CN101935448B - 一种无三苯、无tdi聚氨酯固化剂及双组份聚氨酯涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚氨酯固化剂及双组份聚氨酯涂料，固化剂的原料配方为：己二异氰酸酯30％～50％、多羟基化合物10％～30％以及混合溶剂20％～60％，混合溶剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯的混合物，固化剂由己二异氰酸酯与多羟基化合物在混合溶剂中、于温度40℃～80℃下反应得到。双组份聚氨酯涂料的A组份为所述聚氨酯固化剂，B组份由成膜基料50％～95％、填料0～30％、助剂0～20％以及稀释剂5～20％组成，其中，B组份中的成膜基料为不含苯、甲苯或二甲苯的树脂，稀释剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯的混合物。本发明涂料中不含易污染环境的三苯溶剂，且用己二异氰酸酯替代有毒有害的TDI，因而安全性好，满足国家对室内装饰装修涂料的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯固化剂以及双组份聚氨酯涂料组合物。
背景技术
涂料产品涉及家庭装饰装修、木器家具装饰保护、机械设备涂装保护、建筑粉饰美化等各个领域，是现代社会和人们生活不可缺少的材料。
目前，我国对室内装饰装修涂料中的有害物质进行严格限制，而重金属含量、挥发性有机溶剂含量(VOC)、三苯(苯、甲苯、二甲苯)、游离TDI是被限制的重要指标，而传统的家具装修漆双组份聚氨酯涂料的固化剂是采用甲苯二异氰酸酯(TDI)和多羟基化合物(如三羟甲基丙烷)进行反应，用二甲苯、醋酸丁酯、环己酮作为混合溶剂生产得到，涂料气味大且因含游离TDI导致毒性大。
降低双组份聚氨酯涂料固化剂中的游离TDI以及三苯含量是涂料行业中重点研究解决的难题之一。现有技术中，主要的解决途径有三种：一是薄膜蒸发，需要先进的技术和大规模的投资。薄膜蒸发核心技术目前仍然掌握在以德国拜耳公司为首的外国企业手里，国内虽然有研究，但并不成熟。二是萃取法，需要消耗大量有机溶剂，技术上可行，但是工艺复杂。三是强化反应、聚合消耗，就是在反应后期添加小分子活性单体和催化剂，如以正丁醇作为强化反应活性单体，氢氧化锂为催化剂，苯甲酰氯为中止剂，此方法易导致固化剂分子岐化，同漆料相溶性降低。
上述三种方法均难以从根本上解决游离TDI的问题。同时由于TDI具有苯环结构，根据相似相溶原理，涂料中必须要加入二甲苯溶剂以协助溶解和分散。根据GB 18581-2009国家室内装饰、装修材料有害物质限量的最新标准，双组份聚氨酯游离TDI限量为≤0.4％。这就需要涂料行业能够推出符合国家标准、满足人们环保需求的新型聚氨酯涂料产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种新的聚氨酯固化剂。
本发明同时还要提供一种符合国家标准、满足环保要求的双组份聚氨酯涂料。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：一种聚氨酯固化剂，其原料配方如下：己二异氰酸酯30％～50％、多羟基化合物10％～30％以及混合溶剂20％～60％，其中，混合溶剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯的混合物，固化剂由己二异氰酸酯与多羟基化合物在混合溶剂中、于温度40℃～80℃下反应得到。
根据本发明的一个优选方面，按重量份计，混合溶剂的组成为：醋酸乙酯20％～50％，醋酸丁酯30％～60％、丙二醇甲醚酸酯10％～20％。
根据本发明，所述多羟基化合物是指含羟基数目大于等于2的化合物，优选三羟基化合物或四羟基化合物。
根据本发明的一个具体方面，所述聚氨酯固化剂的制备过程为：向反应器中加入配方量的混合溶剂，搅拌，投入配方量的己二异氰酸酯，升温至40℃～60℃，投入40％～60％配方量的所述多羟基化合物，搅拌反应2～4小时，再投入余下配方量的所述多羟基化合物，升温至70℃～80℃，反应至-NCOwt％≤18时结束，冷却至室温，即得所述聚氨酯固化剂。
本发明采取的另一技术方案是：一种双组份聚氨酯涂料组合物，其包括独立包装的A组份和B组份，A组份为本发明所述的聚氨酯固化剂，B组份由成膜基料50％～95％、填料0～30％、助剂0～20％以及稀释剂5～20％组成，其中，B组份中的成膜基料为不合苯、甲苯或二甲苯的树脂，所述稀释剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯的混合物。
根据本发明，B组份中所述的树脂可以是短油醇酸树脂，如市售3370D、3370C、3880、1270B等。也可以是丙烯酸树脂如市售965等。
优选地，B组份中的稀释剂与A组份原料配方中的混合溶剂组成相同。
所述助剂可以为选自流平剂、分散剂、消泡剂、消光剂、防沉剂以及遮味剂的一种或多种。
根据本发明，B组份可以做成透明的，也可以做成不透明的；可以做成哑光的，也可以做成高光的。可以做成底漆，也可以做成面漆。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明的聚氨酯固化剂的制备不涉及三苯类溶剂以及有毒有害的TDI，工艺环保。
2、本发明的双组份聚氨酯涂料使用了安全性好的聚氨酯固化剂并且不含三苯类溶剂，涂料安全性好，符合国家标准、满足环保需求。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步阐明本发明，但本发明不限于以下实施例。
实施例1
按照本实施例的聚氨酯固化剂，按重量份计，原料配方如下：
己二异氰酸酯32％、三羟甲基丙烷18％、混合溶剂(由醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯三者按重量比7∶10∶3混合而成)50％。
聚氨酯固化剂的制备过程如下：向反应器中加入配方量的混合溶剂，开动搅拌。投入配方量的己二异氰酸酯，升温至50℃，投入50％配方量的三羟甲基丙烷，搅拌溶解，反应3小时，再投入余下的50％配方量的三羟甲基丙烷，搅拌反应，升温至75±2℃，继续反应3小时后，开始取样测NCO值，至-NCO％≤18为合格，冷却至常温，即得聚氨酯固化剂。
聚氨酯固化剂的物理化学性质如下：
外观：透明液体；
-NCO％17％，
固含量50±2％，
游离TDI、三苯含量均未检测出。
实施例2
按照本实施例的聚氨酯固化剂，按重量份计，原料配方如下：己二异氰酸酯32％、三羟甲基丙烷18％、混合溶剂(由醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯三者按重量比10∶12∶3混合而成)50％。
聚氨酯固化剂的制备方法同实施例1。
聚氨酯固化剂的物理化学性质如下：
外观：透明液体；
-NCO％17.5％，
固含量50±2％，
游离TDI、三苯含量均未检测出。
实施例3
本实施例提供一种双组份聚氨酯木器底漆，其包括独立包装的A组份和B组份。其中，A组份为实施例1制备的聚氨酯固化剂。B组份由醇酸树脂(3370D 70％)60％、1250目滑石粉18％、硬脂酸锌10％、有机膨润土2％、稀释剂(组成同实施例1的混合溶剂)10％在高度分散机(转速800～1200转/分钟)中分散40分钟左右至细度小于50微米即得。
A组份和B组份按重量比1∶2配制，然后手动搅拌5～10分钟，均匀后即可施工。
双组份聚氨酯木器底漆的技术指标：漆膜平整，表干30min，实干2h，硬度HB，易打磨。
实施例4
本实施例提供一种双组份聚氨酯木器哑光漆，其包括独立包装的A组份和B组份。其中：
A组份为实施例1制备的聚氨酯固化剂。
B组份由醇酸树脂(1270B 70％)70％、ED-20哑光粉7％、蜡粉5％、有机硅消泡剂(BYK-066)0.15％、流平剂(BYK-306)0.3％以及稀释剂(组成同实施例1的混合溶剂)17.55％组成，制备时，首先将前三项原料在高速分散机(转速800～1200转/分钟)中，分散至细度小于20微米，再加入其它原料，在转速500～600转/分钟下搅拌20分钟即得。
A组份和B组份按重量比1∶2配制，然后手动搅拌5～10分钟，均匀后即可施工。
双组份聚氨酯木器哑光漆的技术指标：漆膜平整光滑，表干30min，实干4h，硬度H，手感滑爽。
实施例5
本实施例提供一种双组份聚氨酯高光清面漆，其包括独立包装的A组份和B组份。其中，A组份为实施例2制备的聚氨酯固化剂。B组份由丙烯酸树脂(965)76.55％、醇酸树脂(3880)15％、消泡剂(BYK-141)0.15％、流平剂(BYK-306)0.3％以及混合溶剂(同实施例1)8％在分散桶(转速500～600转/分钟)中搅拌20分钟得到。
A组份和B组份按重量比1∶2配制，然后手动搅拌5～10分钟，均匀后即可施工。
双组份聚氨酯高光清面漆的技术指标：漆膜平整光亮，表干30min，实干4h，硬度HB，光泽度85％。
上述实施例中所用消泡剂、流平剂可以选用德国毕克化学公司的BYK系列产品中的一种。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种双组份聚氨酯涂料组合物，其包括独立包装的A组份和B组份，其特征在于，所述A组份为聚氨酯固化剂，其原料配方如下：己二异氰酸酯30％～50％、多羟基化合物10％～30％以及混合溶剂20％～60％，其中，混合溶剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯的混合物，按重量份计，所述混合溶剂的组成为：醋酸乙酯20％～50％，醋酸丁酯30％～60％、丙二醇甲醚酸酯10％～20％，所述固化剂由所述己二异氰酸酯与所述多羟基化合物在所述混合溶剂中、于温度40℃～80℃下反应得到；所述B组份由成膜基料50％～95％、填料0～30％、助剂0～20％以及稀释剂5～20％组成，其中，B组份中的成膜基料为不含苯、甲苯或二甲苯的树脂，所述稀释剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯的混合物，且所述稀释剂与所述A组份原料配方中的混合溶剂的组成相同
2.根据权利要求1所述的双组份聚氨酯涂料组合物，其特征在于，所述树脂为醇酸树脂、丙烯酸树脂或它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的双组份聚氨酯涂料组合物，其特征在于，所述助剂为选自流平剂、分散剂、消泡剂、消光剂、防沉剂以及遮味剂的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的双组份聚氨酯涂料组合物，其特征在于，所述多羟基化合物是三羟基化合物或四羟基化合物。
5.根据权利要求1所述的双组份聚氨酯涂料组合物，其特征在于，所述聚氨酯固化剂的制备过程为：向反应器中加入配方量的混合溶剂，搅拌，投入配方量的己二异氰酸酯，升温至40℃～60℃，投入40％～60％配方量的所述多羟基化合物，搅拌反应2～4小时，再投入余下配方量的所述多羟基化合物，升温至70℃～80℃，反应至-NCOwt％≤18时结束，冷却至室温，即得所述聚氨酯固化剂
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