CN102492360B - 无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料及其制备方法，由A组分和B组分组成，该A组分及质量分数为：60-80份的无溶剂端羟基环氧树脂、1-13份的着色颜料、15-22份的耐磨填料、0.2-0.5份的消泡剂以及0-0.3份的催干剂和3-5份的恶唑烷除水剂。而B组分及质量分数为100份的无溶剂端异氰酸酯预聚物，使用时，按质量份数，将A组分成品与B组分成品按3∶1混合并搅拌均匀，制得为无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料。本发明的地坪涂料能实现低温固化，体系中不含挥发性有机化合物，残余异氰酸酯单体含量低，能提高涂层性能，适用于工厂、车间、宾馆、体育馆、车站、停车场等场所需要耐磨和无尘要求的地坪装饰和保护。

Description

无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料及其制备方法，属于地坪涂料技术领域。

背景技术

近几年来，随着我国工业的快速发展和城市化进程的不断推进，大型工业车间、超市、车库以及文化娱乐场所等建筑不断涌现，带动了地坪涂料的迅速发展。现代建筑要求地面具有整洁美观、耐磨抗重压、耐油防腐蚀等特征，地坪涂料作为一种性能优良的地面装饰性专用涂料，已广泛应用于各种场合的地面涂装，可以满足现代建筑地面的不同要求。目前，在国家产业政策和环保政策法规的双重引导下，低VOC、无毒无公害的环境友好型地坪涂料越来越受到人们的欢迎；无溶剂地坪涂料作为环境友好型地坪涂料的品种之一，在地坪涂料中所占比重越来越大，当前市场上应用较多，技术比较成熟的无溶剂地坪涂料主要品种有：环氧地坪涂料、乙烯基防腐地坪涂料和聚脲地坪涂料。这些涂料或多或少存在着某些缺陷，给用户带来不便，如：无溶剂环氧地坪涂料、乙烯基防腐地坪涂料存在低温(10℃以下)干燥速度慢、漆膜脆硬，抗重压性比较差，在寒冬季节和需承载重荷场合应用受到一定的限制；无溶剂地坪聚脲涂料的喷涂施工设备结构复杂、维修保养困难，对灵活多变的小面积地坪施工成本高，不经济。为此，具有低温干燥速度快、漆膜坚韧耐磨、抗重压性强、可手工涂刷或滚涂的无溶剂聚氨酯地坪涂料，因可以弥补上述几种涂料的缺陷而受到人们的高度重视。目前，国内无溶剂聚氨酯地坪涂料的主要技术如CN101270259所公开的“无溶剂聚氨酯自流平材料及制备方法”，采用A、B两组分组成，其中A组分是以篦麻油聚酯树脂、蓖麻油为含羟基聚酯树脂，配合色浆、沸石粉、高岭土或石英粉构成，B组分是NCO当量为127的液体MDI。该技术虽然能通过低粘度的B组分中的液体MDI来平衡具有一定粘度的A组分以降低体系的最终施工粘度，但NCO当量为127的液体MDI近乎是MDI单体，在30℃以下就有凝固的倾向，所以在冬季施工将是很困难的，同时MDI单体也是具有一定挥发性的，会给施工人员和使用人员造成一定的危害性。

发明内容

本发明的目的提供一种能低温固化，体系中不含挥发性有机化合物，残余异氰酸酯单体含量低，能提高涂层性能的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料及其制备方法。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料，由A组分和B组分组成，其特征在于：

a、所述A组分及质量分数为：

无溶剂端羟基环氧树脂               60-80份，

着色颜料                           1-13份，

耐磨填料                           15-22份，

消泡剂                             0.2-0.5份，

催干剂                             0-0.3份，

恶唑烷除水剂                       3-5份，

b、所述B组分及质量分数为：

无溶剂端异氰酸酯预聚物：            100份，

其中，所述的无溶剂端羟基环氧树脂的组分及质量分数为：40-60份的低分子液体环氧树脂、15-30份的二缩水甘油醚和20-30份的一元仲胺，无溶剂端羟基环氧树脂的粘度为300-500mPa·s/23℃；所述的耐磨填料为莫氏硬度在7以上、粒径在150-300目的金属耐磨微粉或非金属耐磨微粉；所述的消泡剂为不含有机硅的破泡聚合物溶液；所述的催干剂为叔胺类有机化合物；所述无溶剂端异氰酸酯预聚物为残余二苯基甲烷二异氰酸酯≤0.5％的二苯基甲烷二异氰酸酯聚合物。

本发明制备无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料的方法，其特征在于：

A组分按以下步骤制备：

(1)、无溶剂端羟基环氧树脂的合成，

按质量分数将低分子液体环氧树脂、二缩水甘油醚和一元仲胺放入反应釜中并搅拌，当料温升至60～90℃时，保温反应2～4h，冷却、出料即制得无溶剂端羟基环氧树脂；

(2)、按质量分数将无溶剂端羟基环氧树脂总量的2/3、着色颜料、消泡剂、恶唑烷除水剂投入配漆罐中，搅拌均匀形成色浆，并用研磨设备分散至浆料细度小于15μm，然后把剩余的无溶剂端羟基环氧树脂、耐磨填料以及催干剂投入上述的色浆中用搅拌机充分搅匀，过滤、包装制得A组分成品；

B组分按以下步骤制备：

按质量份数比取无溶剂端异氰酸酯预聚物包装得到B组分成品；

使用时，按质量份数，将A组分成品与B组分成品按3∶1混合并搅拌均匀，制得为无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料。

本发明的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料采用无溶剂端羟基环氧树脂，能达到延长无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料有效使用期限的目的。首先，采用一元仲胺对无溶剂的低分子液体环氧树脂、二缩水甘油醚进行改性，将树脂两端的环氧基团转化为带叔氮原子的羟基，不仅制取流动性好、粘度低的无溶剂端羟基环氧树脂，而且也因叔氮原子对NCO基与OH基反应的催化作用，提高了涂膜低温反应活性。其次，本发明采用低残余异氰酸酯单体的高NCO基含量的无溶剂端异氰酸酯预聚物，在保证涂膜低温干燥速度的同时，提高涂层的交联密度和坚韧度，从而赋予涂膜极好的耐磨损、耐冲击、耐腐蚀、抗划伤性能。再则，本发明采用具有极高硬度的金属耐磨微粉和非金属耐磨微粉作为填料，结合聚氨酯树脂的坚韧性，进一步提高了涂层的硬度、耐磨损、耐冲击、抗重压、抗划伤性能。

本发明通过分子结构中的含叔氮原子的无溶剂端羟基环氧树脂和低残余异氰酸酯单体的二苯基甲烷二异氰酸酯聚合物为成膜树脂，并结合高硬度的金属耐磨微粉和非金属耐磨微粉，形成的涂膜具有无挥发性有机化合物、低温快干、硬度高、抗压耐磨损、耐冲击、耐腐蚀、抗划伤性能，漆膜光亮美观，不仅克服了无溶剂环氧地坪涂料和乙烯基防腐地坪涂料存在低温下即10℃以下干燥困难、漆膜抗重压性能低的缺点，而且解决降低涂料中的挥发性有机化合物(VOC)含量和残余异氰酸酯单体等有毒有害物质。本发明与聚脲地坪涂料相比，施工无需专用喷涂设备，即可刷涂也可滚涂的简便方法，更显示出灵活方便又经济的优势。该涂料适用于工厂、车间、宾馆、体育馆、车站、停车场或停车库等场所需要耐磨和无尘要求的地坪装饰和保护。

具体实施方式

本发明的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料，由A组分和B组分组成，该A组分及质量分数为：60-80份的无溶剂端羟基环氧树脂、1-13份的着色颜料、15-22份的耐磨填料、0.2-0.5份的消泡剂以及0-0.3份的催干剂和3-5份的恶唑烷除水剂。而B组分及质量分数为100份的无溶剂端异氰酸酯预聚物，上述的着色颜料、耐磨填料、消泡剂以及催干剂和恶唑烷除水剂可在市场上购得。

本发明的无溶剂端羟基环氧树脂的组分及质量分数为：40-60份的低分子液体环氧树脂、15-30份的二缩水甘油醚和20-30份的一元仲胺，该无溶剂端羟基环氧树脂粘度为300-500mPa·s/23℃，上述原料可在市场上购得，本发明低分子液体环氧树脂采用E-51环氧树脂或E-44环氧树脂，E-51环氧树脂或E-44环氧树脂均为无溶剂的低分子液体环氧树脂，本发明的二缩水甘油醚采用新戊二醇二缩水甘油醚或1，4-丁二醇二缩水甘油醚，而一元仲胺可采用二(正)丙胺或二(正)丁基胺，通过一元仲胺对无溶剂的低分子液体环氧树脂及二缩水甘油醚进行改性，对环氧基团进行开环聚合反应，将环氧树脂及二缩水甘油醚两端的环氧基团转化为带叔氮原子的羟基，不仅制取流动性好、粘度低的无溶剂端羟基环氧树脂，而且无溶剂端羟基环氧树脂分子结构中的叔氮原子对OH基与NCO基反应还具有催化作用，提高了树脂的低温反应活性，使本发明树脂呈现出优异的高固体、高活性、低粘度特点。

本发明无溶剂端羟基环氧树脂的具体组份及重量比见表1

表1

本发明的着色颜料包括金红石型钛白粉、中色素碳黑、铁红粉、中铬黄或酞青兰其中一种或任意两种以上的混合物，当任意两种以上混合时比例不限，可根据所需的地坪颜色配置。

本发明的耐磨填料为莫氏硬度在7以上、粒径在150-300目的金属耐磨微粉或非金属耐磨微粉，金属耐磨微粉采用镍铬合金微粉、铁合金微粉或硅铁微粉的其中一种，非金属耐磨微粉采用棕刚砂微粉、黑刚砂微粉、红刚砂微粉或石英微粉的其中一种。如可德阳太和表面技术有限公司150-300目的601镍铬合金微粉，上海科斯莱建材有限公司200-300目的棕刚砂、黑刚砂或红刚砂以及铁合金、硅铁、石英微粉，本发明采用具有极高硬度的金属耐磨微粉和非金属耐磨微粉作为填料，结合聚氨酯树脂的坚韧性，进一步提高了涂层的硬度、耐磨损、耐冲击、抗重压、抗划伤性能。

本发明的消泡剂为不含有机硅的破泡聚合物溶液，如不含有机硅的破泡聚合物溶液可采用德国毕克化学(私人)亚太有限公司提供的BYK-051消泡剂或BYK-052消泡剂，该消泡剂在对涂料生产、施工过程中产生的气泡具有很好的脱除作用。

本发明的催干剂为叔胺类有机化合物，该叔胺类有机化合物为二甲基乙醇氨或甲基二乙醇胺，通过叔胺类有机化合物含有羟基，在提高反应速度的同时，自身也与无溶剂端异氰酸酯预聚物发生聚合反应，成为涂膜的组成之一。

本发明的恶唑烷除水剂采用美国AnGUS化学公司生产的

恶唑烷除水剂，化学名称为：3-乙基-2甲基-2(3-甲基丁基)-1，3-唑烷，该恶唑烷除水剂稳定性好，遇水解离成酮和仲胺基醇功能交联剂，参与异氰酸酯的快速反应，因而体系无CO2气体生成，同时其粘度低于100CPS，故兼备活性稀释剂作用。

本发明的无溶剂端异氰酸酯预聚物为残余二苯基甲烷二异氰酸酯≤0.5％的二苯基甲烷二异氰酸酯聚合物，如选用德国拜尔中国有限公司提供的

无溶剂端异氰酸酯预聚物，其质量数据为：NCO％为24.5，当量为173，粘度为200-300mPa·s/23℃，残余二苯基甲烷二异氰酸酯≤0.5％，由于低残余异氰酸酯单体的二苯基甲烷二异氰酸酯聚合物具有粘度低、NCO含量高的特征，因此能赋予涂层优良的耐磨损、耐冲击、耐腐蚀、抗划伤性能等性能。

本发明的A组分的具体组分及重量份数比见表2

表2

具体组分及重量分比	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	实施例7
								无溶剂端羟基环氧树脂	60	66	80	70	65	75	78
金红石型钛白粉	5			4
								中色素碳黑			1	3		1
铁红粉	7.3				3
								中铬黄		5			5	2
酞青兰		5		3	5		3.5
								镍铬合金微粉(300目)	22
铁合金微粉(300目)		20
								硅铁微粉(300目)			15
棕刚砂微粉(250目)				16
								黑刚砂微粉(300目)							15
红刚砂微粉(150目)						18
								石英微粉(200目)					18.7
BYK-051消泡剂		0.2		0.3		0.3
								BYK-052消泡剂	0.5		0.4		0.2		0.5
二甲基乙醇氨			0.3	0	0.1	0.2	0
								甲基二乙醇胺	0.2	0
恶唑烷除水剂	5	3.8	3.3	3.7	3	3.5	3

本发明制备无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料的方法，

A组分按以下步骤制备：

(1)、先进行无溶剂端羟基环氧树脂的合成，

按表1将低分子液体环氧树脂、二缩水甘油醚和一元仲胺放入反应釜中并搅拌，当料温升至60～90℃时，保温反应2～4h，冷却、出料即制得无溶剂端羟基环氧树脂。

(2)、制A组分成品，按表2将无溶剂端羟基环氧树脂总量的2/3、着色颜料、消泡剂、恶唑烷除水剂投入配漆罐中，搅拌均匀形成色浆，并用研磨设备分散至浆料细度小于15μm，然后把剩余的无溶剂端羟基环氧树脂、耐磨填料以及催干剂投入上述的色浆中用搅拌机充分搅匀，过滤、包装制得A组分成品。

B组分按以下步骤制备：

按质量份数比取无溶剂端异氰酸酯预聚物包装得到B组分成品。

使用时，按质量份数，将A组分成品与B组分成品按3∶1混合并搅拌均匀，制得为无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料。采用刷涂或滚涂的方法进行施工，在常温下涂料自然干燥后即形成高性能无溶剂聚氨酯的耐磨地坪涂层。

本发明的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料产品质量标准参照HG/T3829-2006《地坪涂料》标准(厚型地坪涂料面漆)进行，其各实施例的性能检测结果见表3。

表3

本发明的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料具有自流平、低温固化、涂层光亮、硬度高、耐磨损、耐腐蚀、耐冲击、抗重压等特性，因体系中不含挥发性有机化合物、残余异氰酸酯单体含量低，是一种环境友好型涂料，可用于工厂、车间、宾馆、体育馆、车站、停车场、停车库等场所需要耐磨和无尘要求的地坪装饰和保护。

Claims (8)

1.一种无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料，由A组分和B组分组成，其特征在于：

a、所述A组分及质量分数为：

b、所述B组分及质量分数为：

无溶剂端异氰酸酯预聚物：          100份，

其中，所述的无溶剂端羟基环氧树脂的组分及质量分数为：40－60份的低分子液体环氧树脂、15－30份的二缩水甘油醚和20－30份的一元仲胺，无溶剂端羟基环氧树脂的粘度为300-500mPa·s/23℃；所述的耐磨填料为莫氏硬度在7以上、粒径在150－300目的金属耐磨微粉或非金属耐磨微粉；所述的消泡剂为不含有机硅的破泡聚合物溶液；所述的催干剂为叔胺类有机化合物；所述无溶剂端异氰酸酯预聚物为残余二苯基甲烷二异氰酸酯≤0.5％的二苯基甲烷二异氰酸酯聚合物。

2.根据权利要求1所述的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料，其特征在于：所述的低分子液体环氧树脂采用E-51环氧树脂或E-44环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料，其特征在于：所述的二缩水甘油醚采用新戊二醇二缩水甘油醚或1，4－丁二醇二缩水甘油醚。

4.根据权利要求1所述的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料，其特征在于：所述的一元仲胺采用二正丙胺或二正丁基胺。

5.根据权利要求1所述的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料，其特征在于：所述的着色颜料包括金红石型钛白粉、中色素碳黑、铁红粉、中铬黄或酞青兰其中一种或任意两种以上的混合物。

6.根据权利要求1所述的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料，其特征在于：所述金属耐磨微粉采用镍铬合金微粉、铁合金微粉或硅铁微粉的其中一种，所述的非金属耐磨微粉采用棕刚砂微粉、黑刚砂微粉、红刚砂微粉或石英微粉的其中一种。

7.根据权利要求1所述的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料，其特征在于：所述的叔胺类有机化合物为二甲基乙醇氨或甲基二乙醇胺。

8.一种制备权利要求1所述的无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料的方法，其特征在于：

A组分按以下步骤制备：

（1）、无溶剂端羟基环氧树脂的合成，

按质量分数将低分子液体环氧树脂、二缩水甘油醚和一元仲胺放入反应釜中并搅拌,当料温升至60～90℃时，保温反应2～4h，冷却、出料即制得无溶剂端羟基环氧树脂；

（2）、按质量分数将无溶剂端羟基环氧树脂总量的2/3、着色颜料、消泡剂、恶唑烷除水剂投入配漆罐中，搅拌均匀形成色浆，并用研磨设备分散至浆料细度小于15μm，然后把剩余的无溶剂端羟基环氧树脂、耐磨填料以及催干剂投入上述的色浆中用搅拌机充分搅匀，过滤、包装制得A组分成品；

B组分按以下步骤制备：

按质量份数比取无溶剂端异氰酸酯预聚物包装得到B组分成品；

使用时，按质量份数，将A组分成品与B组分成品按3：1混合并搅拌均匀，制得为无溶剂聚氨酯耐磨地坪涂料。