高附着力水性指甲油配方及其制备方法
本发明提供一种以水性聚氨酯为载体的高附着力水性指甲油及其制备方法，所述的高附着力水性指甲油包括以下重量份的组分：水性聚氨酯乳液500～600份，流平剂0.1～2份，消泡剂0.1～2份，增稠剂0.5～5份，附着力促进剂0.1～3份，色浆3～10份，所述水性聚氨酯乳液由聚醚多元醇、聚酯多元醇、多异氰酸酯、亲水扩链剂、小分子扩链剂、羟基硅油、丙烯酸树脂、交联剂、催化剂、中和剂、引发剂、乳化剂制备而成。通过在水性聚氨酯合成过程中引入有机硅并使用丙烯酸树脂进行改性，引入硅氧键，增强树脂的强度结构，同时由于双羟基的存在，与丙烯酸进行二次交联，形成三维网状结构，制得的水性指甲油附着力高、不易擦除和起边，耐水性能优异。
技术领域
背景技术
近年来，随着生活水平的不断提高，人们对产品的环保性及其使用性能等要求也在日益增加。目前市场上存在的指甲油分为溶剂型指甲油和水性指甲油两大类。
溶剂型指甲油配方常用的溶剂如醋酸丁酯、乙酯、甲苯等，多数易挥发对人体有刺激性，影响人体健康。公开号为CN101697943A的中国专利文献公开了一种环保水性指甲油的制备方法，但其配方中树脂仍然含有硝化棉，具有低毒性，不能做到真正的水性环保无毒；公开号为CN101744744A的中国专利文献公开了一种基料为植物原料所提炼的环保指甲油，但该指甲油附着力、稳定性差；公开号为CN105596232A的中国专利文献公开了一种可剥离甲油胶及其制备方法，该可剥离水性指甲油通过固化得到，由于该指甲油膜容易剥离，也很容易溶于水，耐水性差。
发明内容
本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种高附着力水性指甲油。
本发明要解决的另一个技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种高附着力水性指甲油的制备方法。
为了解决本发明的技术问题，所采取的技术方案为一种高附着力水性指甲油，包括以下重量份的组分：水性聚氨酯乳液500～600份，流平剂0.1～2份，消泡剂0.1～2份，增稠剂0.5～5份，附着力促进剂0.1～3份，色浆3～10份，所述水性聚氨酯乳液由聚醚多元醇、聚酯多元醇、多异氰酸酯、亲水扩链剂、小分子扩链剂、羟基硅油、丙烯酸树脂、交联剂、催化剂、中和剂、引发剂、乳化剂、冰水混合物制备而成。
作为高附着力水性指甲油进一步的改进：
优选的，制备所述水性聚氨酯乳液的原料中聚醚多元醇、聚酯多元醇、多异氰酸酯、亲水扩链剂、小分子扩链剂、羟基硅油、丙烯酸树脂、交联剂、催化剂、中和剂、引发剂、乳化剂、冰水混合物的重量比为(70～100):(5～15):(100～140):(5～20):(10-15):(5～10):(20～45):(1-5):(1～10):(1-20):(1～10):(1～10):(400～500)。
优选的，所述聚醚多元醇为聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇中的一种或两种及以上的组合；或者，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚己内酯三醇中的一种或两种及以上的组合；或者，所述多异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6己基二异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种及以上的组合。
优选的，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种；或者，所述小分子扩链剂为1,4丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇中的一种或两种及以上的组合。
优选的，所述羟基硅油为乙烯基羟基硅油；或者，所述丙烯酸树脂为丙烯酸正丁酯。
优选的，所述交联剂为三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘油中的一种；或者，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋中的一种。
优选的，所述中和剂为三乙胺、二乙醇胺中的一种或两种的组合；或者，所述引发剂为过硫酸铵、偶氮二异丁氰的一种；或者，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠即SDS、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种及以上的组合。
优选的，所述流平剂为有机硅表面活性剂；或者，所述消泡剂为聚硅氧烷共聚物类消泡剂；或者，所述增稠剂为聚氨酯类缔合型增稠剂；或者，所述附着力促进剂为环氧基硅烷偶联剂或氨基硅烷偶联剂；或者，所述色浆为二氧化钛、酞青蓝、立索红中的一种。
优选的，所述流平剂为德国毕克生产的byk349；或者，所述增稠剂为陶氏化学生产的RM-2020或万华化学生产的Carfil 9240；或者，所述附着力促进剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷即kh-560。
为解决本发明的另一个技术问题，所采取的技术方案为一种高附着力水性指甲油的制备方法，包括如下步骤：
(1)按照设定重量配比称取制备水性聚氨酯乳液的各组分原料，将聚醚多元醇、聚酯多元醇、多异氰酸酯后混合均匀，升温至85-95℃下反应2～3h，然后降温至60～85℃，加入亲水扩链剂、小分子扩链剂、交联剂和催化剂，反应2-3h，然后降温至45～55℃，加入羟基硅油反应0.5～1h，随后降温至35～45℃，加入三乙胺中和1min后出料，并在高速剪切作用下与400～500重量份的冰水混合物乳化，得到改性聚氨酯乳液；
(2)将制得的改性聚氨酯乳液与丙烯酸树脂、乳化剂同时加入到反应装置中，通氮气保护，使反应在惰性环境下进行，升温至70-90℃下滴加引发剂，滴加控制在1.5～2h时间内完成，降温至30-45℃出料，制得水性聚氨酯乳液；
(3)称取500～600重量份的水性聚氨酯乳液，加入0.1～2重量份的份流平剂、0.1～2重量份的消泡剂、0.5～5重量份的增稠剂、0.1～3重量份的附着力促进剂、3～10重量份的色浆搅拌混合均匀，制备获得高附着力水性指甲油。
本发明相比现有技术的有益效果在于：
1)本发明提供了一种高附着力水性指甲油，该指甲油以改性水性聚氨酯为主要成分，对人体的皮肤和指甲无刺激性；干燥后指甲油色泽亮丽，在指甲上不易被剥离或自动脱落，且在水性环境下不易起边脱落。
2)本发明提供了一种高附着力水性指甲油的制备方法，在合成聚氨酯乳液中，加入乙烯基羟基硅油，通过羟基与异氰酸酯反应，引入Si-O键到聚合物分子主链，增强树脂的强度结构，且结构规整，硬度高；进一步使用丙烯酸改性，提高剥离强度以及耐水性能，同时由于乙烯基羟基硅油有双键的存在，与丙烯酸进行二次交联，形成三维网状结构，提高成膜性能，在提高耐水性能的同时，不易擦除和起边，从而使得制得的水性指甲油具有附着力高、耐水性能优异的特点。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
实施例1
(1)称取75重量份的聚丙二醇，10重量份的聚碳酸酯二醇，125重量份的异氟尔酮二异氰酸酯混合均匀，缓慢升温至90℃下反应3h；然后降温至85℃，加入16重量份二羟甲基丙酸和10重量份1,4丁二醇、1重量份三羟甲基丙烷，1.5重量份二月桂酸二丁基锡反应3h；随后降温至50℃，加入8重量份乙烯基羟基硅油反应0.5h；随后降温至35～40℃加入15.3重量份三乙胺中和1min后出料并在高速剪切作用下与430重量份的冰水混合乳化，得到改性聚氨酯乳液；
(2)将上述制备得到的改性聚氨酯乳液、3重量份十二烷基苯磺酸钠、25重量份丙烯酸正丁脂加入到反应装置中，通氮气保护，使反应在惰性环境下进行，缓慢升温至85℃缓慢滴加过硫酸铵溶液，该过硫酸铵溶液由1.5重量份过硫酸铵溶于20重量份的水制得，滴加控制在1.5～2h时间内完成；降温至45℃出料，制得水性聚氨酯乳液；
(3)从上述制备的水性聚氨酯乳液中称取500g，加入1g byk349，0.6g聚硅氧烷共聚物类消泡剂，5g RM-2020，0.4g kh-560，3g酞青蓝搅拌混合均匀，制备获得高附着力水性指甲油样品1。
实施例2
(1)称取75重量份的聚四氢呋喃二醇，5重量份的聚碳酸酯二醇，125重量份的异氟尔酮二异氰酸酯混合均匀，缓慢升温至90℃下反应3h；然后降温至85℃，加入17重量份二羟甲基丙酸和11重量份1,4丁二醇、1.5重量份三羟甲基丙烷，1.5重量份二月桂酸二丁基锡反应3h；随后降温至50℃，加入8重量份乙烯基羟基硅油反应1h；随后降温至35～40℃加入15.8重量份三乙胺中和1min后出料并在高速剪切作用下与435重量份的冰水混合乳化，得到改性聚氨酯乳液；
(2)将上述制备得到的改性聚氨酯乳液、3重量份十二烷基苯磺酸钠、25重量份丙烯酸正丁脂加入到反应装置中，通氮气保护，使反应在惰性环境下进行，缓慢升温至85℃缓慢滴加过硫酸铵溶液，该过硫酸铵溶液由1.5重量份过硫酸铵溶于20重量份的水制得，滴加控制在1.5～2h时间内完成；降温至45℃出料，制得水性聚氨酯乳液；
(3)从上述制备的水性聚氨酯乳液中称取500g，加入1g byk349，0.6g聚硅氧烷共聚物类消泡剂，5g RM-2020，0.4g kh-560，3g酞青蓝搅拌混合均匀，制备获得高附着力水性指甲油样品2。
实施例3
(1)称取55重量份的聚四氢呋喃二醇，30重量份的聚丙二醇，5重量份的聚碳酸酯二醇，125重量份的异氟尔酮二异氰酸酯混合均匀，缓慢升温至90℃下反应3h；然后降温至85℃，加入17重量份二羟甲基丙酸和11重量份1,4丁二醇、1.5重量份三羟甲基丙烷，1.5重量份二月桂酸二丁基锡反应3h；随后降温至50℃，加入6重量份乙烯基羟基硅油反应1h；随后降温至35～40℃加入15.8重量份三乙胺中和1min后出料并在高速剪切作用下与435重量份冰水混合乳化，得到改性聚氨酯乳液；
(2)将上述制备得到的改性聚氨酯乳液、3重量份十二烷基苯磺酸钠、25重量份丙烯酸正丁脂加入到反应装置中，通氮气保护，使反应在惰性环境下进行，缓慢升温至85℃缓慢滴加过硫酸铵溶液，该过硫酸铵溶液由1.5重量份过硫酸铵溶于20重量份的水制得，滴加控制在1.5～2h时间内完成；降温至45℃出料，制得水性聚氨酯乳液；
(3)从上述制备的水性聚氨酯乳液中称取500g，加入1g byk349，0.6g聚硅氧烷共聚物类消泡剂，5g RM-2020，0.4g kh-560，3g立索红搅拌混合均匀，制备获得高附着力水性指甲油样品3。
市售成品1和2：市场不同品牌的指甲油。
上述制备的水性指甲油，进行相关性能测试，结果如下表1所示：
机械稳定性：通过离心加速沉降试验来模拟测定。往一洁净的干燥离心管中倒入适量水性指甲油，放入离心机中离心15min，转速为3000r/min，取出后若指甲油无沉淀，即可证明指甲油能稳定贮存90天。
放置稳定性：在室温下静置，观察是否有分层现象发生。以静置分层时间为稳定性测定的标准。稳定性差的乳液静置分层时间为几天甚至几小时；稳定性较好的乳液静置分层时间为2～3个月；而稳定性好的乳液静置分层时间可达到3个月以上。
水性指甲油成膜后的物理性能如光泽、硬度等按照相应行业标准进行测试，具体为：
耐热性：将指甲油树脂用刷子涂抹在干净的玻璃板上，紫外灯照射干燥后，放入70℃热水中，不发白，不变形即为耐热性好；
干燥性：用36w的紫外光固化机照射1-2min，用棉花擦拭表面看有无棉花残留，无残留则完全干燥，有残留则干燥不完全；
表干测试：指触法，80％湿度，20℃的恒温恒湿箱中进行；将指甲油树脂用刷子涂抹在四氟乙烯板上用手指触摸表面，不黏手时间。
光泽度：使用DR60A光泽度仪60°入射角进行光泽测试；
铅笔硬度：750g载重铅笔硬度仪进行测试；
附着力：室温(20±5)℃下，用乙酸乙酯擦洗干净载玻片，待干燥后用笔刷蘸满指甲油涂刷一层在载玻片上，放置24h后9号绣花针以1mm间隔划格5行，垂直再划5行，观察起边情况；
耐水性：室温(20±5)℃下，将指甲油树脂用刷子涂抹在四氟乙烯板上，待其干燥后，放入水当中30min，观察起边现象。
表1水性指甲油样品1-3的性能测试
由上表1的数据可以得出，本发明制备方法制得的水性指甲油具有较好的附着力和耐水性能，同时维持其他性能不变或有所提升。
本领域的技术人员应理解，以上所述仅为本发明的若干个具体实施方式，而不是全部实施例。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，还可以做出许多变形和改进，所有未超出权利要求所述的变形或改进均应视为本发明的保护范围。
1.一种高附着力水性指甲油，其特征在于，包括以下重量份的组分：水性聚氨酯乳液500～600份，流平剂0.1～2份，消泡剂0.1～2份，增稠剂0.5～5份，附着力促进剂0.1～3份，色浆3～10份，所述水性聚氨酯乳液由聚醚多元醇、聚酯多元醇、多异氰酸酯、亲水扩链剂、小分子扩链剂、羟基硅油、丙烯酸树脂、交联剂、催化剂、中和剂、引发剂、乳化剂、冰水混合物制备而成。
2.根据权利要求1所述的高附着力水性指甲油，其特征在于，制备所述水性聚氨酯乳液的原料中，聚醚多元醇、聚酯多元醇、多异氰酸酯、亲水扩链剂、小分子扩链剂、羟基硅油、丙烯酸树脂、交联剂、催化剂、中和剂、引发剂、乳化剂、冰水混合物的重量比为(70～100):(5～15):(100～140):(5～20):(10-15):(5～10):(20～45):(1-5):(1～10):(1-20):(1～10):(1～10):(400～500)。
3.根据权利要求1或2所述的高附着力水性指甲油，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇中的一种或两种及以上的组合；或者，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇、聚己内酯二醇、聚己内酯三醇中的一种或两种及以上的组合；或者，所述多异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、1,6己基二异氰酸酯、四甲基环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种及以上的组合。
4.根据权利要求1或2所述的高附着力水性指甲油，其特征在于，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸中的一种；或者，所述小分子扩链剂为1,4丁二醇、乙二醇、甲基丙二醇、新戊二醇中的一种或两种及以上的组合。
5.根据权利要求1或2所述的高附着力水性指甲油，其特征在于，所述羟基硅油为乙烯基羟基硅油；或者，所述丙烯酸树脂为丙烯酸正丁酯。
6.根据权利要求1或2所述的高附着力水性指甲油，其特征在于，所述交联剂为三羟甲基丙烷、季戊四醇和甘油中的一种；或者，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋中的一种。
7.根据权利要求1或2所述的高附着力水性指甲油，其特征在于，所述中和剂为三乙胺、二乙醇胺中的一种或两种的组合；或者，所述引发剂为过硫酸铵、偶氮二异丁氰的一种；或者，所述乳化剂为十二烷基硫酸钠即SDS、十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种及以上的组合。
8.根据权利要求1或2所述的高附着力水性指甲油，其特征在于，所述流平剂为有机硅表面活性剂；或者，所述消泡剂为聚硅氧烷共聚物类消泡剂；或者，所述增稠剂为聚氨酯类缔合型增稠剂；或者，所述附着力促进剂为环氧基硅烷偶联剂或氨基硅烷偶联剂；或者，所述色浆为二氧化钛、酞青蓝、立索红中的一种。
9.根据权利要求8所述的高附着力水性指甲油，其特征在于，所述流平剂为德国毕克生产的byk349；或者，所述增稠剂为陶氏化学生产的RM-2020或万华化学生产的Carfil 9240；或者，所述附着力促进剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷即kh-560。
10.一种权利要求1-9任意一项所述高附着力水性指甲油的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按照设定的重量配比称取制备水性聚氨酯乳液的各组分原料，将聚醚多元醇、聚酯多元醇、多异氰酸酯后混合均匀，升温至85-95℃下反应2～3h，然后降温至60～85℃，加入亲水扩链剂、小分子扩链剂、交联剂和催化剂，反应2-3h，然后降温至45～55℃，加入羟基硅油反应0.5～1h，随后降温至35～45℃，加入三乙胺中和1min后出料，并在高速剪切作用下与冰水混合物乳化，得到改性聚氨酯乳液；
(2)将制得的改性聚氨酯乳液与丙烯酸树脂、乳化剂同时加入到反应装置中，通氮气保护，使反应在惰性环境下进行，升温至70-90℃下滴加引发剂，滴加控制在1.5～2h时间内完成，降温至30-45℃出料，制得水性聚氨酯乳液；
(3)称取500～600重量份的水性聚氨酯乳液，加入0.1～2重量份的流平剂、0.1～2重量份的消泡剂、0.5～5重量份的增稠剂、0.1～3重量份的附着力促进剂、3～10重量份的色浆搅拌混合均匀，制得高附着力水性指甲油。
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