述水性湿润剂和所述水性分散剂按质量比0.21:13组合使 用。 0014 本发明将OMG0851和气体化学608组合使用， 能有效增加色粉分散效果， 。

14、同时降低 高浓色浆粘度， 易研磨， 有利于水性喷漆， 不堵喷嘴， 上色率高。 0015 较优选的方案， 所述水性湿润剂和所述水性分散剂总质量为喷漆体系质量的1.2 4。 0016 优选的方案， 所述流平剂为迪高270和气体化学104PM组合， 占喷漆体系质量的0.2 1。 较优选的流平剂为迪高270和气体化学104PM按质量比1:0.51.5的组合。 0017 优选的方案， 所述消泡剂为迪高901W和BYK028组合， 占喷漆体系质量的0.2 0.5； 较优选的消泡剂为迪高901W和BYK028按质量比1:1.52.5组合； 采用抑泡和消泡结 合。 0018 优选的方案， 所述增稠剂为OMG0。

15、625和宁柏迪PS202组合， 占喷漆体系质量的0.5 2。 较优选的增稠剂为OMG0625和宁柏迪PS202按质量比1:1.52.5组合。 优选的增稠剂与 水性聚氨酯相容性好， 不失光， 流平好。 0019 较优选的方案， 所述成膜助剂为陶氏PHH和/或广州双喜化工351， 占喷漆体系质量 的35。 这两种成膜助剂不产生VOC， 且能确保水性聚氨酯成膜， 改善成膜效果。 0020 较优选的方案， 所述抗流挂剂为瓦克化学H15， 占喷漆体系质量的12。 优选瓦 克化学H15能防止产生流挂形成泪痕， 而影响外观。 0021 较优选的方案， 所述附着力促进剂为日本信越A-187， 占喷漆体系质量的。

16、13。 优选的日本信越A-187稳定性很好， 水份挥发后发生交联反应， 增加附着力。 0022 较优选的方案， 所述pH调节剂为陶氏AMP-95， 占喷漆体系质量的0.10.3。 优选 的陶氏AMP-95能有效稳定水性喷漆pH值， 防止pH波动太大造成破乳， 增加喷漆的分散稳定 性。 说明书 2/5 页 4 CN 107418418 A 4 0023 较优选的方案， 所述杀菌剂为韩国SK PG521， 占喷漆体系质量的0.20.5。 0024 较优选的方案， 所述色粉为钛白粉、 碳黑、 酞青蓝、 酞青绿、 永固黄、 永固紫、 永固红 中至少一种。 0025 本发明还提供了一种制备所述的用于织物。

17、和鞋材的水性聚氨酯喷漆的方法， 该方 法是将部分水性聚氨酯树脂和助剂及水搅拌分散， 再加入色粉， 进一步分散均匀， 分散物料 经过研磨至粒径小于5微米， 再加入余下部分水性聚氨酯树脂和助剂， 搅拌均匀， 过滤， 即 得。 0026 本发明的用于织物和鞋材的水性聚氨酯喷漆的具体制备方法如下： 按质量比将1/ 4水性聚氨酯、 水性润湿剂、 水性分散剂、 去离子水及1/3水性消泡剂投入反应釜中分散5 10分钟， 搅拌均匀， 然后慢慢加入色粉， 高速分散30分钟， 经纳米机研磨至粒径小于5微米为 合格； 再依次投入剩下的水性聚氨酯、 pH调节剂、 水性成膜助剂、 水性流平剂、 抗流挂剂、 剩 下的水性。

18、消泡剂、 附着力促进剂、 杀菌剂， 搅拌5分钟， 加入增稠剂调整粘度， 搅拌1520分 钟， 检测、 过滤、 包装， 即为水性聚氨酯喷漆。 0027 本发明的水最好的采用去离子水， 是离子交换法自制。 0028 相对现有技术， 本发明的技术方案带来的有益技术效果： 0029 1)本发明的水性聚氨酯喷漆采用的组分都为水性原料， 无需采用任何有机助溶 剂， 几乎无VOC排放， 真正实现了绿色环保 0030 2)本发明的水性聚氨酯喷漆应用于织物或鞋材时表现出较好的综合性能： 附着力 较好、 耐水洗、 耐磨、 耐老化、 无需打磨、 彩色弯曲15万次以上等 0031 3)本发明的水性聚氨酯喷漆的分散稳定。

19、性好50放置48小时不浮色、 不发花、 不 分层， 且使用时易雾化喷涂、 上色率强、 鲜艳度好、 易加工、 不流挂、 无气泡、 流平好、 物性好 及活化性好。 0032 4)本发明的水性聚氨酯喷漆原料易得， 制备方法简单， 成本低， 满足工业生产要 求。 具体实施方式 0033 下面通过具体实施进一步具体说明本发明内容描述发明的实施例， 但本发明的保 护范围完全不局限于此。 0034 根据原料配方16， 按以下方法制备水性聚氨酯喷漆： 按质量份将1/4水性聚氨 酯、 水性润湿剂、 水性分散剂、 去离子水及1/3水性消泡剂投入反应釜中分散510分钟， 搅 拌均匀， 然后慢慢加入色粉， 高速分散3。

20、0分钟， 经纳米机研磨至粒径小于5微米为合格； 再依 次投入剩下的水性聚氨酯、 pH调节剂、 水性成膜助剂、 水性流平剂、 抗流挂剂、 剩下的水性消 泡剂、 附着力促进剂、 杀菌剂， 搅拌5分钟， 加入增稠剂调整粘度， 搅拌1520分钟， 检测、 过 滤、 包装， 即为水性聚氨酯喷漆。 0035 以下配方中， 聚酯型水性聚氨酯分子量约为10万， 软段数均分子量约为2500， 聚醚 型水性聚氨酯分子量约为10万， 软段数均分子量约为3500。 0036 以下配方中， 比例均为质量比。 0037 配方1： 聚酯型水性聚氨酯和聚醚型水性聚氨酯(1:1)65份， 水7份， 碳黑15份， OMG0851。

21、 1.5份， 气体化学608 1.5份； 陶氏PHH 4份， 瓦克化学H15 1.5份， 迪高270和气体化 说明书 3/5 页 5 CN 107418418 A 5 学104PM(1:1)0.5份， 迪高901W和BYK028(1:2)0.3份， 日本信越A-187 2份， 陶氏AMP-95 0.2 份， 韩国SK PG521 0.5份， OMG0625和宁柏迪PS202(1:2)1份。 0038 配方2： 聚酯型水性聚氨酯65份， 水7份， 炭黑15份， OMG0851 1.5份， 气体化学608 1.5份； 陶氏PHH 4份， 瓦克化学H15 1.5份， 迪高270和气体化学104PM(。

22、1:1)0.5份， 迪高901W 和BYK028(1:2)0.3份， 日本信越A-187 2份， 陶氏AMP-95 0.2份， 韩国SK PG521 0.5份， OMG0625和宁柏迪PS202(1:2)1份。 0039 配方3： 聚醚型水性聚氨酯65份， 水7份， 炭黑15份， OMG0851(1:1)1.5份， 气体化学 608 1.5份； 陶氏PHH 4份， 瓦克化学H15 1.5份， 迪高270和气体化学104PM(1:1)0.5份， 迪高 901W和BYK028(1:2)0.3份， 日本信越A-187 2份， 陶氏AMP-95 0.2份， 韩国SK PG521 0.5份， OMG06。

23、25和宁柏迪PS202(1:2)1份。 0040 配方4： 聚酯型水性聚氨酯和聚醚型水性聚氨酯(1:2)70份， 水6份， 炭黑10份， OMG0851 2.5份， 气体化学608 0.5份； 广州双喜化工351 4份， 瓦克化学H15 1.5份， 迪高270 和气体化学104PM(1:0.5)0.5份， 迪高901W和BYK028(1:2)0.3份， 日本信越A-187 2份， 陶氏 AMP-95 0.2份， 韩国SK PG521 0.5份， OMG0625和宁柏迪PS202(1:1.5)2份。 0041 配方5： 聚酯型水性聚氨酯和聚醚型水性聚氨酯(1:3)60份， 水12份， 酞青蓝15。

24、份， OMG0851 2份， 气体化学608 1份； 陶氏PHH 4份， 瓦克化学H15 1.5份， 迪高270和气体化学 104PM(1:1.5)0.5份， 迪高901W和BYK028(1:2.5)0.3份， 日本信越A-187 2份， 陶氏AMP-95 0.2份， 韩国SK PG521 0.5份， OMG0625和宁柏迪PS202(1:2.5)1份。 0042 配方6： 聚酯型水性聚氨酯和聚醚型水性聚氨酯(2:1)65份， 水7份， 钛白粉15份， OMG0851 0.5份， 气体化学608 1.5份； 广州双喜化工351 4份， 瓦克化学H15 1.5份， 迪高270 和气体化学104P。

25、M(1:1)0.5份， 迪高901W和BYK028(1:1.5)0.3份， 日本信越A-187 2份， 陶氏 AMP-95 0.2份， 韩国SK PG521 0.5份， OMG0625和宁柏迪PS202(1:2)2份。 0043 配方16按本领域的常规测试方法进行性能测试： 0044 1、 喷漆的基本参数： 0045 外观： 配方6为白色液体， 配方14为黑色液体， 配方5为蓝色液体。 0046 粘度(cps， 25):配方1、 2、 3和5的粘度在1200左右， 配方4和6的粘度在1400左右。 0047 pH值： 均稳定在79之间； 0048 固含量()： 均在3045之间； 0049 有。

26、效期： 6个月。 储存期间不分层， 分散稳定性好。 0050 表1配方13的水性聚氨酯喷漆性能检测 0051 项目配方2配方3配方1 附着拉力(kgf)4.82.14.6 耐磨擦(275目砂子)合格15次露底合格 水解(10NaOH,45)不耐水解， 发粘耐水好很好 弯曲10万次开裂13万次未开裂15万次未开裂 鲜艳度好较差很好 低温弯曲(-20)2万次开裂8万次不开裂10万次不开裂 0052 从表1中可以看出， 本发明的水性聚氨酯喷漆采用聚酯型水性聚氨酯和聚醚型水 说明书 4/5 页 6 CN 107418418 A 6 性聚氨酯组合使用时， 能达到较好的效果， 喷漆满足鞋底等材料的性能要求。

27、， 而单独采用聚 酯型水性聚氨酯或聚醚型水性聚氨酯时， 达不到应用要求。 0053 表2配方46的水性聚氨酯喷漆及常规的油性聚氨酯喷漆性能检测 0054 0055 此外， 油性PU喷漆耐水解性和耐老化性差， 含有机溶剂及助剂， 会产生大量VOC。 0056 本发明的水性分散剂OMG0851和水性湿润剂608两者组合使用， 能明显增加色粉分 散效果， 同时降低高浓色浆粘度， 易研磨， 有利于水性喷漆， 不堵喷嘴， 上色率高。 相对现有 技术中的常规水性润湿剂和水性分散剂组合具有明显的优势。 以本发明的最优配方实施例 1进行对比实验： 通过实施例1验证效果， 其他组分与实施例1配方一致， 只是采用不同的水 性分散剂和水性润湿剂： a、 b、 c和d为采用市面上常规的水性分散剂和水性润湿剂组合使 用， e为实施例1的水性分散剂和水性润湿剂组合使用， 具体实验结果如表3。 0057 表3不同水性分散剂和水性润湿剂的组合使用效果 0058 0059 说明书 5/5 页 7 CN 107418418 A 7 。