本技术涉及固化剂的筛选，更具体地涉及用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法。
背景技术：
1、近年来，随着人们环保意识的增强和环保法规的健全，水性涂料受到人们越来越多的关注，其中双组分水性聚氨酯涂料组合物作为一种最重要的水性双组分涂料之一，具有高性能和多功能的优点，是水性涂料的发展方向，其具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度高以及耐化学品、耐侯性好等优越性能。
2、顾名思义，双组分水性聚氨酯涂料组合物是指由含异氰酸酯(nco)基的多异氰酸酯固化剂和含羟基(oh)基的水性成膜树脂组合物组成的涂料组合物。这种含nco基的多异氰酸酯固化剂具有结构多样、活性不均一的特点。在将双组分水性聚氨酯涂料组合物的水性成膜树脂组合物和目前常用的固化剂混合后，所得混合物在施工过程中面临粘度不稳定的问题。通常，在活化期时间内，混合后的涂料组合物的粘度可能出现下降或上升的问题，这给施工带来了诸多不便，极大地增加了施工难度，影响了对水性双组分体系活化期的判断，从而限制了其可使用时间。目前为止，针对双组分水性聚氨酯涂料组合物在混合后粘度上升的问题，主要的解决办法是在主剂体系里添加一些能够降低体系粘度的助剂，例如一些表面活性剂或具有类似的能够降低增稠剂的疏水缔合作用的物质。而针对粘度下降的问题，主要的解决方法是更换一些效率更高的增稠剂或者添加一些有助于增强heur型增稠剂疏水缔合作用的分子。上述以实验方式进行的解决方案不仅提高了体系的复杂度和不稳定性，而且不可避免地增加了成本。
3、因此，涂料领域亟需一种对用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的各种固化剂进行筛选的简便方法，使得所得涂料组合物能够满足应用要求。目前，这项工作尚属空白。
技术实现思路
1、为了弥补上述空白，本发明的发明人进行了大量实验和数据整理，首次揭示了，双组分水性聚氨酯固化体系在混合后的粘度变化与该体系的固化剂之间存在特定的关系，从而提供了一种采用计算机建模方式利用物理参数对该体系的固化剂进行筛选的方法。
2、因此，根据本发明的实施方式提供了一种用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，所述双组分水性聚氨酯涂料组合物包含：a)树脂组合物；和b)固化剂，所述筛选方法包括：
3、i)提供所述固化剂的初始粒径，所述粒径是通过动态光散射仪测定的；
4、ii)提供通过将所述树脂组合物和所述固化剂混合得到的混合物的初始粘度，所述初始粘度是采用涂4杯粘度仪测定的；
5、iii)提供将所述树脂组合物和所述固化剂混合得到的混合物静置4小时后的粘度(也被简称为4小时粘度)，所述4小时粘度是采用涂4杯粘度仪测定的；
6、iv)通过预设的所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比来筛选目标固化剂。
7、在根据本发明的优选实施方式中，通过预设的所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比来筛选目标固化剂的步骤包括，
8、当所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比在-50％至+50％的范围内时，所述固化剂被确定为目标固化剂；
9、当所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比大于+50％时，选择粒径较之所述初始粒径更小的所述固化剂，并重复上述步骤i)至iv)；
10、当所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比小于-50％时，选择粒径较之所述初始粒径更大的所述固化剂或者不同类型的亲水改性固化剂，优选地，通过判断所述固化剂的zeta电位的绝对值来确定选择粒径较之所述初始粒径更大的所述固化剂还是不同类型的亲水改性固化剂，并重复上述步骤i)至iv)。
11、优选地，在根据本发明的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法中，当所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比大于+50％时，选择粒径比所述初始粒径小50nm或更多的固化剂用于筛选。
12、优选地，在根据本发明的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法中，当所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比小于-50％且所述固化剂的zeta电位的绝对值大于或等于30mv时，选择粒径比所述初始粒径大50nm或更多的固化剂用于筛选。
13、优选地，在根据本发明的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法中，当所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比小于-50％且所述固化剂的zeta电位的绝对值小于30mv时，选择磺酸盐亲水改性类型的固化剂用于筛选。
14、可选地，根据本发明的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法还包括，在执行步骤iv)之前，提供所述固化剂的多分散系数(pdi)，并且判断该多分散系数的步骤，所述固化剂的多分散系数是通过动态光散射仪测定的。优选地，当所述固化剂的多分散系数大于0.7时，所述固化剂被认为不适于所述筛选方法并且具有较长的活化期。
15、本发明的发明人惊讶地发现，根据本发明的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法通过预设的所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比来进行目标固化剂的筛选，从而避免了双组分体系混合后的粘度较大波动的问题。而且，本发明的发明人惊讶地发现，针对特定的树脂组分，用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的4小时粘度变化与其粒径和亲水改性类型高度相关，因而可以采用测试相对简单的各种物理参数(包括但不限于待测固化剂的粒径、多分散系数、zeta电位的绝对值以及待测固化剂与特定树脂组分形成的混合物的粘度变化)作为固化剂选择的基础数据，使得该筛选更简便，实施更容易。
16、定义
17、除非本文另有声明，描述本发明的上下文中使用的术语“一个”或“一种”应当被理解为包括复数。
18、在组合物被描述为具有、包括或包含特定组分或者在方法被描述为具有、包括或包含特定工艺步骤的情况下，预计本发明的组合物基本上由所涉及的组分组成或由所涉及的组分组成，或者本发明的方法基本上由所涉及的工艺步骤组成或由所涉及的工艺步骤组成。
19、为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
20、在本技术的上下文中，术语“目标固化剂”是指针对某一特定树脂组分，能够与该特定树脂组分组合形成满足应用要求的双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂，所述应用要求包括但不限于活化期、涂覆时间、表干时间等。
21、本文中使用的术语“初始粒径”是指存在于所述固化剂的30％水溶液中的固化剂颗粒的的初始粒径，由动态光散射仪，诸如马尔文动态光散射粒度分析仪zetasizer ultramalvern zsu3100测量得到。其值表示的是固化剂颗粒在水中的水合粒径的大小。
22、本文中使用的术语“zeta电位的绝对值”是用以表征带电分散粒子在体系中的稳定性的参数，当其绝对值大于等于30mv时为稳定状态。用该值的绝对值可以判断固化剂(例如hdi型固化剂)的亲水改性类型。在多异氰酸酯领域中，目前的亲水改性类型主要为磺酸盐改性和聚醚改性两种类型，当zeta电位的绝对值大于30mv时可以认为其含有磺酸盐改性的亲水链。
23、本文中使用的术语“多分散系数”(pdi)也被称为分布系数，是动态光散射仪通过累积矩法计算所得反映粒径分布宽度的无量纲数值，其数值范围通常在0-1的范围内。多分散系数的数值越小，代表粒度越均匀；当多分散系数的数值大于0.7时，表明样品为多分散体系；当其数值大于1时，说明样品表示样品团聚严重，不适合动态光散射法测量。
24、本文中使用的术语“粘度变化”是指，4小时粘度与初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比(被简称为δvis@4小时/％，＝(第4小时的粘度-初始粘度)/初始粘度*100％)，其中所述初始粘度是指将树脂组合物和固化剂混合得到的混合物采用涂4杯粘度仪测定的粘度，所述4小时粘度是指将树脂组合物和固化剂混合得到的混合物静置4小时后采用涂4杯粘度仪测定的粘度。该值的绝对值可以反映不同固化剂的粘度在4个小时内的变化程度，绝对值越大，粘度变化越大。当其为负值时，说明该体系粘度在4小时内在下降；当其为正值时，说明该体系粘度在4小时内在上升。
25、术语“优选的”和“优选地”是指在某些情况下可提供某些益处的本发明实施方案。然而，在相同或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。另外，一个或多个优选的实施方案的叙述不意味着其他实施方案是不可用的，并且不旨在将其他实施方案排除在本发明范围外。
1.一种用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，所述双组分水性聚氨酯涂料组合物包含：a)树脂组合物；和b)固化剂，所述筛选方法包括：
2.根据权利要求1所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，通过预设的所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比来筛选目标固化剂的步骤包括，
3.根据权利要求1或2所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，当所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比小于-50％时，通过判断所述固化剂的zeta电位的绝对值来确定选择粒径较之所述初始粒径更大的所述固化剂还是选择不同类型的亲水改性固化剂。
4.根据权利要求2所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，当所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比大于+50％时，选择粒径比所述初始粒径小50nm或更多的固化剂用于筛选。
5.根据权利要求2所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，当所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比小于-50％且所述固化剂的zeta电位的绝对值大于或等于30mv时，选择粒径比所述初始粒径大50nm或更多的固化剂用于筛选。
6.根据权利要求2所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，当所述4小时粘度与所述初始粘度的差值相对于所述初始粘度的百分比小于-50％且所述固化剂的zeta电位的绝对值小于30mv时，选择磺酸盐亲水改性类型的固化剂用于筛选。
7.根据权利要求1或2所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，所述方法还包括，在执行步骤iv)之前，提供所述固化剂的多分散系数pdi并且判断该多分散系数的步骤，所述固化剂的多分散系数是通过动态光散射仪测定的。
8.根据权利要求7所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，当所述固化剂的多分散系数大于0.7时，所述固化剂被认为不适于所述筛选方法并且具有较长的活化期。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，所述固化剂的粒径表示存在于所述固化剂的30％水溶液中的固化剂颗粒的尺寸。
10.根据权利要求1至8中任意一项所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，所述固化剂的类型包括聚醚改性的或者磺酸盐改性的。
11.根据权利要求1至8中任意一项所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，所述固化剂选自脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯、芳香族二异氰酸酯或其组合。
12.根据权利要求1至8中任意一项所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，所述固化剂是可水分散的。
13.根据权利要求1至8中任意一项所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，所述树脂组合物包含树脂组分、溶剂和任选的附加添加剂。
14.根据权利要求11所述的用于双组分水性聚氨酯涂料组合物的固化剂的筛选方法，其中，所述树脂组分包括羟基官能化的环氧树脂、羟基官能化的氯化树脂、羟基官能化的聚天冬氨酸酯、羟基官能化的醇酸树脂、羟基官能化的酚醛树脂、羟基官能化的聚氨酯、羟基官能化的聚硅氧烷、羟基官能化的聚酯树脂和羟基官能化的丙烯酸类树脂中的至少一种，优选包括羟基官能化的丙烯酸类树脂。
