一种耐涂鸦的水性单组份涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体为一种耐涂鸦的水性单组份涂料及其制备方法。

背景技术

耐涂鸦涂料是功能性表面处理涂料，其涂膜的耐涂鸦特性往往通过提高涂膜的交联密度、抗化学性能或降低涂膜表面能获得。涂膜具有硬度高，耐溶剂性好，表面光滑易清洁的特点。

为了符合环保低VOC要求，通常采用水性双组分制备耐涂鸦涂料，即采用有机氟硅改性羟基丙烯酸乳液与水性异氰酸酯固化剂进行交联制得漆膜硬度高，涂层致密，表面能低的耐涂鸦涂层。但由于采用双组份形式，该制备方法存在以下施工缺陷：1、配漆后需在3-4小时内使用完毕；2、漆膜光泽会随双组份混合使用时间不一导致涂膜光泽不均匀等。此外，目前国内的单组份聚氨酯耐涂鸦涂料主要采用氟硅改性树脂，水性氟硅改性树脂在成膜过程中有机氟硅会富集于涂层表面形成低表面能涂膜，使得涂膜具有耐涂鸦性能，也因此导致后续修补涂层对原涂层附着力不佳影响翻新使用寿命，若需翻新使用寿命长则必须铲除整个涂层重新涂刷耐涂鸦涂料，由此导致不必要的经济浪费。

经检索，有关耐涂鸦涂料的技术已有相关专利文献披露，如中国专利申请号：202110820966.X，发明创造名称为：一种单组份防涂鸦抗粘贴外墙涂料及其制备方法，该方案中的硅树脂为经有机官能团修饰的硅树脂；弹性体为端羟基修饰的聚硅氧烷，该申请主要采用硅改性树脂，其主要应用于建筑涂料技术领域，且影响后续的翻新使用。

又如中国专利申请号：201910776009.4，发明创造名称为：单组份潮气固化有机硅耐涂鸦智慧涂料及其制备方法，该申请中同样是采用硅改性树脂解决防涂鸦涂料效果不持久、防护不全面的问题，同样影响涂层的后续翻新使用。

发明内容

1、发明要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种耐涂鸦的水性单组份涂料及其制备方法，以解决上述背景技术提出双组份耐涂鸦树脂存在施工不便及单组份耐涂鸦涂料采用的氟硅改性树脂易导致修补层间附着力不佳影响翻新使用寿命的问题，本发明中水性聚氨酯分散体采用非有机氟硅类高硬度合成单体及通过多重交联制备工艺使得树脂涂膜致密耐化学性能好，最终具有较优的抗涂鸦特性。

2、技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

本发明的一种耐涂鸦的水性单组份涂料，包括以下重量份的组份：

异氰酸酯55～75份

多元醇45～60份

多元羧酸50～70份

多元胺1～3份

水性扩链剂8～11份

中和剂4～6份

溶剂150～210份

催化剂0.1～0.3份

去离子水350～500份

成膜助剂50～60份

消泡剂1.5～2.5份

润湿剂4～7份

增稠剂2～4份。

更进一步，异氰酸酯单体采用六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的任意两种或三种。

更进一步，多元醇采用氢化双酚A、1,4-环己烷二甲醇、三羟甲基丙烷、新戊二醇中的任意两种或三种。

更进一步，多元羧酸采用己二酸、六氢苯酐、1,2-环己烷二甲酸中的任意一种或两种。

更进一步，水性扩链剂采用二羟基甲基丙酸、二羟基甲基丁酸、乙二氨基乙磺酸钠中的任意一种或两种。

更进一步，多元胺采用二乙烯三胺、三乙烯四胺中的任意一种或两种。

另外，本发明还提供了一种耐涂鸦的水性单组份涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1:在反应釜1中加入适量多元醇、多元羧酸、催化剂进行酯化缩聚反应，并制备一定分子量的聚酯多元醇树脂；

S2:在反应釜2中加入反应釜1中制备得到的聚酯多元醇树脂，加热至105℃～110℃，并进行真空脱水处理；

S3:待步骤S2中的反应釜2内的温度降至70℃后，加入适量异氰酸酯和催化剂，并控制反应釜2内的反应温度为80℃～85℃，反应时间为1.5h～2.5h；

S4:继续向步骤S3中的反应釜2内加入适量亲水扩链剂、溶剂、催化剂和中和剂后经过系列反应得到水性聚氨酯预聚体；

S5:将S4步骤中制备得到的预聚体倒入分散罐中，加入适量的去离子水和多元胺进行高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体；

S6:向分散罐中依次加入适量的去离子水、成膜助剂、润湿剂、消泡剂和增稠剂，调制均匀后得到水性单组份耐涂鸦涂料。

优选的，步骤S4中包括：

S41:向步骤S3的反应釜2内加入适量亲水扩链剂和部分溶剂，并升温至80℃～85℃，反应1h～2h；

S42:待步骤S41的反应釜2内温度降至75℃后，加入催化剂和剩余溶剂，保温2.5h～3.5h；

S43:待上述保温结束后，再次降温至小于40℃，并加入适量中和剂，中和反应一段时间后得到水性聚氨酯预聚体。

更进一步，步骤S2中经真空脱水处理后至聚酯多元醇树脂的含水量小于0.05％。

更进一步，步骤S5中，将制备得到的水性聚氨酯分散体降温至60℃后，进行抽真空溶剂脱除处理后，得到低VOC含量的水性聚氨酯分散体。

3、有益效果

本发明提供一种耐涂鸦的水性单组份涂料及其制备方法，相比于现在耐涂鸦产品产品具有高硬度、耐涂鸦、易施工等优点的产品。更具体地，本发明表现如下：

(1)相较于现有技术中双组份耐涂鸦树脂存在施工不便，以及单组份耐涂鸦涂料采用的氟硅改性树脂易导致修补层间附着力不佳影响翻新使用寿命的问题，本发明中水性聚氨酯分散体采用非有机氟硅类高硬度合成单体及通过多重交联制备工艺使得树脂涂膜致密耐化学性能好，最终具有较优的抗涂鸦特性。

(2)水性聚氨酯分散体合成所用的异氰酸酯单体采用二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的任意两种或三种，该异氰酸酯单体为含六元环脂肪族类异氰酸酯，且合成所用聚酯多元醇采用氢化双酚A、1,4-环己烷二甲醇、三羟甲基丙烷中的任意两种或三种，与多元羧酸脱水缩聚而成。该类异氰酸酯和聚酯多元醇结构中含有较多的脂肪族六元环，脂肪族六元环具有化学结构稳定，耐化学性能佳的特点，此外同时结合水性聚氨酯分散体中氨基甲酸酯基团耐磨性能佳优点，因此所制得的水性聚氨酯涂膜具有高硬度、抗化学性和耐磨等特点。

(3)水性聚氨酯分散体合成单体中采用六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)、三羟甲基丙烷、二乙烯三胺、三乙烯四胺中两种或三种作为内交联剂，使得水性聚氨酯分散体本身具有较高的交联密度，因此涂层无需添加外交联剂的情况下，单组份的水性聚氨酯分散体涂膜致密具有较好的抗涂鸦特性。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料，包括以下重量份的组份：异氰酸酯:72份，多元醇:60份，多元羧酸:60份，多元胺:2份，水性扩链剂:8份，中和剂:5份，溶剂:200份，催化剂:0.2份，去离子水:375份，成膜助剂:60份，消泡剂:2份，润湿剂:6份，增稠剂:3份。具体的，本实施例中异氰酸酯采用12重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)以及60重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；多元醇采用55重量份的氢化双酚A(HBPA)以及5重量份的三羟甲基丙烷(TMP)；多元羧酸采用60重量份六氢苯酐(HHPA)；多元胺采用2重量份二乙烯三胺(DETA)，亲水扩链剂采用8重量份二羟基丁酸(DMBA)；中和剂采用5重量份三乙胺(TEA)；溶剂采用丙酮(AC)溶剂；催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂；成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及40重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)；消泡剂为迪高消泡剂902W；润湿剂为迪高润湿剂270；增稠剂为高泰增稠剂XS83。

本实施例中水性聚氨酯分散体合成所用的异氰酸酯单体采用二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的任意两种或三种，该异氰酸酯单体为含六元环脂肪族类异氰酸酯，且合成所用聚酯多元醇采用氢化双酚A、1,4-环己烷二甲醇、三羟甲基丙烷中的任意两种或三种，与多元羧酸脱水缩聚而成。该类异氰酸酯和聚酯多元醇结构中含有较多的脂肪族六元环，由于六元环的化学结构稳定，耐化学性能佳的特点，因此所制得的水性聚氨酯涂膜具有高硬度、抗化学性和耐磨等特点。

其次，水性聚氨酯分散体合成单体中采用六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)、三羟甲基丙烷、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的任意两种或三种作为内交联剂，使得水性聚氨酯分散体本身具有较高的交联密度，因此涂层无需添加外交联剂的情况下，单组份的水性聚氨酯分散体涂膜致密具有较好的抗涂鸦特性。

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1:在反应釜1中加入适量多元醇、多元羧酸、催化剂，加热至140℃，并进行抽真空脱水处理后，通过酯化缩聚反应制备得到一定分子量的聚酯多元醇树脂，为保障对反应温度的精准把控以及便于进行脱水处理，本实施例中在反应釜1中配备冷凝分水器和温度计。具体的，本实施例中多元醇采用55重量份的氢化双酚A(HBPA)以及5重量份的三羟甲基丙烷(TMP)，多元羧酸采用60重量份六氢苯酐(HHPA)，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S2:在反应釜1中，每间隔3h测定合成多元醇树脂的酸值，直至多元醇树脂的乳液酸值小于0.5mgKOH/g，然后降温待用；再向反应釜2中加入反应釜1中制备得到的聚酯多元醇树脂，加热至105℃，并进行真空脱水处理，经真空脱水处理后至聚酯多元醇树脂的含水量小于0.05％。

S3:待步骤S2中的反应釜2内的温度降至70℃后，加入适量异氰酸酯和催化剂，并控制反应釜2内的反应温度为80℃，反应时间为1.5h，具体的，本实施例中异氰酸酯采用12重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)以及60重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S4:继续向步骤S3中的反应釜2内加入适量亲水扩链剂、溶剂、催化剂和中和剂后经过系列反应得到水性聚氨酯预聚体，其中具体步骤如下：

S41:向步骤S3的反应釜2内加入适量亲水扩链剂和部分溶剂，并升温至80℃，反应1h；具体的，本实施例中亲水扩链剂采用8重量份二羟基丁酸(DMBA)，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S42:待步骤S41的反应釜2内温度降至75℃后，加入催化剂和剩余溶剂，保温2.5h；具体的，本实施例中催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S43:待上述保温结束后，再次降温至小于40℃，并加入适量中和剂，中和反应30min后得到水性聚氨酯预聚体。具体的，本实施例中中和剂采用5重量份三乙胺(TEA)。将上述制备的预聚体倒入分散桶中，加入适量的去离子水和多元胺DETA高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体。

S5:将S4步骤中制备得到的预聚体倒入分散罐中，加入适量的去离子水和多元胺进行高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体，具体的，本实施例中多元胺采用2重量份二乙烯三胺(DETA)。更进一步的，本实施例中将制备得到的水性聚氨酯分散体降温至60℃后，进行抽真空溶剂脱除处理后，得到低VOC含量的水性聚氨酯分散体。

S6:向分散罐中依次加入适量的去离子水、成膜助剂、润湿剂、消泡剂和增稠剂，并不断进行搅拌，中速调制均匀后得到水性单组份耐涂鸦涂料。具体的，本实施例中成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及40重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)，润湿剂采用6重量份的迪高润湿剂270，消泡剂采用2重量份的迪高消泡剂902W，增稠剂采用3重量份的高泰增稠剂XS83。

采用本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料的制备方法，制备得到的单组份水性聚氨酯耐涂鸦涂料，相比于现在耐涂鸦产品产品具有高硬度、耐涂鸦、易施工等优点。本实施例中以非有机氟硅改性高自交联水性聚氨酯分散体为基料，并以去离子水为分散介质，配合各种助剂制备而成的环保型涂料，具有无毒、无污染、无刺激性气味等优点，且由于单组分水性涂料易施工的特点，相比于双组份涂料而言，单组分水性涂料在固化过程中不存在双组份涂料中异氰酸酯固化剂与水的副反应，因此涂层光泽稳定。此外采用非有机硅类单体合成，后续翻新在原漆膜基础上涂刷即可，不存在有机硅表面涂层表面富集导致涂层层间附着力出现问题。因此，本实施例中制备的水性单组份耐涂鸦涂料具有非常强的施工实用性。

实施例2

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料，包括以下重量份的组份：异氰酸酯:72份，多元醇:60份，多元羧酸:60份，多元胺:2.5份，亲水性扩链剂:8份，中和剂:5.5份，溶剂:210份，催化剂:0.2份，去离子水:374份，成膜助剂:60份，消泡剂:2份，润湿剂:6份，增稠剂:3份。具体的，本实施例中异氰酸酯采用6重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)以及66重量份的二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)；多元醇采用58重量份的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)以及2重量份的三羟甲基丙烷(TMP)；多元羧酸采用35重量份的六氢苯酐(HHPA)以及25重量份的1,2-环己烷二甲酸；多元胺采用2.5重量份的二乙烯三胺(DETA)，亲水扩链剂采用8重量份二羟基丁酸(DMBA)；中和剂采用5.5重量份三乙胺(TEA)；溶剂采用丙酮(AC)溶剂；催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂；成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及40重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)；消泡剂为迪高消泡剂902W；润湿剂为迪高润湿剂270；增稠剂为高泰增稠剂XS83。

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1:在反应釜1中加入适量多元醇、多元羧酸、催化剂，加热至210℃，并进行抽真空脱水处理后，通过酯化缩聚反应制备得到一定分子量的聚酯多元醇树脂。具体的，本实施例中多元醇采用58重量份的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)以及2重量份的三羟甲基丙烷(TMP)，多元羧酸采用35重量份的六氢苯酐(HHPA)以及25重量份的1,2-环己烷二甲酸，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S2:在反应釜1中，每间隔3h测定合成多元醇树脂的酸值，直至多元醇树脂的乳液酸值小于0.5mgKOH/g，然后降温待用；再向反应釜2中加入反应釜1中制备得到的聚酯多元醇树脂，加热至110℃，并进行真空脱水处理，经真空脱水处理后至聚酯多元醇树脂的含水量小于0.05％。

S3:待步骤S2中的反应釜2内的温度降至70℃后，加入适量异氰酸酯和催化剂，并控制反应釜2内的反应温度为85℃，反应时间为2.5h，具体的，本实施例中异氰酸酯采用6重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)以及66重量份的二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S4:继续向步骤S3中的反应釜2内加入适量亲水扩链剂、溶剂、催化剂和中和剂后经过系列反应得到水性聚氨酯预聚体，其中具体步骤如下：

S41:向步骤S3的反应釜2内加入适量亲水扩链剂和部分溶剂，并升温至85℃，反应1h；具体的，本实施例中亲水扩链剂采用8重量份二羟基丁酸(DMBA)，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S42:待步骤S41的反应釜2内温度降至75℃后，加入催化剂和剩余溶剂，保温2.5h～3.5h；具体的，本实施例中催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S43:待上述保温结束后，再次降温至小于40℃，并加入适量中和剂，中和反应30min后得到水性聚氨酯预聚体。具体的，本实施例中中和剂采用5.5重量份三乙胺(TEA)。将上述制备的预聚体倒入分散桶中，加入适量的去离子水和多元胺DETA高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体。

S5:将S4步骤中制备得到的预聚体倒入分散罐中，加入适量的去离子水和多元胺进行高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体，具体的，本实施例中多元胺采用2.5重量份二乙烯三胺(DETA)。更进一步的，本实施例中将制备得到的水性聚氨酯分散体降温至60℃后，进行抽真空溶剂脱除处理后，得到低VOC含量的水性聚氨酯分散体。

S6:向分散罐中依次加入适量的去离子水、成膜助剂、润湿剂、消泡剂和增稠剂，并不断进行搅拌，中速调制均匀后得到水性单组份耐涂鸦涂料。具体的，本实施例中成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及40重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)，润湿剂采用6重量份的迪高润湿剂270，消泡剂采用2重量份的迪高消泡剂902W，增稠剂采用3重量份的高泰增稠剂XS83。

实施例3

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料，包括以下重量份的组份：异氰酸酯:73份，多元醇:65份，多元羧酸:60份，多元胺:1.5份，亲水性扩链剂:8份，中和剂:5.5份，溶剂:210份，催化剂:0.2份，去离子水:385份，成膜助剂:60份，消泡剂:2份，润湿剂:6份，增稠剂:3份。具体的，本实施例中异氰酸酯采用3重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)、30重量份的二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)以及40重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；多元醇采用30重量份的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、30重量份氢化双酚A(HBPA)以及5重量份的三羟甲基丙烷(TMP)；多元羧酸采用60重量份的六氢苯酐(HHPA)；多元胺采用1.5重量份的三乙烯四胺(TETA)，亲水扩链剂采用8重量份二羟基甲基丁酸(DMBA)；中和剂采用5.5重量份三乙胺(TEA)；溶剂采用丙酮(AC)溶剂；催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂；成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及40重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)；消泡剂为迪高消泡剂902W；润湿剂为迪高润湿剂270；增稠剂为高泰增稠剂XS83。

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1:在反应釜1中加入适量多元醇、多元羧酸、催化剂，加热至180℃，并进行抽真空脱水处理后，通过酯化缩聚反应制备得到一定分子量的聚酯多元醇树脂。具体的，本实施例中多元醇采用30重量份的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、30重量份氢化双酚A(HBPA)以及5重量份的三羟甲基丙烷(TMP)，多元羧酸采用60重量份的六氢苯酐(HHPA)，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S2:在反应釜1中，每间隔3h测定合成多元醇树脂的酸值，直至多元醇树脂的乳液酸值小于0.5mgKOH/g，然后降温待用；再向反应釜2中加入反应釜1中制备得到的聚酯多元醇树脂，加热至108℃，并进行真空脱水处理，经真空脱水处理后至聚酯多元醇树脂的含水量小于0.05％。

S3:待步骤S2中的反应釜2内的温度降至70℃后，加入适量异氰酸酯和催化剂，并控制反应釜2内的反应温度为885℃，反应时间为2h，具体的，本实施例中异氰酸酯采用3重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)、30重量份的二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)以及40重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S4:继续向步骤S3中的反应釜2内加入适量亲水扩链剂、溶剂、催化剂和中和剂后经过系列反应得到水性聚氨酯预聚体，其中具体步骤如下：

S41:向步骤S3的反应釜2内加入适量亲水扩链剂和部分溶剂，并升温至80℃，反应2小时；具体的，本实施例中亲水扩链剂采用8重量份二羟基丁酸(DMBA)，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S42:待步骤S41的反应釜2内温度降至75℃后，加入催化剂和剩余溶剂，保温2.5h～3.5h；具体的，本实施例中催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S43:待上述保温结束后，再次降温至小于40℃，并加入适量中和剂，中和反应30min后得到水性聚氨酯预聚体。具体的，本实施例中中和剂采用5.5重量份三乙胺(TEA)。将上述制备的预聚体倒入分散桶中，加入适量的去离子水和多元胺DETA高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体。

S5:将S4步骤中制备得到的预聚体倒入分散罐中，加入适量的去离子水和多元胺进行高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体，具体的，本实施例中多元胺采用1.5重量份的三乙烯四胺(TETA)。更进一步的，本实施例中将制备得到的水性聚氨酯分散体降温至60℃后，进行抽真空溶剂脱除处理后，得到低VOC含量的水性聚氨酯分散体。

S6:向分散罐中依次加入适量的去离子水、成膜助剂、润湿剂、消泡剂和增稠剂，并不断进行搅拌，中速调制均匀后得到水性单组份耐涂鸦涂料。具体的，本实施例中成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及40重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)，润湿剂采用6重量份的迪高润湿剂270，消泡剂采用2重量份的迪高消泡剂902W，增稠剂采用3重量份的高泰增稠剂XS83。

实施例4

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料，包括以下重量份的组份：异氰酸酯:55份，多元醇:45份，多元羧酸:50份，多元胺:1份，亲水性扩链剂:8份，中和剂:4份，溶剂:155份，催化剂:0.1份，去离子水:350份，成膜助剂:50份，消泡剂:1.5份，润湿剂:4份，增稠剂:2份。具体的，本实施例中异氰酸酯采用5重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)、30重量份的二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)以及20重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；多元醇采用15重量份的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、10重量份氢化双酚A(HBPA)以及20重量份的三羟甲基丙烷(TMP)；多元羧酸采用50重量份的六氢苯酐(HHPA)；多元胺采用1重量份的三乙烯四胺(TETA)，亲水扩链剂采用8重量份二羟基甲基丁酸(DMBA)；中和剂采用4重量份三乙胺(TEA)；溶剂采用丙酮(AC)溶剂；催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂；成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及30重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)；消泡剂为迪高消泡剂902W；润湿剂为迪高润湿剂270；增稠剂为高泰增稠剂XS83。

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1:在反应釜1中加入适量多元醇、多元羧酸、催化剂，加热至210℃，并进行抽真空脱水处理后，通过酯化缩聚反应制备得到一定分子量的聚酯多元醇树脂。具体的，本实施例中多元醇采用15重量份的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、10重量份氢化双酚A(HBPA)以及20重量份的三羟甲基丙烷(TMP)，多元羧酸采用50重量份的六氢苯酐(HHPA)，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S2:在反应釜1中，每间隔3h测定合成多元醇树脂的酸值，直至多元醇树脂的乳液酸值小于0.5mgKOH/g，然后降温待用；再向反应釜2中加入反应釜1中制备得到的聚酯多元醇树脂，加热至105℃～110℃，并进行真空脱水处理，经真空脱水处理后至聚酯多元醇树脂的含水量小于0.05％。

S3:待步骤S2中的反应釜2内的温度降至70℃后，加入适量异氰酸酯和催化剂，并控制反应釜2内的反应温度为85℃，反应时间为1.5h，具体的，本实施例中异氰酸酯采用5重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)、30重量份的二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)以及20重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S4:继续向步骤S3中的反应釜2内加入适量亲水扩链剂、溶剂、催化剂和中和剂后经过系列反应得到水性聚氨酯预聚体，其中具体步骤如下：

S41:向步骤S3的反应釜2内加入适量亲水扩链剂和部分溶剂，并升温至85℃，反应1h；具体的，本实施例中亲水扩链剂采用8重量份二羟基丁酸(DMBA)，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S42:待步骤S41的反应釜2内温度降至75℃后，加入催化剂和剩余溶剂，保温2.5h～3.5h；具体的，本实施例中催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S43:待上述保温结束后，再次降温至小于40℃，并加入适量中和剂，中和反应30min后得到水性聚氨酯预聚体。具体的，本实施例中中和剂采用4重量份三乙胺(TEA)。将上述制备的预聚体倒入分散桶中，加入适量的去离子水和多元胺DETA高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体。

S5:将S4步骤中制备得到的预聚体倒入分散罐中，加入适量的去离子水和多元胺进行高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体，具体的，本实施例中多元胺采用1重量份的三乙烯四胺(TETA)。更进一步的，本实施例中将制备得到的水性聚氨酯分散体降温至60℃后，进行抽真空溶剂脱除处理后，得到低VOC含量的水性聚氨酯分散体。

S6:向分散罐中依次加入适量的去离子水、成膜助剂、润湿剂、消泡剂和增稠剂，并不断进行搅拌，中速调制均匀后得到水性单组份耐涂鸦涂料。具体的，本实施例中成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及30重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)，润湿剂采用4重量份的迪高润湿剂270，消泡剂采用1.5重量份的迪高消泡剂902W，增稠剂采用2重量份的高泰增稠剂XS83。

实施例5

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料，包括以下重量份的组份：异氰酸酯:75份，多元醇:60份，多元羧酸:70份，多元胺:3份，亲水性扩链剂:11份，中和剂:6份，溶剂:200份，催化剂:0.3份，去离子水:400份，成膜助剂:58份，消泡剂:2.5份，润湿剂:7份，增稠剂:4份。具体的，本实施例中异氰酸酯采用5重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)、30重量份的二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)以及40重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；多元醇采用25重量份的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、30重量份氢化双酚A(HBPA)以及5重量份的三羟甲基丙烷(TMP)；多元羧酸采用70重量份的六氢苯酐(HHPA)；多元胺采用3重量份的三乙烯四胺(TETA)，亲水扩链剂采用11重量份二羟基甲基丁酸(DMBA)；中和剂采用6重量份三乙胺(TEA)；溶剂采用丙酮(AC)溶剂；催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂；成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及38重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)；消泡剂为迪高消泡剂902W；润湿剂为迪高润湿剂270；增稠剂为高泰增稠剂XS83。

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1:在反应釜1中加入适量多元醇、多元羧酸、催化剂，加热至160℃，并进行抽真空脱水处理后，通过酯化缩聚反应制备得到一定分子量的聚酯多元醇树脂。具体的，本实施例中多元醇采用25重量份的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、30重量份氢化双酚A(HBPA)以及5重量份的三羟甲基丙烷(TMP)，多元羧酸采用70重量份的六氢苯酐(HHPA)，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S2:在反应釜1中，每间隔3h测定合成多元醇树脂的酸值，直至多元醇树脂的乳液酸值小于0.5mgKOH/g，然后降温待用；再向反应釜2中加入反应釜1中制备得到的聚酯多元醇树脂，加热至105℃，并进行真空脱水处理，经真空脱水处理后至聚酯多元醇树脂的含水量小于0.05％。

S3:待步骤S2中的反应釜2内的温度降至70℃后，加入适量异氰酸酯和催化剂，并控制反应釜2内的反应温度为85℃，反应时间为1.5h，具体的，本实施例中异氰酸酯采用5重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)、30重量份的二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)以及40重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S4:继续向步骤S3中的反应釜2内加入适量亲水扩链剂、溶剂、催化剂和中和剂后经过系列反应得到水性聚氨酯预聚体，其中具体步骤如下：

S41:向步骤S3的反应釜2内加入适量亲水扩链剂和部分溶剂，并升温至85℃，反应1h；具体的，本实施例中亲水扩链剂采用8重量份二羟基丁酸(DMBA)，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S42:待步骤S41的反应釜2内温度降至75℃后，加入催化剂和剩余溶剂，保温3.5h；具体的，本实施例中催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S43:待上述保温结束后，再次降温至小于40℃，并加入适量中和剂，中和反应30min后得到水性聚氨酯预聚体。具体的，本实施例中中和剂采用6重量份三乙胺(TEA)。将上述制备的预聚体倒入分散桶中，加入适量的去离子水和多元胺DETA高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体。

S5:将S4步骤中制备得到的预聚体倒入分散罐中，加入适量的去离子水和多元胺进行高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体，具体的，本实施例中多元胺采用3重量份的三乙烯四胺(TETA)。更进一步的，本实施例中将制备得到的水性聚氨酯分散体降温至60℃后，进行抽真空溶剂脱除处理后，得到低VOC含量的水性聚氨酯分散体。

S6:向分散罐中依次加入适量的去离子水、成膜助剂、润湿剂、消泡剂和增稠剂，并不断进行搅拌，中速调制均匀后得到水性单组份耐涂鸦涂料。具体的，本实施例中成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及38重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)，润湿剂采用7重量份的迪高润湿剂270，消泡剂采用2.5重量份的迪高消泡剂902W，增稠剂采用4重量份的高泰增稠剂XS83。

实施例6

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料，包括以下重量份的组份：异氰酸酯:70份，多元醇:50份，多元羧酸:60份，多元胺:2份，亲水性扩链剂:10份，中和剂:4份，溶剂:180份，催化剂:0.2份，去离子水:360份，成膜助剂:50份，消泡剂:1.8份，润湿剂:5份，增稠剂:2份。具体的，本实施例中异氰酸酯采用10重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)、30重量份的二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)以及30重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)；多元醇采用30重量份的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、15重量份氢化双酚A(HBPA)以及5重量份的三羟甲基丙烷(TMP)；多元羧酸采用60重量份的六氢苯酐(HHPA)；多元胺采用2重量份的三乙烯四胺(TETA)，亲水扩链剂采用10重量份二羟基甲基丁酸(DMBA)；中和剂采用4重量份三乙胺(TEA)；溶剂采用丙酮(AC)溶剂；催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂；成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及30重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)；消泡剂为迪高消泡剂902W；润湿剂为迪高润湿剂270；增稠剂为高泰增稠剂XS83。

本实施例的一种耐涂鸦的水性单组份涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1:在反应釜1中加入适量多元醇、多元羧酸、催化剂，加热至200℃，并进行抽真空脱水处理后，通过酯化缩聚反应制备得到一定分子量的聚酯多元醇树脂。具体的，本实施例中多元醇采用30重量份的1,4-环己烷二甲醇(CHDM)、15重量份氢化双酚A(HBPA)以及5重量份的三羟甲基丙烷(TMP)，多元羧酸采用60重量份的六氢苯酐(HHPA)，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S2:在反应釜1中，每间隔3h测定合成多元醇树脂的酸值，直至多元醇树脂的乳液酸值小于0.5mgKOH/g，然后降温待用；再向反应釜2中加入反应釜1中制备得到的聚酯多元醇树脂，加热至110℃，并进行真空脱水处理，经真空脱水处理后至聚酯多元醇树脂的含水量小于0.05％。

S3:待步骤S2中的反应釜2内的温度降至70℃后，加入适量异氰酸酯和催化剂，并控制反应釜2内的反应温度为85℃，反应时间为1.5h，具体的，本实施例中异氰酸酯采用10重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI三聚体)、30重量份的二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)以及30重量份的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，催化剂为辛酸亚锡(T-12)催化剂。

S4:继续向步骤S3中的反应釜2内加入适量亲水扩链剂、溶剂、催化剂和中和剂后经过系列反应得到水性聚氨酯预聚体，其中具体步骤如下：

S41:向步骤S3的反应釜2内加入适量亲水扩链剂和部分溶剂，并升温至85℃，反应1h；具体的，本实施例中亲水扩链剂采用10重量份二羟基丁酸(DMBA)，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S42:待步骤S41的反应釜2内温度降至75℃后，加入催化剂和剩余溶剂，保温2.5h；具体的，本实施例中催化剂采用辛酸亚锡(T-12)催化剂，溶剂为丙酮(AC)溶剂。

S43:待上述保温结束后，再次降温至小于40℃，并加入适量中和剂，中和反应30min后得到水性聚氨酯预聚体。具体的，本实施例中中和剂采用4重量份三乙胺(TEA)。将上述制备的预聚体倒入分散桶中，加入适量的去离子水和多元胺DETA高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体。

S5:将S4步骤中制备得到的预聚体倒入分散罐中，加入适量的去离子水和多元胺进行高速剪切分散扩链，得到水性聚氨酯分散体，具体的，本实施例中多元胺采用2重量份的三乙烯四胺(TETA)。更进一步的，本实施例中将制备得到的水性聚氨酯分散体降温至60℃后，进行抽真空溶剂脱除处理后，得到低VOC含量的水性聚氨酯分散体。

S6:向分散罐中依次加入适量的去离子水、成膜助剂、润湿剂、消泡剂和增稠剂，并不断进行搅拌，中速调制均匀后得到水性单组份耐涂鸦涂料。具体的，本实施例中成膜助剂采用20重量分成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)以及30重量份成膜助剂二丙二醇甲醚(DPM)，润湿剂采用5重量份的迪高润湿剂270，消泡剂采用1.8重量份的迪高消泡剂902W，增稠剂采用2重量份的高泰增稠剂XS83。

对实施例1-6制得的耐涂鸦单组份水性聚氨酯涂料涂层分别根据GB/T9780-2013测试其耐污性能，其中聚氨酯涂料涂层评级见表1；根据GB/T6739-2000测试涂层硬度，以及根据GB/T1768-2000测试耐磨性能，其结果见下表2。

表1为聚氨酯涂料涂层的涂鸦级别评定表

表2为实施例1-6的单组份水性聚氨酯涂料涂层的涂层硬度以及耐磨性能表

实施例1-6中制备得到的高硬度耐涂鸦单组份水性聚氨酯涂料涂层中，其成膜物质水性聚氨酯树脂采用高硬度单体合成而来，同时通过高交联度合成工艺制备，使得涂层成膜致密，具有硬度高、耐磨及抗污特点。

表2测试结果表明本发明实例1-6单组份水性聚氨酯涂层具有较好的耐磨性能，与常规双组份水性聚氨酯涂料耐磨性能相近，硬度较高及耐涂鸦性能佳特点，且涂层经600hQUV老化测试后，仍有较好的耐涂鸦性能，表明该涂料适合应用于耐候耐磨型面漆。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。