CN102093812B - 一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，包括以下重量百分比的成分：A组份中包括：异氰酸酯10～40％，端氨基聚醚30～75％，含氟硅氧烷1～15％，无水醋酸丁酯5～25％；B组份中包括：位阻型脂肪族仲胺15％～55％，纳米防冻粘材料1％～15％，颜填料10％～55％，分散剂0.5％～2.5％，触变剂0～2％，紫外线吸收剂0～3％，溶剂5％～30％。本发明提供的防腐耐磨防冻粘底面合一涂料为双组份涂料，包括固化剂组分和助剂组分，主要采用喷涂施工工艺，形成的功能性涂层防腐效果好，耐磨、防冻粘，特别适合于重载车辆涂装及风电叶片等耐磨、防腐、防冻粘要求较高的场合。

Description

一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料及其制备方法。

背景技术

目前，国内现有防腐涂装体系大多采用底漆、中间漆、面漆或底漆和面漆的复合防腐涂层体系。底漆的主要作用是在底材上打好基础，对底材有良好附着力，具有防锈性能；中间漆的主要作用是增加膜厚，从而起到更为有效的屏蔽作用，还要使表面平整，有利于面漆涂装；面漆主要的作用是防止外界环境中有害的腐蚀介质，如氧气、水汽、二氧化硫以及化工大气的影响，同时具有美观装饰性。

但是这两种复合防腐涂层体系施工周期长，操作工序复杂，造价成本较高，同时还需要考虑各涂层间的配套性问题，以防层间结合不良，配套性不好，造成整个涂层体系质量下降。因此为简化涂装施工工艺，符合环保发展趋势，近年来底面合一涂料得到较多的研究。

另外我国近年大力发展铁路运输、风电等项目，这些领域的大力发展，对涂料行业提出了更高要求。

铁路建设方面，铁路运输将逐步实现“客货分流”的局面。就铁路货车而言，对于铁路货车的设计，要求满足“重载”和“一次重造”的新的设计思路。这对铁路货车的防腐、耐磨性能提出了更高的要求。同时，由于我国南北温差大，铁路货车运输过程中如大秦铁路的运煤货车，很容易因其中水分结冰而使货物粘结在车体内壁导致货物很难卸干净的局面。对于现有铁路货车涂装材料，主要采用铁棕醇酸厚浆底漆或环氧云铁厚浆底漆与铁黑醇酸厚浆面漆配套，该种涂装体系防腐能力有限，满足不了长效防腐、耐磨的高要求，并且基本上没有防冻粘效果。

风电建设方面，对风电设备的涂装防护尤为重要。由于我国的风电场主要分布在三北寒旱风沙区以及沿海地区，风电涂料要抵御风沙的侵蚀和紫外线的破坏，需具备耐磨和耐老化的功能，还需具备耐冷热循环、耐盐雾、抗结冰的功能。近年来风机功率逐渐加大，风电叶片尺寸不断加长，其末端线速度可达300Km/h以上，在保证风电装备20年的正常服务寿命的基础上，这对风电涂料的防腐性、耐磨性、防冻粘性提出了非常高的要求。但国内现有风电叶片涂层防护技术很难同时满足防腐、耐磨、防结冰的要求。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，具有优异的防腐效果，耐磨性强，防冻粘效果显著，耐老化性能突出，能够满足铁路运输、风电等较高的涂装要求。本发明还提供了一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，包括A组分和B组分，

A组份中包括具有以下重量百分比的成分：

异氰酸酯                     10～40％

端氨基聚醚                   30～75％

含氟硅氧烷                   1～15％

无水醋酸丁酯                 5～25％；

B组份中包括具有以下重量百分比的成分：

位阻型脂肪族仲胺             15％～55％

纳米防冻粘材料               1％～15％

颜填料                       10％～55％

分散剂                       0.5％～2.5％

触变剂                       0～2％

紫外线吸收剂                 0～3％

溶剂                         5％～30％。

作为优选，所述异氰酸酯为HDI、MDI、IPDI中的一种或几种。

作为优选，所述纳米防冻粘材料为碳化硅晶须、氧化锌晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须中的一种或几种。

作为优选，所述颜填料为钛白粉、滑石粉、碳黑、云母粉、石英粉、陶瓷微粉或硅微粉中的一种或几种。

作为优选，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种。

作为优选，所述触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的一种或几种。

作为优选，所述紫外线吸收剂为水杨酸酯类、受阻胺类、三嗪类、取代丙烯腈类、苯酮类或苯并三唑类中的一种或几种。

作为优选，所述溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。

一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料的制备方法，包括以下步骤：

制备A组分：将端氨基聚醚、含氟硅氧烷分别加热至100℃～120℃真空脱水；将异氰酸酯与无水醋酸丁酯混合，升温至40℃～50℃开始滴加端氨基聚醚、含氟硅氧烷，滴加完毕后升温至80℃～90℃并保温1h～3h，结束反应，降温至40℃～50℃；

制备B组分：首先将分散剂、溶剂和纳米防冻粘材料混合，得纳米防冻粘材料溶液；然后将位阻型脂肪族仲胺、颜填料、触变剂和溶剂混合，分散并研磨至细度≤50μm；最后向研磨后的混合物中加入紫外线吸收剂及纳米防冻粘材料溶液，制得B组分；

各成分的重量百分比含量为：A组份中包括：异氰酸酯10～40％，端氨基聚醚30～75％，含氟硅氧烷1～15％，无水醋酸丁酯5～25％；B组份中包括：位阻型脂肪族仲胺15％～55％，纳米防冻粘材料1％～15％，颜填料10％～55％，分散剂0.5％～2.5％，触变剂0～2％，紫外线吸收剂0～3％，溶剂5％～30％。

本发明提供的防腐耐磨防冻粘底面合一涂料为双组份涂料，包括A组分和B组分，主要采用喷涂施工工艺，形成的功能性涂层防腐效果好，耐磨、防冻粘，特别适合于重载车辆涂装及风电叶片等耐磨、防腐、防冻粘要求较高的场合。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明提供了一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，为双组份涂料，包括A组分和B组分，基料组份中包括：异氰酸酯10～40％，端氨基聚醚30～75％，含氟硅氧烷1～15％，无水醋酸丁酯5～25％；B组份中包括：位阻型脂肪族仲胺15％～55％，纳米防冻粘材料1％～15％，颜填料10％～55％，分散剂0.5％～2.5％，触变剂0～2％，紫外线吸收剂0～3％，溶剂5％～30％。

异氰酸酯是聚脲弹性体A组份的主要原料之一，合成A组份的异氰酸酯包括有二异氰酸酯、三异氰酸酯以及它们的改良体。本发明的异氰酸酯优选使用耐候性好的HDI(六亚甲基二异氰酸酯)、MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)中的一种或几种。

端氨基聚醚具有良好的耐碱性和耐水性，中等的耐酸性，且使用端氨基聚醚的涂料坚韧性好，耐热冲击，光泽性好。

含氟硅氧烷具有低温柔韧性、耐候、耐热、抗氧化、无毒、无味、不易挥发等优点，用于涂料能降低涂层的表面能，可有效改善涂料的性能，使固化涂层具有很好的光泽度、柔韧性、抗冲击性、耐污耐水性和耐候性。

无水醋酸丁酯用作溶剂，溶解稀释各成分。

位阻型脂肪族仲胺是一种新型脂肪族、慢反应、高性能的涂层材料，能够与普通含有羟基的聚酯、聚丙烯酸酯共聚物混溶，从而降低涂料体系中的VOC含量；当它与脂肪族异氰酸酯或其预聚物反应时，能够得到耐候性非常好的新型脂肪族聚脲材料。

纳米防冻粘材料的晶须状结构的引入，使涂层具有微观的凹突结构，具有荷叶效应，最终达到防覆冰、防冻粘的功能。本发明优选使用碳化硅晶须、氧化锌晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须中的一种或几种。

颜填料为钛白粉、滑石粉、碳黑、云母粉、石英粉、陶瓷微粉或硅微粉中的一种或几种，对涂料的性能有着重要的辅助作用，可以充填孔隙，使涂料致密，提高附着力，赋予涂料色彩、质感和遮盖力。

分散剂能够通过润湿、研磨与分散、偶联和包裹稳定的过程来分散颜填料，并保持分散体系的相对稳定。本发明中分散剂优选为聚丙烯酸铵盐、聚丙烯酸钠盐、聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种，具有良好的分散效果，能够降低涂料粘度，改善涂料的储存稳定性、增加光泽和流平性。

涂料中加入触变剂后，在涂料受剪切力作用时(如搅拌或涂刷)，粘度暂时下降，不受剪切力作用时，又逐渐恢复到原来的粘度。这种特性能使涂料在贮存时防止颜料沉淀，改善涂刷性，在涂装时能使涂膜较厚而不流挂。本发明使用的触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的一种或几种。

加入紫外线吸收剂能够保持涂料的稳定，防止因紫外光的氧化使得涂料分解褪色。涂料在日光作用下，会因吸收紫外线而引发自动氧化，导致聚合物降解，使得涂料形成的防护层的机械性能恶化。紫外线吸收剂能够有效的吸收紫外线或具有捕获因光氧化产生的自由基的能力，能够阻止导致防护层老化的自由基反应，抑制光氧化，防止涂层受到紫外线破坏，且自身的光稳定性及热稳定性好。本发明优选使用水杨酸酯类、受阻胺类、三嗪类、取代丙烯腈类、苯酮类或苯并三唑类中的一种或几种

B组分中的溶剂优选为二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种，可以充分溶解各种助剂，各种助剂的协调作用，使得涂料具有多种优异性能。

本发明提供的防腐耐磨防冻粘底面合一涂料的制备方法，包括以下步骤：

制备A组分：将端氨基聚醚、含氟硅氧烷分别加热至100℃～120℃真空脱水；将异氰酸酯与无水醋酸丁酯混合，升温至40℃～50℃开始滴加真空脱水后的端氨基聚醚、含氟硅氧烷，滴加完毕后将混合液升温至80℃～90℃并保温1h～3h，结束反应，降温至40℃～50℃，出料即制得产品；

制备B组分：首先将分散剂、溶剂和纳米防冻粘材料混合，分散；然后将位阻型脂肪族仲胺、颜填料、触变剂和溶剂混合，分散，搅拌均匀，研磨至细度≤50μm；最后向研磨后的混合物中加入紫外线吸收剂纳米防冻粘材料溶液，以800转/min～1000转/min的转速搅拌10min～20min，制得B组分；

其中各种成分的重量百分比含量如前所述。

在现场进行施工时，将固化剂组份与助剂组份按重量比1∶1～1∶1.5进行混合，采用高压无气喷涂进行施工。

实施例1：

1)制备A组分：将分子量约2000的端氨基聚醚(伊士曼公司)650Kg、端氨基含氟聚硅氧烷(分子量为1800～2200)50Kg分别加热至120℃真空脱水；

称取异佛尔酮二异氰酸酯(拜尔公司)200Kg，无水醋酸丁酯160Kg，混合均匀，升温至45℃滴加真空脱水后的端氨基聚醚和端氨基含氟聚硅氧烷，滴加完毕后升温至80℃并保温2h，结束反应，降温至45℃出料包装。

2)制备B组分：

第一步：称取分散剂BYK163(BYK公司)20kg、丙二醇甲醚醋酸酯85kg，纳米氧化锌晶须30kg混合后采用超声波分散30min；

第二步：称取位阻型脂肪族仲胺聚天门冬氨酸酯树脂(拜尔公司)330kg、金红石型钛白粉(Dupon公司)100kg、碳黑(德固赛公司)3kg、云母粉(格锐滁州化工公司)80kg、石英粉(浏阳石英粉厂)200kg、触变剂气相二氧化硅15kg、二甲苯55kg、醋酸丁酯55kg混合搅拌分散均匀后砂磨至细度≤50μm，然后向混合物中加入紫外线吸收剂Tinuvin 5050(瑞士汽巴公司)20kg及第一步已分散好的氧化锌晶须，以800转/min的转速搅拌15分钟，过滤后包装。

实施例2：

1)制备A组分：将分子量约2000的端氨基聚醚(武汉狮子山涂料厂)550Kg、端氨基含氟聚硅氧烷(分子量为1800～2200)80Kg分别加热至110℃真空脱水；

称取二苯甲烷二异氰酸酯270Kg，无水醋酸丁酯100Kg，混合均匀，升温至40℃滴加真空脱水后的端氨基聚醚和端氨基含氟聚硅氧烷，滴加完毕后升温至82℃并保温1.5h，结束反应，降温至40℃出料包装。

2)制备B组分：

第一步：称取BYK163分散剂(BYK公司)10kg、醋酸丁酯110kg，纳米碳化硅晶须70kg混合后采用超声波分散30min；

第二步：称取位阻型脂肪族仲胺聚天门冬氨酸酯树脂(拜尔公司)350kg、金红石型钛白粉(Dupon公司)90kg、碳黑(德固赛公司)5kg、云母粉(格锐滁州化工公司)100kg、陶瓷微粉(马可波罗)105kg、触变剂氢化蓖麻油10kg、丙二醇甲醚醋酸酯70kg、醋酸丁酯70kg混合搅拌分散均匀后砂磨至细度≤50μm，然后向混合物中加入GW-531二苯甲酮光稳定剂(北京加成助剂研究所)10kg及第一步已分散好的碳化硅晶须，以900转/min的转速搅拌18分钟，过滤后包装。

实施例3：

1)制备A组分：将分子量约2000的端氨基聚醚(武汉狮子山涂料厂)330Kg、端氨基含氟聚硅氧烷(分子量为1800～2200)120Kg分别加热至100℃真空脱水；

称取六亚甲基二异氰酸酯350Kg，无水醋酸丁酯200Kg，混合均匀，升温至50℃滴加真空脱水后的端氨基聚醚和端氨基含氟聚硅氧烷，滴加完毕后升温至85℃并保温2.5h，结束反应，降温至50℃出料包装。

2)制备B组分：

第一步：称取BYK110分散剂(德国毕克化学公司)20kg、二甲苯120kg，纳米硫酸钙晶须100kg混合后采用超声波分散30min；

第二步：称取位阻型脂肪族仲胺聚天门冬氨酸酯树脂(拜尔公司)450kg、碳黑(德固赛公司)10kg、云母粉(格锐滁州化工公司)40kg、陶瓷微粉(马可波罗)50kg、Super触变剂(法国环绮化工)20kg、丙二醇甲醚醋酸酯80kg、二甲苯80kg混合搅拌分散均匀后砂磨至细度≤50μm，然后向混合物中加入受阻胺类光稳定剂944(石家庄石焦化工有限责任公司)30kg及第一步已分散好的硫酸钙晶须，以1000转/min的转速搅拌20分钟，过滤后包装。

对比例1：

环氧云铁厚浆底漆+环氧沥青玻璃鳞片漆。

对比例2：

厚浆醇酸底漆+厚浆醇酸面漆。

对比例3：

市售聚天门冬氨酸酯风电叶片涂料。

将实施例1-3制备的防腐耐磨防冻粘底面合一涂料与对比例1-3提供的涂料进行检测，数据如表1所示：

表1涂料主要技术指标检测结果

对比例1、2为现有铁路车辆常用涂装结构体系，由表中可以看出，其各项指标均低于本发明中提供的高防腐耐磨防冻粘涂料，对比例3为现有市售风电叶片涂料测试性能，其防覆冰效果差。而本发明实施例1-3提供的底面合一涂料，不仅具有优异的防腐、耐磨性、防冻粘效果，而且耐候性突出，具有长效性，特别适合于重载车辆涂装及风电叶片等耐磨、防腐、防冻粘要求较高的场合。

以上对本发明所提供的一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料及其制备方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，其特征在于，包括A组分和B组分，A组份中包括具有以下重量百分比的成分：

其中，A组分通过如下步骤制备：将端氨基聚醚、含氟硅氧烷分别加热至100℃～120℃真空脱水；将异氰酸酯与无水醋酸丁酯混合，升温至40℃～50℃开始滴加端氨基聚醚、含氟硅氧烷，滴加完毕后升温至80℃～90℃并保温1h～3h，结束反应，降温至40℃～50℃；

B组份中包括具有以下重量百分比的成分：

其中纳米防冻粘材料为碳化硅晶须、氧化锌晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须中的一种或几种；

所述固化剂组分与所述助剂组份重量比为1∶1～1∶1.5。

2.根据权利要求1所述的防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，其特征在于，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，其特征在于，所述颜填料为钛白粉、滑石粉、碳黑、云母粉、石英粉、陶瓷微粉或硅微粉中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸铵盐或聚羧酸钠盐中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸铵盐或聚丙烯酸钠盐。

6.根据权利要求1所述的防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，其特征在于，所述触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油或聚酰胺蜡中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，其特征在于，所述紫外线吸收剂为水杨酸酯类、受阻胺类、三嗪类、取代丙烯腈类、苯酮类或苯并三唑类中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的防腐耐磨防冻粘底面合一涂料，其特征在于，所述溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。

9.一种防腐耐磨防冻粘底面合一涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

制备A组分：将端氨基聚醚、含氟硅氧烷分别加热至100℃～120℃真空脱水；将异氰酸酯与无水醋酸丁酯混合，升温至40℃～50℃开始滴加端氨基聚醚、含氟硅氧烷，滴加完毕后升温至80℃～90℃并保温1h～3h，结束反应，降温至40℃～50℃；

制备B组分：首先将分散剂、溶剂和纳米防冻粘材料混合，得纳米防冻粘材料溶液；然后将位阻型脂肪族仲胺、颜填料、触变剂和溶剂混合，分散并研磨至细度≤50μm；最后向研磨后的混合物中加入紫外线吸收剂及纳米防冻粘材料溶液，制得B组分；

各成分的重量百分比含量为：A组份中包括：异氰酸酯10～40％，端氨基聚醚30～75％，含氟硅氧烷1～15％，无水醋酸丁酯5～25％；B组份中包括：位阻型脂肪族仲胺15％～55％，纳米防冻粘材料1％～15％，颜填料10％～55％，分散剂0.5％～2.5％，触变剂0～2％，紫外线吸收剂0～3％，溶剂5％～30％；

其中纳米防冻粘材料为碳化硅晶须、氧化锌晶须、硫酸钙晶须、碳酸钙晶须中的一种或几种；

所述固化剂组分与所述助剂组份重量比为1∶1～1∶1.5。