CN102533085A - 双组分聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents

双组分聚氨酯涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种双组份聚氨酯涂料，由A组分和B组分组成；A组分包括：脂肪酸型醇酸树脂、纤维素、硬脂酸锌、滑石粉、防沉剂、消泡剂、流平剂、催干剂和溶剂；B组分包括：甲苯二异氰酸酯三聚体、甲苯二异氰酸酯加成物和溶剂。本发明还提供一种上述双组份聚氨酯涂料的制备方法。上述双组份聚氨酯涂料选用饱和脂肪酸型醇酸树脂为主要成膜物质同时加入纤维素，配以TDI三聚体和TDI加成物为固化剂，有助于加快涂料干燥的同时保证漆膜的机械性能。本发明提供的双组分聚氨酯涂料的打磨时间较短，不超过1.5小时，漆膜力学性能优异，硬度达到H级，附着力达到1级。

Description

双组分聚氨酯涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯涂料领域，特别涉及一种双组分聚氨酯涂料及其制备方法。
背景技术
涂料是一种含颜料或不含颜料的，用树脂及油等制成的化工产品。将涂料涂覆在物体表面上能够干结成膜，使被涂物体的表面与环境介质相隔离，从而对被涂物体起到的保护和装饰的作用。
聚氨酯涂料是一类常用涂料，被广泛用作木器漆料、汽车修补涂料、地坪漆和电子涂料等。聚氨酯涂料分为双组分型和单组分型。双组分聚氨酯涂料由树脂组分和固化剂组分组成，其中树脂组分主要为含羟基树脂，固化剂组分主要为异氰酸酯预聚物。双组分聚氨酯涂料具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大、耐腐蚀性、耐候性好等特点，广泛用作木器家具的涂装。
现有技术公开了多种双组分聚氨酯涂料，例如，申请号为200710125723.4的中国专利文献公开了一种双组分聚氨酯涂料，包括A组分和B组分，A组分包括羟基丙烯酸树脂、填料、助剂、溶剂、线型饱和聚酯；B组分为聚氰酸酯固化剂、溶剂、可添加的吸水剂和催干剂。双组分聚氨酯涂料在使用时，按照配比将树脂组分和固化剂组分混合均匀，再加适量的稀释剂搅拌均匀即可施工。双组分聚氨酯涂料虽具有成膜温度低、力学性能好，耐腐蚀性能强等优点，但是其缺陷在于：涂料干燥速度慢，待干时间长，需要等待较长的时间才能够打磨；若在高温条件下固化，虽可加快干燥速度，但是易出现起痱子等漆膜弊端，难以进行后续的打磨。
因此，需要提供一种干燥速度较快且漆膜力学性能优异的的双组分聚氨酯涂料，进而便于后续的打磨工序。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种干燥速度较快且漆膜力学性能优异的的双组分聚氨酯涂料机器制备方法。
有鉴于此，本发明提供一种双组份聚氨酯涂料，由A组分和B组分组成；
所述A组分包括：
50～70重量份的饱和脂肪酸型醇酸树脂；
3～8重量份的纤维素；
3～5重量份的硬脂酸锌；
3～15重量份的滑石粉；
3～5重量份的防沉剂；
0.1～0.5重量份的消泡剂；
0.2～0.5重量份的流平剂；
0.1～0.3重量份的催干剂；
10～15重量份的溶剂；
所述B组分包括：
25～35重量份的甲苯二异氰酸酯三聚体；
40～55重量份的甲苯二异氰酸酯加成物。
10～20重量份的溶剂。
优选的，所述纤维素为醋酸丁酸纤维素。
优选的，所述防沉剂为有机膨润土。
优选的，所述流平剂为丙烯酸类流平剂。
优选的，所述催干剂为二月桂酸二丁基锡。
优选的，所述溶剂为醋酸丁酯。
优选的，所述消泡剂为非硅类消泡剂。
本发明还提供一种双组分聚氨酯涂料的制备方法，包括：
取50～70重量份的饱和脂肪酸型醇酸树脂，将其溶解于10～15重量份的溶剂中，得到饱和脂肪酸型醇酸树脂溶液；
在中速分散条件下，向所述饱和脂肪酸型醇酸树脂溶液中依次加入3～8重量份的纤维素、0.1～0.5重量份的消泡剂、0.2～0.5重量份的流平剂、3～15重量份的滑石粉、3～5重量份的硬脂酸锌和0.1～0.3重量份的催干剂至细度小于55微米，得到A组分；
在中速分散条件下，将25～35重量份的二苯甲烷二异氰酸酯三聚体和40～55重量份的甲苯二异氰酸酯加成物混合均匀后加入10～20重量份的溶剂，得到B组分。
优选的，所述中速分散的速度为700～1000转/分。
本发明提供的一种双组分聚氨酯涂料，该涂料的树脂组分以脂肪酸型醇酸树脂为主要成膜物质，同时加入纤维素；固化剂组分包括两种固化剂，分别为TDI三聚体和TDI加成物。其中，饱和脂肪酸型醇酸树脂与TDI三聚体的固化反应速率较快，有助于快速成膜，并且纤维素的加入有助于溶剂的释放，由此加速的漆膜干燥速度。固化剂TDI加成物的加入有助于改善漆膜的韧性。因此，选用饱和脂肪酸型醇酸树脂为主要成膜物质同时加入纤维素，配以TDI三聚体和TDI加成物为固化剂，有助于加快涂料干燥的同时保证漆膜的机械性能。实验证明：本发明提供的双组分聚氨酯涂料的打磨时间较短，不超过1.5小时，漆膜力学性能优异，硬度达到H级，附着力达到1级。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，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。
本发明实施例公开了一种双组分聚氨酯涂料，其由A组分和B组分组成；
所述A组分包括：
50～70重量份的饱和脂肪酸型醇酸树脂；
3～8重量份的纤维素；
3～5重量份的硬脂酸锌；
3～15重量份的滑石粉；
3～5重量份的防沉剂；
0.1～0.5重量份的消泡剂；
0.2～0.5重量份的流平剂；
0.1～0.3重量份的催干剂；
10～15重量份的溶剂；
所述B组分包括：
25～35重量份的甲苯二异氰酸酯(TDI)三聚体；
40～55重量份的甲苯二异氰酸酯加成物。
10～20重量份的溶剂。
本发明提供的上述双组分聚氨酯涂料中，A组分为树脂组分，其以饱和脂肪酸型醇酸树脂为主要成膜物质，并加入纤维素；B组分为固化剂组分，其含有两种固化剂，分别为TDI三聚体和TDI加成物。饱和脂肪酸型醇酸树脂与TDI三聚体的固化反应速率较快，并且纤维素的加入有助于溶剂的释放，由此加速的漆膜干燥速度。固化剂TDI加成物的加入有助于改善漆膜的韧性。因此选用饱和脂肪酸型醇酸树脂为主要成膜物质同时加入纤维素，配以TDI三聚体和TDI加成物为固化剂，有助于加快涂料干燥的同时保证漆膜的机械性能。
本发明中A组分中选用饱和脂肪酸型醇酸树脂为主要成膜物质的原因在于：其对木器产品具有较高的附着力；并且饱和脂肪酸型醇酸树脂与TDI三聚体固化速度较快，有利于缩短漆膜形成的时间。本发明中的饱和脂肪酸型醇酸树脂优选采用APICI国际有限公司的HS129或上海元邦树脂制造有限公司的YP309-80。
A组分中纤维素的作用在于促进溶剂的释放，提高涂料的干燥性能，防止漆膜弊端。纤维素优选采用醋酸丁酸纤维素，相对于其他类型的纤维素，醋酸丁酯纤维具有更好的耐变黄性和机械性能。醋酸丁酸纤维素产品具体可以采用伊士曼化工公司生产的CAB551-0.2。
A组分中的硬脂酸锌、滑石粉、防沉剂、消泡剂、流平剂和催化剂均为助剂。其中，硬脂酸锌是一种打磨助剂，有助于提高漆膜的打磨性能。本发明中硬脂酸锌可以采用新加坡三益化工公司的SAK-ZS-PLB或百利合公司的BT1817。
滑石粉是一种填料，用于增强漆膜的力学性能，滑石粉的粒径优选为1000～1500目。本发明中，滑石粉可以采用，广西桂华滑石粉TP-1250或玉峰粉体材料有限公司的YF-1250。
防沉淀剂用于在无剪切的状态下对涂料粘度进行调整，本发明中防沉剂优选采用有机膨润土。具体可以采用德谦SD-1或海名斯特殊化学公司的Bentone 34。
消泡剂起到抑泡和消泡的作用，保证漆膜平整光滑。本发明中消泡剂优选为非硅类消泡剂，其对硬脂酸锌的气泡消除效果明显。具体产品如：华夏化工集团的HX-2500或埃夫卡消泡剂EFKA-2021。
流平剂用于降低漆膜的表面张力和界面张力，使聚氨酯涂料在干燥成膜过程中形成平整、光滑、均匀的涂膜。流平剂优选采用丙烯酸类流平剂，具体如：毕克化学的BYK354或华夏HX-3200。催干剂用以加速涂膜的干燥速度，优选采用二月桂酸二丁基锡。具体产品如：美国气体化学公司的T-12或上海溶溶化工的T-12。
B组分包含两种固化剂，分别为TDI三聚体和TDI加成物。选用TDI三聚体的目的在于：其活性高，对饱和脂肪酸型醇酸树脂具有较快的固化速度，由此缩短漆膜成型时间，但是易造成漆膜过脆的问题，不利于后续的打磨。为了解决这一技术问题，本发明配合加入一定量的TDI加成物，相对于TDI三聚体，TDI加成物虽然反应活性较低，但是其固化产品柔韧性能较为优异。本发明选用(25～35)∶(40～55)的TDI三聚体和TDI加成物复配以保证涂料具有较快的干燥速度的同时保证漆膜具有良好的力学性能，TDI三聚体过多则油漆漆膜容易变脆，低温时易开裂；TDI加成物过多，则涂料干燥性能不好，干燥时间较长。本发明中TDI三聚体可以选用拜耳IL1351或SAPICI的HRB，TDI加成物优选为TDI和TMP的加成物，具体如拜耳L-75或日胜的SC75LT。
A组分和B组分中溶剂的作用在于调整涂料的粘度，A组分中的溶剂和B组分中的溶剂可以相同也可以不同，优选优选采用醋酸丁酯。更优选选用江门谦信化工或茂名石化生产的聚氨脂级醋酸丁酯。
相应的，本发明还提供一种上述双组分聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
取50～70重量份的饱和脂肪酸型醇酸树脂，将其溶解于10～15重量份的溶剂中，得到饱和脂肪酸型醇酸树脂溶液；
在中速分散条件下，向所述饱和脂肪酸型醇酸树脂溶液中依次加入3～8重量份的纤维素、0.1～0.5重量份的消泡剂、0.2～0.5重量份的流平剂、3～15重量份的滑石粉、3～5重量份的硬脂酸锌和0.1～0.3重量份的催干剂至细度小于55微米，得到A组分；
在中速分散条件下，将25～35重量份的二苯甲烷二异氰酸酯三聚体和40～55重量份的甲苯二异氰酸酯加成物混合均匀后加入10～20重量份的溶剂，得到B组分。
作为优选方案，中速分散的速度优选设为700～1000转/分。
由上述方案可知，本发明提供的双组分聚氨酯涂料中，树脂组分以脂肪酸型醇酸树脂为主要成膜物质，同时加入纤维素；固化剂组分包括两种固化剂，分别为TDI三聚体和TDI加成物。其中，饱和脂肪酸型醇酸树脂与TDI三聚体的固化反应速率较快，有助于快速成膜，并且纤维素的加入有助于溶剂的释放，由此加速的漆膜干燥速度。固化剂TDI加成物的加入有助于改善漆膜的韧性。因此，选用饱和脂肪酸型醇酸树脂为主要成膜物质同时加入纤维素，配以TDI三聚体和TDI加成物为固化剂，有助于加快涂料干燥的同时保证漆膜的机械性能。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的双组分聚氨酯涂料及其制备方法进行描述，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
以下实施例中的各组分来源如下：
饱和脂肪酸型醇酸树脂为APICI国际有限公司的HS129；
溶剂为江门谦信化工提供的醋酸丁酯；
纤维素为伊士曼化工公司生产的CAB551-0.2；
硬脂酸锌为百利合公司的BT1817；
滑石粉为玉峰粉体材料有限公司的YF-1250；
防沉剂为海名斯特殊化学公司的Bentone 34；
消泡剂为华夏化工集团的HX-2500；
流平剂为毕克化学的BYK354；
催干剂为美国气体化学公司的T-12；
TDI三聚体为拜耳IL135；
TDI加成物为拜耳L-75；
聚氨脂级溶剂为江门谦信化工提供的醋酸丁酯。
实施例1
本实施双组分聚氨酯涂料的配方如下：
A组份
Figure BDA0000121253270000071
B组份
TDI三聚体            35份
TDI加成物            47份
聚氨脂级溶剂         18份
双组分聚氨酯涂料的制作过程如下：
调配A组份：
将饱和脂肪酸型醇酸树脂投入分散器中，设置分散速度为700～800转/分，加入溶剂，分散均匀后加入纤维素至溶解完全，设置分散速度为1000转/分，然后依次加入消泡剂和流平剂分散10分钟，再依次加入滑石粉和硬脂酸锌分散20分钟至细度≤55微米。
配置B组份：
将将TDI三聚体和TDI加成物投入分散器中，设置分散速度为700～800转/分，搅拌下加入聚氨脂级溶剂分散均匀。
施工时将A组份：B组份按2∶1混合均匀即可，所得的速干改性聚氨酯底漆性能如下(测试室温：25℃)：
外观：A组份为半透明、微黄粘稠液体；B组份为清澈透明液体；
表干时间：≤15分钟；
压干时间：≤1h；
打磨时间：≤1.5h；
硬度：≥H；
附着力：一级。
实施例2
本实施双组分聚氨酯涂料的配方如下：
A组份
Figure BDA0000121253270000091
B组份
TDI三聚体           32份
TDI加成物           49份
聚氨脂级溶剂        19份
双组分聚氨酯涂料的制作过程与实施例相同。
施工时将A组份：B组份按2∶1混合均匀即可，所得的速干改性聚氨酯底漆性能如下(测试室温：25℃)：
表干时间：≤15分钟；
压干时间：≤1h；
打磨时间：≤1.5h；
硬度：≥H；
附着力：一级。
实施例3
本实施双组分聚氨酯涂料的配方如下：
A组份
Figure BDA0000121253270000092
B组份
TDI三聚体           27份
TDI加成物           52份
聚氨脂级溶剂        21份
双组分聚氨酯涂料的制作过程与实施例相同。
施工时将A组份：B组份按2∶1混合均匀即可，所得的速干改性聚氨酯底漆性能如下(测试室温：25℃)：
表干时间：≤15分钟；
压干时间：≤1h；
打磨时间：≤1.5h；
硬度：≥H；
附着力：一级。
由上述结果可知，本发明提供的双组分聚氨酯涂料干燥时间较快，并且漆膜具有较高的硬度和附着力。
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。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种双组份聚氨酯涂料，其特征在于，由A组分和B组分组成；
所述A组分包括：
50～70重量份的饱和脂肪酸型醇酸树脂；
3～8重量份的纤维素；
3～5重量份的硬脂酸锌；
3～15重量份的滑石粉；
3～5重量份的防沉剂；
0.1～0.5重量份的消泡剂；
0.2～0.5重量份的流平剂；
0.1～0.3重量份的催干剂；
10～15重量份的溶剂；
所述B组分包括：
25～35重量份的甲苯二异氰酸酯三聚体；
40～55重量份的甲苯二异氰酸酯加成物；
10～20重量份的溶剂。
2.根据权利要求1所述的双组份聚氨酯涂料，其特征在于，所述纤维素为醋酸丁酸纤维素。
3.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯涂料，其特征在于，所述防沉剂为有机膨润土。
4.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯涂料，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸类流平剂。
5.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯涂料，其特征在于，所述催干剂为二月桂酸二丁基锡。
6.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯涂料，其特征在于，所述溶剂为醋酸丁酯。
7.根据权利要求1所述的双组分聚氨酯涂料，其特征在于，所述消泡剂为非硅类消泡剂。
8.一种双组分聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括：
取50～70重量份的饱和脂肪酸型醇酸树脂，将其溶解于10～15重量份的溶剂中，得到饱和脂肪酸型醇酸树脂溶液；
在中速分散条件下，向所述饱和脂肪酸型醇酸树脂溶液中依次加入3～8重量份的纤维素、0.1～0.5重量份的消泡剂、0.2～0.5重量份的流平剂、3～15重量份的滑石粉、3～5重量份的硬脂酸锌和0.1～0.3重量份的催干剂至细度小于55微米，得到A组分；
在中速分散条件下，将25～35重量份的二苯甲烷二异氰酸酯三聚体和40～55重量份的甲苯二异氰酸酯加成物混合均匀后加入10～20重量份的溶剂，得到B组分。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述中速分散的速度为700～1000转/分。
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