CN102220082B - 一种双组分低voc油性聚氨酯底漆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种双组份低VOC油性聚氨酯底漆及其制备方法；本发明包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2∶1；其中，所述甲组分包括高固体分多元醇树脂、酯类溶剂、分散剂、消光粉、消泡剂、流平剂和防沉剂；本发明通过对甲组分中多元醇树脂和乙组分中多异氰酸酯的不同分子量分别进行筛选，截取最佳分子量，保证在酮类溶剂中的溶解性；同时用其他助剂对分子结构作枝接改良，提升两组分的混容性；使得本发明不仅保持了传统聚氨酯漆所具有的施工性好、耐水性好、硬度高等特点，而且其挥发性有机化合物含量大大降低，甚至低于450g/L。

Description

一种双组分低VOC油性聚氨酯底漆

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其是一种双组分低VOC油性聚氨酯底漆。

背景技术

木器涂料指用于实木板、木纹面板、胶木板、木屑板、纤维板等制成的器材上之涂料，包括家具、地板、文体用品、乐器及建筑装修材料用漆。大致分成两类，一类是用于家具制造厂，一类是用于室内装修装饰。国外把它归于装饰涂料，我国木器涂料大约占涂料总量的15％～20％，家具制造是一个古老的行业，家具涂装在很大程度上可体现一个国家的涂料工业水平。从50年代使用酚醛清漆、醇酸清漆、、硝基漆；到60年代末期，聚氨酯涂料开始用于家具，使家具的涂装提高了一个档次，其代表作“685”，盛行了近三十年，至今在西部地区及不发达的农村仍在使用；70年代，硝基、聚氨酯、醇酸漆仍是主导产品；80年代末期，港、澳、台地区的“聚酯漆”(聚氨酯与不饱和聚氨酯)传入大陆的沿海地区，由港、台合资企业生产，家具涂装的档次有了新的突破；90年代，广东珠江三角洲地区合资企业，民营企业生产“聚酯漆”如雨后春笋般发展，甚至到了“遍地开花”的地步，并迅速发展延伸到了沿海内地，如上海、江苏、浙江、山东、四川、湖南等省。这个时期无论是品种、结构还是数量都是发展最快的。不饱和聚酯漆有“3388”、“6688”代表，聚酯漆发展到外观颜色水白，品种由初期的黑白灰实色面到闪光、闪采、闪银等美术漆，发展到透明清漆(亮、哑光)，彩色透明系列(亮、哑光)，再到功能漆；如仿皮漆、裂纹漆；由面着色到底着色，面修色。工艺由全封闭式的向半开放、全开放式的发展。

随着住房的分配制度的改革，住房私有化，室内装修成了时尚，装修漆的推出木器涂料用途多了一个分支。进入21世纪，环保成了人们关注的话题，涂料的环保要求日趋严格，国家也相应出台了相关的法规、政策和标准，各地厂商都推出了符合GB18581-2001的溶剂型木器涂料有害物质限量标准的装修漆。可以说，当前是木器涂料发展的最快时期，无论是技术要求、质量水平都上了一个台阶。当前木器涂料(包括家具和室内装饰装修涂料)的主要品种有硝基漆(NC)、聚氨酯涂料(PU)、不饱和聚酯涂料(PE)、胺基醇酸涂料(AC、简称酸固化涂料)、紫外光固化涂料(UV)和水性涂料等，由于这些涂料性能不同，用途上各有侧重，加之各国的经济、技术、生活习惯、消费水平不同，各国的木器涂料的品种及所占比例有所区别。东欧与北欧基本相似，80％是酸固化涂料，德国、意大利、西班牙以PU、PE涂料为主，德国的NC涂料亦占大部分，西班牙、意大利的PE与UV居次要地位，水性涂料占5％。欧州木器涂料约40万吨，其比例居工业涂料之首。意大利木器涂料居欧州之首，据称意大利木器涂料年用量达14万吨，与其美称“家具之都”是相称的，以双组分聚酯涂料占主导，而硝基仅占8％。美国市场与欧州市场大相径庭，其硝基漆占75％，居绝对地位，其次酸固化涂料占11％，其它品种仅占14％。亚州地区的消费结构与欧美又有所不同，中国以占75％以上的PU涂料是绝对优势，硝基为辅，日本和韩国的结构与意大利的相似，日本的PU与AC涂料要高于韩国，而韩国的UV与PE涂料之和占55％，远远超过日本，东南业地区的消费与中、韩、日完全不同，其NC和AC漆各占40％，居首位，而PU与PE居次，各占10％，这与其特殊的气候条件和消费水平，生活习惯有关。综观各国木器涂料品种及消费观念，总体的发展方向是向低污染、省资源、无公害、功能化、高固体分、低VOC、辐射固化、水性化发展。溶剂型木器涂料一直是家具涂料、装修涂料的主流产品，我国木器装修涂料与国外发达国家相比较，技术及有害物质限量有所差距，主要表现在生产厂商的专业程度与家具市场对价格的考虑，造成许多小工厂追求利益不顾安全性。

木器涂料产品中含有机溶剂50％～30％，这些溶剂最终都将挥发到大气中，造成严重污染，以06年统计中国木器涂料总生产量约60万吨，大约有30万吨的溶剂挥发到空气之中，涂料中还存在合成树脂残留有害化合物的污染、使用重金属颜料造成的污染以及有害助剂的污染等。这些污染给生态环境造成破坏，给人身健康造成威胁，不利于涂料行业的长远发展，所以涂料行业对挥发性有机化合物(VOC)危害的重视、对VOC的控制从学术关注向产品质量实质转变，降低VOC已成为行业技术创新关注的重点和发展趋势。

2007年为贯彻《中华人民共和国环境保护法》，有效利用和节约资源，减少室内装饰装修用溶剂型木器涂料在生产、使用过程中对环境和人体健康的影响，制定了环境标志产品技术要求室内装饰装修用溶剂型木器涂料标准，规定了室内装饰装修用溶剂型木器涂料中对邻苯二甲酸酯类、乙二醇醚及其酯类、苯、甲苯、乙苯、二甲苯、甲醇、卤代烃、正己烷、异佛尔酮、相关重金属、游离甲苯二异氰酸酯等进行限制的要求，如二甲苯中苯含量控制，以毒性更低的溶剂代替甲苯、二甲苯等，进一步把GB18581-2001VOC标准降低，对装修涂料产品更严格规范，对环境保护要求更高。而中国木器涂料装修及家具行业，还没有低VOC溶剂型PU涂料产品，涂料厂低VOC以乳胶漆及水性木器漆为主，但是水性木器漆在国内市场不成熟，其施工性、硬度等瓶颈尚未突破，所以仍无法完全取代油性涂料。市场量不到溶剂型木器漆百分之一，对目前家具及家装市场的主流还是溶剂型木器漆产品，而低VOC溶剂型PU产品在市面上很少有企业推出。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的之一在于提供了一种双组分低VOC油性聚氨酯底漆；该底漆不仅保持了传统聚氨酯涂料所具有的施工性好、耐水性好、硬度高等优点，同时其挥发性有机化合物含量又大大降低，甚至远低于450g/L。

本发明的目的之二在于提供了所述双组分低VOC油性聚氨酯底漆的制备方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种双组分低VOC油性聚氨酯底漆，其特征在于，包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2∶1；

所述甲组分的固含量为76～80％，并包括按重量百分比计算的如下原料：

甲组分中以上各原料之和为100％；

所述乙组分的固含量为48～52％，并包括按重量百分比计算的如下原料：

甲苯二异氰酸酯三聚体(TDI三聚体)               50～65％

甲苯二异氰酸酯加成物(TDI加成物)               20～30％

溶剂                                          10～20％

乙组分中以上各原料之和为100％，所述溶剂为乙酸乙酯(EAC)和乙酸正丁酯(BAC)按重量比为2∶1的混合物；其中TDI三聚体优选三井化学D-262，TDI加成物优选三井化学L-75。

所述稀释剂包括按重量百分比计算的如下原料：

乙酸乙酯(EAC)                                 10～20％

乙酸正丁酯(BAC)                               70～85％

丙二醇单甲醚丙酸酯(PMP)                       5～10％

稀释剂中以上各原料之和为100％。

较佳地，所述高固体分多元醇树脂的为分子量为3～5万的改性大豆油醇酸树脂，其粘度小于5000cps；优选珂迪CR1480-80。

较佳地，所述酮类溶剂为甲基异丁基酮；

较佳地，所述打磨粉为硬脂酸锌；

较佳地，所述分散剂为羧酸类高分子分散剂，优选三化E707。

较佳地，所述消泡剂为硅类消泡剂，优选德谦6500。

较佳地，所述流平剂为硅类流平剂，优选BYK300。

较佳地，所述防沉剂为氧化聚乙烯蜡，优选帝司巴隆4200。

为了提升醇酸树脂的漆膜物性，提升其韧性、硬度、抗刮、冲击，本发明中还可以添加相应的改性助剂，如常用的氯醋乙烯树脂(增加表底干燥及韧性)、马林酸树脂(提升硬度和抗刮性)等。

本发明中所使用的固化剂中的游离甲苯二异氰酸酯(TDI)质量分数≤0.5％。

制备所述双组分低VOC油性聚氨酯底漆的方法，所述甲组分的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤A、将高固体分多元醇树脂、酮类溶剂和分散剂投入到反应器中，以转速为600～800转/分的速度搅拌混合10～20分钟，制得树脂混合液；

步骤B、将打磨粉、滑石粉缓慢加入到有树脂混合液的反应器中，以转速为900～1100转/分的速度分散20～30分钟；

步骤C、往反应器中加入消泡剂、流平剂、防沉剂，并以转速为600～800转/分的速度混合20～30分钟；

步骤D、以上混合物按要求称重、包装，制得甲组分；

所述乙组分的制备方法：先将所述量的二异氰酸甲苯酯三聚体、二异氰酸甲苯酯加成物和溶剂混合，以转速为200～400转/分的速度搅拌5～15分钟；再将混合物按要求称重、包装，制得乙组分；

所述稀释剂直接按所述量进行称重分装。

本发明包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2∶1；其中，所述甲组分包括高固体分多元醇树脂、酯类溶剂、分散剂、消光粉、消泡剂、流平剂和防沉剂；本发明挑选树脂溶剂为脂类溶剂，而树脂粘度要求低于5000cps，以减少配方中溶剂使用，达到低粘度高固含低VOC，另外挑选大分子量的树脂，分子量分布达到3万到5万之间，树脂的Tg点挑选高一点以达更好的干燥性。

本发明通过对甲组分中多元醇树脂和乙组分中多异氰酸酯的不同分子量分别进行筛选，截取最佳分子量，保证在酯类、酮类溶剂中的溶解性；同时用其他助剂对分子结构作枝接改良，提升两组分的混容性。因此本发明具有以下特点：

(1)、本发明中所含挥发性有机化合物含量很低(远低于450g/L)；多元醇树脂和多异氰酸酯在酮类溶剂中有优异的溶解性，保证了极高的固体份和相对较低的粘度；

(2)、多元醇树脂和多异氰酸酯混合后有优异的混容性，保证了极高的施工固含量和适宜的施工粘度；

(3)、因为经过枝接处理，在保证涂料两组分优异混容性的同时，还保持有较快的干燥速度和硬度，达到实际应用要求；

(4)、涂料中选用助剂，改良了涂料的施工性和储存安定性。

具体实施方式

实施例1

一种双组分低VOC油性聚氨酯底漆，其特征在于，包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2∶1；

其中，所述甲组分包括按重量百分比计算的如下原料：

高固体分多元醇树脂67.2％、酮类溶剂6％、分散剂1％、打磨粉4％、滑石粉20％、消泡剂0.65％、流平剂0.15％、防沉剂1％；所述甲组分的固含量为76％。

所述乙组分是固含量为48％，并包括按重量百分比计算的如下原料：甲苯二异氰酸酯三聚体50％、甲苯二异氰酸酯加成物30％、溶剂20％。

所述稀释剂包括按重量百分比计算的如下原料：

乙酸乙酯(EAC)10％、乙酸正丁酯(BAC)85％、丙二醇单甲醚丙酸酯(PMP)5％。

制备所述双组分低VOC油性聚氨酯底漆的方法，所述甲组分的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤A、将高固体分多元醇树脂、酮类溶剂和分散剂投入到反应器中，以转速为600转/分的速度搅拌混合20分钟，制得树脂混合液；

步骤B、将打磨粉、滑石粉缓慢加入有树脂混合液的反应器中，以转速为900转/分的速度分散30分钟；

步骤C、往反应器中加入消泡剂、流平剂、防沉剂，并以转速为600转/分的速度混合30分钟；

步骤D、以上混合物按要求称重、包装，制得甲组分；

所述乙组分的制备方法：先将所述量的二异氰酸甲苯酯三聚体、二异氰酸甲苯酯加成物和溶剂混合，以转速为200转/分的速度搅拌15分钟；再将混合物按要求称重、包装，制得乙组分；

所述稀释剂直接按所述量进行称重分装。

使用时，将甲组分、乙组分和稀释剂调配均匀即可。

实施例2

一种双组分低VOC油性聚氨酯底漆，其特征在于，包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2∶1；

其中，所述甲组分包括按重量百分比计算的如下原料：

高固体分多元醇树脂75％、酮类溶剂5％、分散剂0.5％、打磨粉2.8％、滑石粉16％、消泡剂0.35％、流平剂0.05％、防沉剂0.3％；所述甲组分的固含量为78％。

所述乙组分是固含量为50％，并包括按重量百分比计算的如下原料：甲苯二异氰酸酯三聚体60％、甲苯二异氰酸酯加成物20％、溶剂20％。

所述稀释剂包括按重量百分比计算的如下原料：

乙酸乙酯(EAC)20％、乙酸正丁酯(BAC)70％、丙二醇单甲醚丙酸酯(PMP)10％。

制备所述双组分低VOC油性聚氨酯底漆的方法，所述甲组分的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤A、将高固体分多元醇树脂、酮类溶剂和分散剂投入到反应器中，以转速为700转/分的速度搅拌混合15分钟，制得树脂混合液；

步骤B、将打磨粉、滑石粉缓慢加入有树脂混合液的反应器中，以转速为1000转/分的速度分散25分钟；

步骤C、往反应器中加入消泡剂、流平剂、防沉剂，并以转速为700转/分的速度混合25分钟；

步骤D、以上混合物按要求称重、包装，制得甲组分；

所述乙组分的制备方法：先将所述量的甲苯二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯加成物和溶剂混合，以转速为300转/分的速度搅拌10分钟；再将混合物按要求称重、包装，制得乙组分；

所述稀释剂直接按所述量进行称重分装。

使用时，将甲组分、乙组分和稀释剂调配均匀即可。

实施例3

一种双组分低VOC油性聚氨酯底漆，其特征在于，包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2∶1；

其中，所述甲组分包括按重量百分比计算的如下原料：

高固体分多元醇树脂75％、酮类溶剂3％、分散剂1％、打磨粉2％、滑石粉18％、消泡剂0.5％、流平剂0.1％、防沉剂0.4％；所述甲组分的固含量为80％。

所述乙组分是固含量为52％，并包括按重量百分比计算的如下原料：甲苯二异氰酸酯三聚体65％、甲苯二异氰酸酯加成物25％、溶剂10％。

所述稀释剂包括按重量百分比计算的如下原料：

乙酸乙酯(EAC)15％、乙酸正丁酯(BAC)77％、丙二醇单甲醚丙酸酯(PMP)8％。

制备所述双组分低VOC油性聚氨酯底漆的方法，所述甲组分的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤A、将高固体分多元醇树脂、酮类溶剂和分散剂投入到反应器中，以转速为800转/分的速度搅拌混合10分钟，制得树脂混合液；

步骤B、将打磨粉、滑石粉缓慢加入有树脂混合液的反应器中，以转速为1100转/分的速度分散20分钟；

步骤C、往反应器中加入消泡剂、流平剂、防沉剂，并以转速为800转/分的速度混合20分钟；

步骤D、以上混合物按要求称重、包装，制得甲组分；

所述乙组分的制备方法：先将所述量的甲苯二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯加成物和溶剂混合，以转速为400转/分的速度搅拌5分钟；再将混合物按要求称重、包装，制得乙组分；

所述稀释剂直接按所述量进行称重分装。

使用时，将甲组分、乙组分和稀释剂调配均匀即可。

对本发明进行相关物性测试，测试结果如下：

1、挥发性有机化合物含量检测：目前国内环境标志产品标准(HJ/T414-2007)

2、其他主要技术性能和指标

由上底两个表可以看出，本发明不仅物理性质达到了国家的指标，同时在兼顾涂料外观平整度的情况下，其挥发性有机物的含量比国家规定还低100～150g/L。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述的特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种双组分低VOC油性聚氨酯底漆，其特征在于，包括甲组分、乙组分和稀释剂，所述甲组分与乙组分的重量份数比为2:1；

其中，

所述甲组分的固含量为76～80%，并包括按重量百分比计算的如下原料：

甲组分中以上各原料之和为100%；

所述乙组分的固含量为48～52%，并包括按重量百分比计算的如下原料：

甲苯二异氰酸酯三聚体            50～65%

甲苯二异氰酸酯加成物            20～30%

溶剂                            10～20%

乙组分中以上各原料之和为100%，所述溶剂为乙酸乙酯和乙酸正丁酯按体积比为2:1的混合物；

所述稀释剂包括按重量百分比计算的如下原料：

乙酸乙酯                        10～20%

乙酸正丁酯                      70～85%

丙二醇单甲醚丙酸酯                5～10%

稀释剂中以上各原料之和为100%；

其中，所述高固体分多元醇树脂是分子量为3～5万的改性大豆油醇酸树脂；

所述改性大豆油醇酸树脂的粘度小于5000cps。

2.根据权利要求1所述的双组分低VOC油性聚氨酯底漆，其特征在于，所述酮类溶剂为甲基异丁基酮。

3.根据权利要求1所述的双组分低VOC油性聚氨酯底漆，其特征在于，所述打磨粉为硬脂酸锌。

4.根据权利要求1所述的双组分低VOC油性聚氨酯底漆，其特征在于，所述分散剂为羧酸类高分子分散剂。

5.根据权利要求1所述的双组分低VOC油性聚氨酯底漆，其特征在于，所述消泡剂为硅类消泡剂。

6.根据权利要求1所述的双组分低VOC油性聚氨酯底漆，其特征在于，所述流平剂为硅类流平剂。

7.根据权利要求1所述的双组分低VOC油性聚氨酯底漆，其特征在于，所述防沉剂为氧化聚乙烯蜡。

8.制备权利要求1中所述双组分低VOC油性聚氨酯底漆的方法，其特征在于，所述甲组分的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤A、将高固体分多元醇树脂、酮类溶剂和分散剂投入到反应器中，以转速为600～800转/分的速度搅拌混合10～20分钟，制得树脂混合液；

步骤B、将打磨粉、滑石粉缓慢加入到有树脂混合液的反应器中，以转速为900～1100转/分的速度分散20～30分钟；

步骤C、往反应器中加入消泡剂、流平剂、防沉剂，并以转速为600～800转/分的速度混合20～30分钟；

步骤D、以上混合物按要求称重、包装，制得甲组分；

所述乙组分的制备方法：先将所述量的甲苯二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯加成物和溶剂混合，以转速为200～400转/分的速度搅拌5～15分钟；再将混合物按要求称重、包装，制得乙组分；

所述稀释剂直接按所述量进行称重分装。