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0 引言
近年来，随着对环境保护的日益关注，人们对VOC 排放的限制要求越来越高。涂料工业已开始向无溶剂涂料、高固体分涂料、粉末涂料、水性涂料、光固化涂料等方向发展。双组分聚氨酯涂料具有玻璃化温度高、成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度高及耐化学品和耐候性好等优良特性，被广泛应用于工业涂料。而水性双组分聚氨酯涂料是由含—OH 基的水性多元醇和含—NCO 基的低黏度多异氰酸酯固化剂组成，其涂膜的性能是由羟基树脂的组成和结构决定的。
本产品的双组分水性聚氨酯地坪涂料是由含羟基硅丙水分散体—OH 基团和多异氰酸酯—NCO 基团的两组分配制而成。涂膜坚硬、耐久，具有很好的耐水性、耐蚀性、耐划伤性、耐擦洗性。
1 含羟基硅丙水分散体合成
1.1 含羟基硅丙水分散体主要原材料
本工艺中所使用的主要有机硅氧烷原料有D4(八甲基环四硅氧烷)、DVI(四甲基四乙烯基环四硅氧烷)、乙烯基三乙氧基硅烷等。主要羟基丙烯酸酯原料为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸、羟基丙烯酸乙酯、丙烯腈等。
1.2 含羟基硅丙水分散体合成工艺
含羟基硅丙水分散体是通过具有三维高交联结构的有机硅氧烷与羟丙烯酸酯采用核壳结构乳液聚合方法制造的。具体生产工艺方法如下。
(1) 制备含一定比例的有机硅氧烷和羟丙烯酸酯——“种子乳液，较软的核”；
(2) 在种子乳液基础上制备含羟基硅丙水分散体——“较硬的壳”；
(3) 硅氧烷开环反应
式(1)中R1=CH3、CH2CH3 等，R2、R3=H、CH3 等，R4 =H、CH3、CH2CH3、CH2(CH2)2CH3 等。
1.3 体系中各种参数对性能的影响
试验中发现，有机硅氧烷单体加量、羟基含量、酸值、固化剂的选择等对涂膜性能均有显著的影响。为此，分别作了相应的分析。
1.3.1 有机硅氧烷单体加量对乳液聚合及性能的影响
研究了有机硅氧烷单体加量对乳液聚合及性能的影响，具体结果如表1 所示。
1.3.2 羟基含量对涂膜性能的影响
羟基含量对涂膜性能的影响见表2。
羟基含量高可提高交联密度，亲水性好，还可提高异氰酸酯组分与丙烯酸组分的相溶性，但若羟基含量过高则涂料黏度会过大；羟基含量低，交联密度不够，性能降低。如表2 所示，综合考虑选择羟基含量3%左右。
1.3.3 酸值对性能的影响
羧基含量对树脂的可溶性、黏度变化、润湿性和树脂与多异氰酸酯的混溶性均有影响，并能催化—NCO 与—OH的交联反应。羧基含量一般不宜过高，因羧基过高，会与—NCO 基团反应释放出大量二氧化碳，其会导致涂膜表面产生气泡或针孔。同时也降低了耐水性及与固化剂组分的相溶性，从而使综合性能下降。一般在树脂中酸值在35~50mgKOH/g 之间，涂料组分就具有足够的水溶性，其与固化剂有良好的相容性，可达到良好的交联官能度及物理性能。
1.3.4 固化剂选择对性能的影响
异氰酸酯的选择是决定涂膜性能的重要因素。异氰酸酯二聚体和三聚体是聚氨酯涂料常用的固化剂，环状的三聚体具有稳定的六元环结构及较高的官能度，自身黏度低，易被分散，因此涂膜性能好，而缩二脲黏度高，不易分散，一般不适宜用于双组分水性聚酯涂料。
1.4 双组分水性聚氨酯地坪涂料成膜机理
双组分水性聚氨酯地坪涂料的成膜过程首先是水分的蒸发，此过程中两组分发生交联反应成膜。主要反应式见式(2)。
1.5 含羟基硅丙水分散体指标
表3 是含羟基硅丙水分散体的参数及相应指标。
2 双组分水性聚氨酯地坪涂料配制
2.1 组分配制
双组分中组分A 水性聚氨酯地坪涂料的配制分为白浆和色浆。分别如表4 和表5 所示。
2.2 选择适用于水性体系脂肪族固化剂交联剂
水性聚氨酯色漆A 组分100 质量份，则脂肪族固化剂B 组分(NCO 含量20%左右)用量5~7 质量份。
3 双组分水性聚氨酯地坪涂料指标
表6 是双组分水性聚氨酯地坪涂料的各项指标。
4 结语
通过有机硅氧烷改性水性丙烯酸羟基乳液的合成及双组分涂料的配制，发现含有硅氧烷单体为5%~10%，羟基含量为2.8%~3.0%，酸值在25~36 mgKOH/g，玻璃化温度为40~58 ℃条件下，合成高性能含羟基硅丙树脂，将其与固化剂配制的地坪涂料涂膜性能最佳。
