CN102604530B - 环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐蚀面漆及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆及制备方法，该防腐面漆由A、B两组分组成；A组分是由含羟基水性树脂乳液55-58重量份、钛白粉27-33重量份、普蓝0-2重量份、碳黑0-3重量份、消泡剂1-2重量份、分散剂0.5-1重量份、润湿剂0.5-1重量份、水10-17重量份组成；B组分是由固化剂80-82重量份、助溶剂18-20重量份组成；两组分按照重量比4.4：1的比例混合。它是一种耐水性好、硬度高、光泽度高且色泽丰满的防腐面漆，具有流平性好，遮盖力强，附着牢固，涂层耐酸、耐碱，施工安全等优点，可被广泛用作各行各业钢结构的防腐面漆，例如机械设备，机车车辆，钢结构的机场候机楼、体育场馆、火车站房、会展中心、商业大厦、桥梁等，有着巨大的市场前景。

Description

环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐蚀面漆及制备方法

技术领域

本发明属工业防腐涂料技术领域，特别是一种环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆及制备方法。

背景技术

随着环境保护的要求日益严格，低VOC或零VOC以及低或零HAPs(hazardous airpollution有害空气污染物)的水性涂料的研究已成为重点，并且成为涂料的重要发展方向。

目前国内在钢结构防腐蚀涂层配套体系中，面漆基本采用有机类的产品，有机溶剂的挥发易导致施工安全问题，VOC的排放影响了人类的生活环境。随着全球环境保护意识的加强，人们大力发展水性涂料以取代传统的溶剂型涂料。

目前，水性聚氨酯涂料的研发和应用大多见于木器和家装行业，并以清漆为主。专利CN1583913描述了一种水性双组分聚氨酯涂料，涂层耐水、耐磨、抗划伤，但组成物中含有一定毒性的氮丙啶。因为水性聚氨酯涂料的耐水性、硬度和光泽度等与溶剂型聚氨酯涂料相比还有一定的差距，使得水性聚氨酯涂料在钢结构工业领域至今没有得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆及制备方法，主要解决现有水性聚氨酯涂料耐水性差、硬度和光泽度低等技术问题。它是一种耐水性好、硬度高、光泽度高且色泽丰满的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其具有流平性好，遮盖力强，附着牢固，涂层耐寒、耐热，施工安全等优点，可以被广泛用作各行各业钢结构的防腐面漆，例如机械设备，机车车辆，钢结构的机场候机楼、体育场馆、火车站房、会展中心、商业大厦、桥梁等，有着巨大的市场前景。

为实现上述目的，本发明是这样实现的。

一种环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，它由A、B两组分组成；其特征在于：所述的A组分是由含羟基水性树脂乳液55-58重量份、钛白粉27-33重量份、普蓝0-2重量份、碳黑0-3重量份、消泡剂1-2重量份、分散剂0.5-1重量份、润湿剂0.5-1重量份、水10-17重量份组成；B组分是由固化剂80-82重量份、助溶剂18-20重量份组成；其中：所述的A、B两组分按照重量比4.4：1的比例混合。

所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的固化剂由自乳化聚异氰酸酯和疏水型聚异氰酸酯组成，其重量比为4：1。所述固化剂为自乳化聚异氰酸酯和疏水型聚异氰酸酯，如XD-401、HDL-LV、Bayhydur 304。

所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的所述含羟基水性树脂乳液是一种用聚氨酯改性的含羟基丙烯酸乳液，如NeoCryl XK-540、Arure 2743、T-326等。

所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的消泡剂是一种憎水性固体和破泡聚硅氧烷在聚二醇中的混合物，如BYK-028、BD303、F-3等。

所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的分散剂是一种带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液，通过颜料的空间位阻稳定而使颜料解絮凝，如BYK-190、HT-5040、TEGO 700等。

所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的润湿剂是一种聚醚改性聚二甲基硅氧烷，如BYK-345、X-405、DC67等。

所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的钛白粉为金红石型，如R-930、R996、R902等。

所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的助溶剂为一种醚醇类高聚物，如二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚醋酸酯等。

一种如上所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆的制备方法，其特征在于：具体步骤是， 

（1）A组分制备：在1000 -1500r／min搅拌下，依次将钛白粉、分散剂和水混合加入到含羟基水性树脂乳液中，并加入消泡剂，将颜料分散至20微米以下，然后在300r/min—500r／min搅拌速率下加入润湿剂，搅拌均匀，熟化，过滤后得到A组分；

（2）B组分制备：在300r/min—500r／min搅拌速率下将固化剂加入到助溶剂中，搅拌均匀，得到B组分；

（3）将A、B两组分按照质量比4.4：1的比例混合，得到环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆。

所得涂料的性能如下：

测试项目                                    测试结果

干燥时间                                   表干/min  60       实干/h  4

贮存稳定性 [（50±2℃）/9d]         无异常

抗粘连性（500g 50℃/6h）              合格

抗冲击性／kg·cm                        50

附着力／级                                  0

柔韧性／mm                                 1

铅笔硬度／H                                3

60°光泽                                     87.9

耐碱性（50g/L氢氧化钠）             288h无异常

耐酸性（50g/L硫酸）                   360h无异常

耐醇性（无水乙醇）                    4290h无异常

耐盐水(3％NaCl)                         5520h无异常

耐中性盐雾(5％NaCl)                   960h无异常。

本发明研制的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，具有如同溶剂型漆膜一样的光泽度和憎水性，有较强的耐酸碱性，附着力优良，其以水作为分散介质，无气味、不燃不爆，贮存、运输和使用过程中的安全性大大提高，而且施工工具可用水直接清洗。

本发明的技术关键是联合运用自乳化多异氰酸酯和疏水性多异氰酸酯作为固化剂，促进了环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆的化学固化；自乳化多异氰酸酯和疏水性多异氰酸酯直接参加反应并结合在漆膜结构中，使得研制的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆的耐水性好、硬度高、光泽度高且色泽丰满。

脂肪族或脂环族多异氰酸酯(如HDI或IPDI三聚体)与不足量的单官能度聚环氧乙烷聚醚醇简单反应，生成含有聚醚氨基甲酸酯非离子型乳化剂的多异氰酸酯混合物，该类经改性的自乳化多异氰酸酯易于用手动搅拌乳化于水中，而不需施加高剪切力，便于多异氰酸酯充分分散在涂料体系中。这类自乳化的多异氰酸酯与羟基丙烯酸树脂交联，可以形成立体交联网络，所得漆膜具有较高的交联密度和固化性能，因而光泽和硬度得以大大提高。

脂肪族或脂环族多异氰酸酯(如HDI或IPDI三聚体)，在有丙二醇甲醚醋酸酯等共溶剂存在的条件下，通过高剪切作用而分散在水相中形成疏水性多异氰酸酯，该类多异氰酸酯提高了漆膜的疏水性，因而耐水性也得以大大提高。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例l：

按重量单位称取下列原料：含羟基水性树脂乳液58重量份，钛白粉33重量份，消泡剂2重量份，分散剂1重量份，水10重量份。钛白粉采用R-930，消泡剂采用BYK-028，分散剂采用BYK-190。

在1000 -1500r／min搅拌下，依次将钛白粉、分散剂和水混合加入到58重量份含羟基水性树脂乳液中，并加入消泡剂2重量份，将颜料分散至20微米以下，然后在300r／min-500r／min搅拌速率下加入润湿剂1重量份，润湿剂采用BYK-345。搅拌均匀，过滤后得到A组分。

在300r/min—500r／min搅拌速率下将80重量份固化剂（自乳化聚异氰酸酯和疏水型聚异氰酸酯的重量比为4：1）加入到20重量份助溶剂中，搅拌均匀，得到B组分。 

然后把A、B两组分按照重量比4.4：1的比例混合并搅拌均匀，熟化15分钟，即得到可直接施工的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆。把该面漆刷涂或者喷涂在马口铁片上，60分钟后可以得到表干的漆膜。漆膜干燥一周后可以完全固化，测试漆膜性能：

测试项目                                      测试结果

干燥时间                                     表干／min   60      实干／h    4

贮存稳定性 [（50±2℃）/9d]          无异常

抗粘连性（500g 50℃/6h）              合格

抗冲击性／kg·cm                         50

附着力／级                                   0

柔韧性／mm                                 1

铅笔硬度／H                                 3

60°光泽                                      88.7

耐碱性（50g/L氢氧化钠）              264h无异常

耐酸性（50g/L硫酸）                    336h无异常

耐醇性（无水乙醇）                     4280h无异常

耐盐水(3％NaCl)                           5280h无异常

耐中性盐雾(5％NaCl)                     960h无异常。

实施例2：

按重量单位称取下列原料：含羟基水性树脂乳液58重量份，钛白粉33重量份，碳黑3重量份，消泡剂1重量份，分散剂0.5重量份，水17重量份。钛白粉采用R-930，消泡剂采用BYK-028，分散剂采用BYK-190。

在1000 -1500r／min搅拌下，依次将钛白粉、碳黑、分散剂和水混合加入到58重量份含羟基水性树脂乳液中，并加入消泡剂1重量份，将颜料分散至20微米以下，然后在300r／min-500r／min搅拌速率下加入润湿剂0.5重量份，润湿剂采用BYK-345。搅拌均匀，过滤后得到A组分。

在300r/min—500r／min搅拌速率下将82重量份固化剂（自乳化聚异氰酸酯和疏水型聚异氰酸酯的重量比为4：1）加入到18重量份助溶剂中，搅拌均匀，得到B组分。 

然后把A、B两组分按照重量比4.4：1的比例混合并搅拌均匀，熟化15分钟，即得到可直接施工的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，把该面漆刷涂或者喷涂在马口铁片上，60分钟后可以得到表干的漆膜，漆膜干燥一周后可以完全固化，测试漆膜性能：

测试项目                                   测试结果

干燥时间                                   表干／min   60      实干／h    4

贮存稳定性 [（50±2℃）/9d]        无异常

抗粘连性（500g 50℃/6h）            合格

抗冲击性／kg·cm                       50

附着力／级                                 0

柔韧性／mm                                1

铅笔硬度／H                               3

60°光泽                                    89

耐碱性（50g/L氢氧化钠）            240h无异常

耐酸性（50g/L硫酸）                  312h无异常

耐醇性（无水乙醇）                    4300h无异常

耐盐水(3％NaCl)                         5400h无异常

耐中性盐雾(5％NaCl)                   1000h无异常。

实施例3：

按重量单位称取下列原料：含羟基水性树脂乳液55重量份，钛白粉27重量份，普蓝2重量份，消泡剂1重量份，分散剂1重量份，水10重量份。钛白粉采用R-930，消泡剂采用BYK-028，分散剂采用BYK-190。

在1000 -1500r／min搅拌下，依次将钛白粉、普蓝、分散剂和水混合加入到55重量份含羟基水性树脂乳液中，并加入消泡剂1重量份，将颜料分散至20微米以下，然后在300r／min-500r／min搅拌速率下加入润湿剂0.5重量份，润湿剂采用BYK-345。搅拌均匀，过滤后得到A组分。

在300r/min—500r／min搅拌速率下将80重量份固化剂（自乳化聚异氰酸酯和疏水型聚异氰酸酯的重量比为4：1）加入到20重量份助溶剂中，搅拌均匀，得到B组分。 

然后把A、B两组分按照重量比4.4：1的比例混合并搅拌均匀，熟化15分钟，即得到可直接施工的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，把该面漆刷涂或者喷涂在马口铁片上，60分钟后可以得到表干的漆膜，漆膜干燥一周后可以完全固化，测试漆膜性能：

测试项目                                  测试结果

干燥时间                                 表干／min   60      实干／h    6

抗冲击性／kg·cm                     50

附着力／级                               0

柔韧性／mm                             1

铅笔硬度／H                            3

60°光泽                                 91.3

耐碱性（50g/L氢氧化钠）         264h无异常

耐酸性（50g/L硫酸）               336h无异常

耐醇性（无水乙醇）                 4320h无异常

耐盐水(3％NaCl)                      5520h无异常

耐中性盐雾(5％NaCl)                960h无异常。

本发明的实施例中各组分还可以具有的变化已在上述发明内容中描述，故不再赘述。

综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims (7)

1.一种环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，它由A、B两组分组成；其特征在于：所述的A组分是由含羟基水性树脂乳液55-58重量份、钛白粉27-33重量份、普蓝0-2重量份、碳黑0-3重量份、消泡剂1-2重量份、分散剂0.5-1重量份、润湿剂0.5-1重量份、水10-17重量份组成；B组分是由固化剂80-82重量份、助溶剂18-20重量份组成；其中：所述的A、B两组分按照重量比4.4：1的比例混合；所述的固化剂由自乳化聚异氰酸酯和疏水型聚异氰酸酯组成，其重量比为4：1；所述的含羟基水性树脂乳液是一种用聚氨酯改性的含羟基丙烯酸乳液。

2.根据权利要求1所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的消泡剂是一种憎水性固体和破泡聚硅氧烷在聚二醇中的混合物。

3.根据权利要求1所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的分散剂是一种带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液，通过颜料的空间位阻稳定而使颜料解絮凝。

4.根据权利要求1所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的润湿剂是一种聚醚改性聚二甲基硅氧烷。

5.根据权利要求1所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的钛白粉为金红石型。

6.根据权利要求1所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆，其特征在于：所述的助溶剂为一种醚醇类高聚物。

7.一种如权利要求1或2或3或4或5或6所述的环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆的制备方法，其特征在于：具体步骤是， 

（1）A组分制备：在1000 -1500r／min搅拌下，依次将钛白粉、分散剂和水混合加入到含羟基水性树脂乳液中，并加入消泡剂，将颜料分散至20微米以下，然后在300r/min—500r／min搅拌速率下加入润湿剂，搅拌均匀，熟化，过滤后得到A组分；

（2）B组分制备：在300r/min—500r／min搅拌速率下将固化剂加入到助溶剂中，搅拌均匀，得到B组分；

（3）将A、B两组分按照质量比4.4：1的比例混合，得到环保型水性双组分聚氨酯钢结构防腐面漆。