CN101735725A - 一种卷材通用环保聚氨酯底漆及其应用 - Google Patents

一种卷材通用环保聚氨酯底漆及其应用 Download PDF

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黄燕
宋媛媛
石剑峰
庄晓彤
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本发明涉及一种卷材通用环保聚氨酯底漆及其应用。聚氨酯底漆是由下列各组份混合而成，各组份及重量％含量为：聚酯树脂1 30-50、聚酯树脂2 0-20、交联剂6-8、颜料20-30、环氧磷酸化合物1-5、固化催化剂0.2-1、溶剂12-20，所述的颜料包括二氧化钛粉和防腐蚀颜料，二氧化钛粉是金红石型，防腐蚀颜料为不含重金属离子的钙离子交换防锈颜料。二氧化钛粉和防腐蚀颜料的比例为1-3∶1。环保聚氨酯底漆在生产过程和配方中均未含有重金属离子、多溴联苯等有毒成分，本产品达到欧盟RoHS标准要求。

Description

一种卷材通用环保聚氨脂底漆及其应用
【技术领域】
本发明涉及一种底漆，具体地说，是关于一种卷材通用环保聚氨脂底漆及其应用。
【背景技术】
目前卷材涂料技术发展迅速，对卷材底漆的要求也越来越高。本申请人于2005年申请了一件关于卷材用聚氨脂底漆，该案件的申请号为CN200510025419.3。所述的聚氨脂底漆用两种聚酯树脂与交联剂为基料，通过催化剂、助剂和溶剂的使用，制备出一种可以配合卷材面漆使用的卷材底漆，该底漆制得的漆膜具有很好的柔韧性，T弯可达到0-2T，同时由于聚脂树脂羟值达到32-40mgKOH/g，交联密度较高，耐溶剂性(MEK)可达20次，涂装时，抗粘连性较好，不会出现粘漆现象。所述的聚氨脂底漆在制备中使用了锌铬黄粉，钡铬黄粉和锶铬黄粉。然而，由于铬离子的毒性，给液体的排放带来了困难。进入二十一世纪后，人类重视生存的环境，谋求持续性发展。研制不采用铬离子的卷材用聚氨脂底漆，提到了议事日程。
【发明内容】
本发明的目的是，提供一种卷材通用环保聚氨脂底漆。
本发明的再一的目的是，提供一种卷材通用环保聚氨脂底漆的用途。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种卷材通用环保聚氨脂底漆，它是由下列各组份混合而成，各组份及重量％含量为：
聚酯树脂                    130-50
聚酯树脂2                   0-20
交联剂                      6-8
颜料                        20-30
环氧磷酸化合物              1-5
固化催化剂                  0.2-1
溶剂                        12-20，
所述的聚酯树脂1由多元醇的混合物、多元酸的混合物在催化剂的作用下聚合而成，然后用溶剂对稀，各组份及重量％含量为：
多元醇混合物                25-35
多元酸混合物                15-20
催化剂                      0.2-0.3
溶剂                        44.7-59.8
所述的多元醇混合物的组份及重量％含量为
新戊二醇                    50-75
甲基丙二醇                  0-25
叔碳酸缩水甘油酯            0-25
所述的多元酸混合物的组份及重量％含量为
己二酸                      10-20
间苯二甲酸                  40-60
对苯二甲酸                  10-20
苯酐                        0-15
偏苯三酸酐                  0-5
所述的催化剂是有机锡催化剂，选自二月桂酸二丁基锡，二甲基二乙酸锡或二丁基二乙酸锡，
所述溶剂的组份及重量％含量为
二甲苯                       0-5
重芳烃溶剂(C9-C10)           50-70
丙二醇甲醚醋酸酯        10-25
乙二醇丁醚              0-10
二元酸酯                0-15
所述二元酸酯是由丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯以重量比1∶1∶1组成；
所述的聚酯树脂2是Uralac SH974树脂；
所述的交联剂包括封闭型异氰酸酯和氨基树脂，封闭型异氰酸酯和氨基树脂的比例为6-8∶1。
所述的颜料包括二氧化钛粉和防腐蚀颜料，二氧化钛粉是金红石型，防腐蚀颜料为不含重金属离子的钙离子交换防锈颜料。
所述的二氧化钛粉和防腐蚀颜料的比例为1-3∶1。
所述的二氧化钛粉和防腐蚀颜料的比例优选为1.5∶1。
所述的聚酯树脂1是线性的聚酯树脂，分子量为6000-10000，Tg为30-40℃，粘度为20-45秒，聚酯树脂2的分子量为15000，Tg为47℃，粘度为27秒。
所述交联剂中的封闭型异氰酸酯是选自六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或己二酸二异氰酸酯。
所述交联剂中的氨基树脂是选自高度甲基醚化三聚氰胺树脂，甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂或部分甲基醚化三聚氰胺树脂。
所述的固化催化剂为选自二月桂酸二丁基锡、二甲基二乙酸锡或二丁基二乙酸锡的有机锡催化剂，或为选自三乙胺、二氮杂二环[2.2.2]辛烷或一氮杂二环[2.2.2]辛烷的含胺的化合物。
所述的溶剂是选自丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚、二元酸酯或二甲苯中两种或两种以上的混合物。
所述溶剂二元酸酯是由丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯以重量比1∶1∶1组成。
为实现上述第二个目的，本发明采取的技术方案是：一种环保聚氨脂底漆在卷材中的应用。
本发明卷材用的聚氨酯底漆的制备方法：
按上述配比将聚酯树脂1、二氧化钛粉、防腐蚀颜料和溶剂搅拌均匀，然后进行研磨至细度15μm以下成色浆，备用。将余下的聚酯树脂1和聚酯树脂2、交联剂、固化催化剂、环氧磷酸化合物和余下的溶剂混合均匀，再在搅拌下将研磨好的色浆慢慢加入上述预混好料的容器中，得到底漆溶液。
本发明卷材用聚氨酯底漆的技术指标及性能测试结果见表1：
表1
 项目   指标   实测结果
 粘度S   30±5   30-34
 质量固体含量％   ≥54   55-56
 最高金属板温(PMT)℃   232-241   232-241
 固化时间S   25-40   25-30
 漆膜厚度μm   5-8   6
 弯曲T   ≤2   0
 铅笔硬度   F-2H   F
 冲击强度J   9.04   9.04
 耐溶剂性(MEK)次   ≥3   20
本发明的防腐蚀颜料是选自钙离子交换无铬防锈颜料，其主要特点是区别于现在普遍使用的，可产生大量的环境污染的并且对人体有严重毒害作用的铬酸盐类防锈颜料。离子交换型颜料主要成分为碱金属离子，对人体和环境不会造成损害。同时这种防锈颜料的防锈效果可以达到甚至超越铬酸盐类产品。经过大量科学实验，二氧化钛粉和防腐蚀颜料的比例为1-3∶1。高于所述的比例会大大降低防锈效果；低于所述的比例会是涂料的加工和使用变得困难；在发明过程中的得到：所述的二氧化钛粉和防腐蚀颜料的比例优选为1.5∶1。采用该1.5∶1比例所制得的卷材通用环保聚氨脂底漆可以达到目前含铬产品同样的使用效果，其便于制备加工和应用。
本发明优点在于：本发明通用环保卷材聚氨脂底漆固化速度快，能在23秒PMT(最高金属板温)达到241℃，MEK可达到20次，对金属底材具有优异的附着力，可以和各种卷材面漆相配套，膜具有很好的柔韧性，T弯可达0-2T，可以同时适合建筑、家电等要求T弯较高的场合。同时该产品配方中不含有重金属防锈颜料，产品的整个生产过程和设备均经过无重金属处理可以通过RoHS环保标准。
本发明采用卷材涂装，在烘烤的过程中挥发的溶剂可通过燃烧的方式加以处理，可以节约能源，消除对环境的污染，属绿色生产，符合国家产业政策，具有良好的社会效益和经济效益。
【具体实施方式】
下面对本发明提供的一种卷材通用环保聚氨脂底漆及其应用的具体实施方式做详细说明。
实施例1
本发明卷材用聚氨酯底漆的制备方法
首先制备聚酯树脂1：将187.5千克的新戊二醇，62.5千克的甲基丙二醇，15千克的己二酸，90千克的间苯二甲酸，30千克的对苯二甲酸，15千克苯酐加入反应釜，慢慢加热至170℃，待熔融后加入2千克二月桂酸二丁基锡催化剂，继续加热至240℃，反应时间控制在10小时，最后反应达到酸值2mgKOH/g，粘度30秒，出水量32千克，然后用386.4千克重芳烃溶剂(C9-C10)，138千克丙二醇甲醚醋酸酯和27.6千克乙二醇丁醚对稀至固体含量40％，即得聚酯树脂1，备用。测得分子量8000，粘度30秒，Tg35℃，羟值34mg KOH/g，酸值2mg KOH/g。
底漆的制备称取200克聚酯树脂1，110克金红石型二氧化钛粉，70克钙离子交换防锈颜料，45克丙二醇甲醚醋酸酯和30克乙二醇丁醚，搅拌均匀，然后进行研磨至细度15μm以下成色浆，备用。将余下的265克聚酯树脂1，75克六亚甲基二异氰酸酯，11克甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂，4克二月桂酸二丁基锡，20克环氧磷酸化合物(分子量3000)和66克丙二醇甲醚醋酸酯和44克乙二醇丁醚混合均匀，在搅拌下将研磨好的色浆慢慢加入上述预混好料的容器中，即得底漆溶液。
本发明底漆测试的性能与对比的国外已有技术的性能见表2：
表2
  项目   本发明底漆性能测试   国外已有技术*
  粘度S   34   25-30
  质量固体含量％   55   52-57
 最高金属板温(PMT)℃   232   232-254
 固化时间S   23   20-25
 漆膜厚度μm   6   5-8
 弯曲T   1   ≤3
 铅笔硬度   F   ≥4B
 冲击强度J   9.04   9.04
  项目   本发明底漆性能测试   国外已有技术*
 耐溶剂性(MEK)次   20   ≥3
*对比的国外已有技术的性能数据是摘自于宝钢彩色涂层板的涂料技术资料。
实施例2
本发明卷材用聚氨酯底漆的制备方法
称取200克聚酯树脂1，90克金红石型二氧化钛粉，60克钙离子交换防锈颜料，45克醋酸丁酯和30克二元酸酯，搅拌均匀，然后进行研磨至细度15μm以下成色浆，备用。将余下的197克聚酯树脂1，100克聚酯树脂2(是由DSM公司生产的Uralac SH974树脂，分子量为15000，Tg为47℃，粘度为27秒)，65克己二酸二异氰酸酯，10克高度甲基醚化三聚氰胺树脂，3克三乙胺，20克环氧磷酸化合物(分子量500)和66克醋酸丁酯和44克二元酸酯混合均匀，在搅拌下将研磨好的色浆慢慢加入上述预混好料的容器中，即得底漆溶液。
性能测试见表3：
表3
 项目   性能测试
 粘度S   30
 质量固体含量％   56
 最高金属板温(PMT)℃   241
 固化时间S   23
 漆膜厚度μm   6
 弯曲T   1
 铅笔硬度   F
 冲击强度J   9.04
 耐溶剂性(MEK)次   20
实施例3
本发明卷材用聚氨酯底漆的制备方法
称取200克聚酯树脂1，120克金红石型二氧化钛粉，20克钙离子交换防锈颜料，45克醋酸丁酯和30克二元酸酯，搅拌均匀，然后进行研磨至细度15μm以下成色浆，备用。将余下的197克聚酯树脂1，100克聚酯树脂2(是由DSM公司生产的Uralac SH974树脂，分子量为15000，Tg为47℃，粘度为27秒)，65克己二酸二异氰酸酯，10克高度甲基醚化三聚氰胺树脂，3克三乙胺，20克环氧磷酸化合物(分子量500)和66克醋酸丁酯和44克二元酸酯混合均匀，在搅拌下将研磨好的色浆慢慢加入上述预混好料的容器中，即得底漆溶液。
性能测试见表4：
表4
 项目   性能测试
 粘度S   32
 质量固体含量％   56
 最高金属板温(PMT)℃   241
 固化时间S   23
 漆膜厚度μm   6
 弯曲T   1
 铅笔硬度   F
 冲击强度J   9.04
 耐溶剂性(MEK)次   20
本发明实施例3配套建筑聚脂面漆测试的性能与对比的国外已有技术的性能见表5：
表5
 项目   本发明底漆   国外已有技术*
 弯曲T   2   2
 铅笔硬度   H   F-2H
 冲击强度J   9.04   9.04
 耐溶剂性(MEK)次 ≥100 ≥100
 耐盐雾h   1000   1000
本发明实施例3配套建筑氟碳面漆测试的性能与对比的国外已有技术的性能见表6：
表6
 项目   本发明底漆   国外已有技术*
 弯曲T   1   ≤2
 铅笔硬度   HB   HB-2H
 冲击强度J   9.04   9.04
 耐溶剂性(MEK)次 ≥100 ≥100
 耐盐雾h   2000   2000
本发明实施例3配套家电聚酯面漆测试的性能与对比的国外已有技术的性能见表7：
表7
 项目   本发明底漆   国外已有技术*
 弯曲T   0   0
 铅笔硬度   HB   HB-2H
 冲击强度J   9.04   9.04
 耐溶剂性(MEK)次   ≥100   ≥100
 耐盐雾(划线法，小于2mm)h 240 240
*对比的国外已有技术的性能数据是摘自于宝钢彩色涂层板的涂料技术资料。
本发明RoHS环保标准测试：
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种卷材通用环保聚氨脂底漆，它是由下列各组份混合而成，各组份及重量％含量为：
聚酯树脂1         30-50
聚酯树脂2         0-20
交联剂            6-8
颜料              20-30
环氧磷酸化合物    1-5
固化催化剂        0.2-1
溶剂              12-20
所述的聚酯树脂1由多元醇的混合物、多元酸的混合物在催化剂的作用下聚合而成，然后用溶剂对稀，各组份及重量％含量为：
多元醇混合物    25-35
多元酸混合物    15-20
催化剂          0.2-0.3
溶剂            44.7-59.8
所述的多元醇混合物的组份及重量％含量为
新戊二醇          50-75
甲基丙二醇        0-25
叔碳酸缩水甘油酯  0-25
所述的多元酸混合物的组份及重量％含量为
己二酸        10-20
间苯二甲酸    40-60
对苯二甲酸    10-20
苯酐          0-15
偏苯三酸酐    0-5
所述的催化剂是有机锡催化剂，选自二月桂酸二丁基锡，二甲基二乙酸锡或二丁基二乙酸锡，
所述溶剂的组份及重量％含量为
二甲苯                0-5
重芳烃溶剂(C9-C10)    50-70
丙二醇甲醚醋酸酯      10-25
乙二醇丁醚            0-10
二元酸酯              0-15
所述二元酸酯是由丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯以重量比1∶1∶1组成；
所述的聚酯树脂2是Uralac SH974树脂；
所述的交联剂包括封闭型异氰酸酯和氨基树脂，封闭型异氰酸酯和氨基树脂的比例为6-8∶1。
其特征在于：所述的颜料包括二氧化钛粉和防腐蚀颜料，二氧化钛粉是金红石型，防腐蚀颜料为不含重金属离子的钙离子交换防锈颜料。
2.根据权利要求1所述的环保聚氨脂底漆，其特征在于，二氧化钛粉和防腐蚀颜料的比例为1-3∶1。
3.根据权利要求1所述的环保聚氨脂底漆，其特征在于，所述的聚酯树脂1是线性的聚酯树脂，分子量为6000-10000，Tg为30-40℃，粘度为20-45秒，聚酯树脂2的分子量为15000，Tg为47℃，粘度为27秒。
4.根据权利要求1所述的环保聚氨脂底漆，其特征在于，所述交联剂中的封闭型异氰酸酯是选自六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯或己二酸二异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的环保聚氨脂底漆，其特征在于，所述交联剂中的氨基树脂是选自高度甲基醚化三聚氰胺树脂，甲基醚化高亚氨基三聚氰胺树脂或部分甲基醚化三聚氰胺树脂。
6.根据权利要求1所述的环保聚氨脂底漆，其特征在于，所述的固化催化剂为选自二月桂酸二丁基锡、二甲基二乙酸锡或二丁基二乙酸锡的有机锡催化剂，或为选自三乙胺、二氮杂二环[2.2.2]辛烷或一氮杂二环[2.2.2]辛烷的含胺的化合物。
7.根据权利要求1所述的环保聚氨脂底漆，其特征在于，所述的溶剂是选自丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、乙二醇丁醚、二元酸酯或二甲苯中两种或两种以上的混合物。
8.根据权利要求8所述的环保聚氨脂底漆，其特征在于，所述溶剂二元酸酯是由丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯和己二酸二甲酯以重量比1∶1∶1组成。
9.一种环保聚氨脂底漆在卷材中的应用。
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