CN103045064A

CN103045064A - 一种水性双组份防冰雪涂料及其生产方法

Info

Publication number: CN103045064A
Application number: CN2012105904677A
Authority: CN
Inventors: 田发; 蒋海彪
Original assignee: CMW COATINGS (WUXI) Ltd
Current assignee: Caxiu Wanhui (Wuxi) high tech materials Co., Ltd
Priority date: 2012-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2032-12-31
Also published as: CN103045064B

Abstract

一种水性双组份防冰雪涂料，包括主剂A部分和固化剂B部分，所述A部份和B部份的质量比为3~6:1；主剂A的原料组分为：丙烯酸聚合物水性乳液：40~76份；氟树脂乳液：15~30份；表面活性剂：1~4.6份；水：5~20份；成膜助剂：3.6~8.3份；PH调节剂：0~0.3份；紫外光吸收剂：0.5~2份；增稠剂：0~0.2份；固化剂B的原料组分为：无溶剂型或水性聚异氰酸酯：50~100份；BAC：0~15份。本涂料与多种已涂旧涂料或底材的配套兼容性好，附着力好，经久保持防冰雪能力强，且制备方法简单，适用于火车，汽车，飞行器，轮船等金属设备、玻璃钢设备、电线等通讯设备的抗冰雪防护。

Description

一种水性双组份防冰雪涂料及其生产方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其是涉及一种水性防冰雪涂料及其生产方法。

背景技术

防止冰雪覆盖和累积在建筑物、露天设备等物体表面上的方法，主要是在底材表面上构造一道薄层界面，降低表面张力，使冰不能够粘附在上面，目前主要方法包括使用氟树脂、有机硅等材料来降低其表面能。申请号为201210222 372.x的国内专利公开了一种含聚倍半硅氧烷（POSS）的聚丙烯酸酯接枝聚二甲基硅氧烷（PDMS）共聚物的防冰雪涂料，是使用有机硅材料来实现防冰雪的；北京志盛威华公司通过由交替排列的多嵌段无机-有机互穿网络聚合物（IPN）基料和经过表面改性处理的高活性纳米防冰雪填加剂调制而成的一款防冰雪涂料，也是基于有机硅材料的技术。这两款漆的特点是所得涂层疏水性好，表面对水的接触角大于90°，使得冰雪难以附着。

但上述涂料的存在以下缺陷：（1）以上产品均为溶剂型产品，VOC排放量高，对环境破坏大，并且影响施工人员的身体健康；（2）涂层因表面能低，所以复涂存在缺陷，层间附着力较弱，一旦涂层失效后想修补，就难以附着得上；（3）涂层的防冰雪性能持久性低，需要多次修补；

另外，即使是水性涂料，目前市面上一般水性涂料产品保质期短，只有3~6个月，如果存储时间长就失去了保护效果，给实际生产造成很大的浪费。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请人提供了一种水性双组份防冰雪涂料及其生产方法。本涂料与多种已涂旧涂料或底材的配套兼容性好，附着力好，经久保持防冰雪能力强，且制备方法简单，适用于火车，汽车，飞行器，轮船等金属设备、玻璃钢设备、电线等通讯设备的抗冰雪防护。。

本发明的技术方案如下：

一种水性双组份防冰雪涂料，所述涂料包括主剂A部分和固化剂B部分，所述A部份和B部份的质量比为3~6:1；

所述主剂A部份的原料组分及各组分的重量份数为：丙烯酸聚合物水性乳液：40~76份；氟树脂乳液：15~30份；表面活性剂：1~4.6份；水：5~20份；成膜助剂：3.6~8.3份；PH调节剂：0~0.3份；紫外光吸收剂：0.5~2份；增稠剂：0~0.2份；

所述固化剂B部分的原料组分及各组分的重量百分数为：无溶剂型或水性聚异氰酸酯：50~100份；BAC：0~15份。

所述丙烯酸聚合物水性乳液包括丙烯酸多元醇聚合物乳液或水性羟基聚丙烯酸分散体中的至少一种；所述氟树脂乳液为聚四氟乙烯TF 5050或TF 5035；所述表面活性剂为非离子型表面活性剂、聚醚改性硅氧烷流平剂或聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液润湿分散剂；所述成膜助剂包括DMM、DPM、DAA、IBA、Isoparaffin T、TEXANOL酯醇、DPNB、甲醚、乙二醇或正丙醇中的至少一种；所述PH调节剂为DMEA或AMP 95有机胺；所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂。

所述丙烯酸多元醇聚合物乳液为Nuplex 公司产品；所述水性羟基聚丙烯酸分散体为BAYER公司产品；所述聚四氟乙烯TF 5050或TF 5035为3M公司产品；所述非离子型表面活性剂、聚醚改性硅氧烷流平剂和聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液润湿分散剂均为BYK公司产品；所述聚氨酯类增稠剂为德谦公司产品。

所述紫外光吸收剂为CIBA公司生产的TINUVIN产品。

所述无溶剂型或水性聚异氰酸酯包括MDI、脂肪族TDI、HDI、HDI二聚体和三聚体。

所述MDI、脂肪族TDI、HDI、HDI二聚体和三聚体均为BAYER公司产品。

本水性双组份防冰雪涂料的生产方法，包括以下步骤：

（1）主剂A部分：低速搅拌下将丙烯酸聚合物水性乳液40~76份与氟树脂乳液15~30份依次加入反应容器，按顺序缓慢加入水8~20份和PH调节剂0~0.3份，高速搅拌后缓慢加入表面活性剂0.5~1.6份，并高速搅拌，得到一种混合乳液；

低速搅拌下预分散成膜助剂0.5~2份，加入到前面的混合乳液中，高速搅拌分散；

低速搅拌下分散成膜助剂3~6份、表面活性剂0.5~3、以及紫外光吸收剂0.5~2份，一起加入到前面的混合乳液中，高速搅拌分散；

低速搅拌下用成膜助剂0.1~0.3份预分散增稠剂0~0.2份，一起加入到前面的混合乳液中并高速搅拌分散，静置至少16小时后检测各质量指标合格后制成主剂A部分；

（2）固化剂B部分：低速搅拌下加入无溶剂型或水性聚异氰酸酯50~95份、BAC 0~15份，高速搅拌10分钟均匀，制成主剂B部分；

（3）A:B以质量比3~6:1充分搅拌均匀后制得本防冰雪涂料。

所述低速搅拌为300~500rpm/min，所述高速搅拌为800~1000rpm/min。

生产过程中的温度大于5℃，且不超过40℃。

其中的英文缩写所代表的物质分别如下：

BAC：醋酸丁酯；

DMM：二丙二醇二甲醚；

DPM：二丙二醇甲醚；

DAA：二丙酮醇；

IBA：异丁醇；

Isoparaffin：石脑油；

TEXANOL酯醇：2,2,4-三甲基-1,3戊二醇单异丁酸酯；

DPNB：二丙二醇丁醚；

DMEA：二甲基乙醇胺；

AMP 95：2-氨基-2-甲基-1-丙醇；

MDI：二苯基甲烷二异氰酸酯；

脂肪族TDI：脂肪族甲苯二异氰酸酯；

HDI：六亚甲基二异氰酸酯；

HDI：六亚甲基二异氰酸酯。

本发明有益的技术效果在于：

（1）本涂料可以在金属基板，玻璃钢型材上施工，也可以在多种已经喷涂的旧漆膜上如聚氨酯漆，丙烯酸漆，环氧漆膜上进行修补施工，成膜良好。施工方法可以采用常规的喷涂，浸涂，刷涂，滚涂方式，可施工性强。

（2）本涂料为水性产品，VOC排放量极少，减少了对环境的污染，保护了工人的身体健康，满足了现今社会对环保越来越高的需求。

（3）本水性涂料保质12个月，贮存方便，比市面上其他仅有3~6个月保质期的产品更具备贮存稳定性。

（4）涂覆本涂料后，冰在其表面的附着强度相比未涂本涂料至少降低85%，有效防止了冰雪在设备表面上的附着，保护设备不受破坏。

（5）本涂料与多种型材以及旧漆附着力好（涵盖了水性，溶剂型产品），所得涂层表面效果好，无溶胀、剥离现象。

（6）如果用本涂料涂覆后经过一段时间，底材或原旧漆遭到破坏，要修补油漆，只需要把原防冰雪涂层磨掉或化学侵蚀，重新施工原漆，附着力仍然良好，无复涂问题，随后再涂上本涂料，防冰雪功能得到延续。

（7）本产品防冰雪功能持续时间长，不需要频繁补漆，大大节省了使用者的使用成本。

具体实施方式

实施例一

一种水性防冰雪涂料及其生产方法，包括以下工艺步骤，其组份比例按重量份数计：

（1）主剂A部分：低速（300rpm）搅拌下将丙烯酸多元醇聚合物水性乳液（Nuplex公司产品）42份与聚四氟乙烯TF 5050（3M公司產品）30份依次加入，按顺序慢慢（成细线流下）加入去离子水18份和PH调节剂AMP 95有机胺0.2份，高速（800rpm）搅拌5分钟；慢慢（成细线状流下）加入非离子型表面活性剂（BYK公司产品）1.5份，并高速（800rpm）搅拌5分钟；

低速（300rpm）搅拌下预分散IBA、Isoparaffin 成膜助剂混合体0.8份并加入到前面的乳液中，高速（800rpm）分散5分钟；

低速（300rpm）搅拌下预分散成膜助剂DMM、DAA、DPNB混合体6份和聚醚改性硅氧烷流平剂（BYK公司产品）0.3份，以及CIBA公司生产的TINUVIN紫外光吸收剂1份，并加入到前面的乳液中，高速（800rpm）分散5分钟；

低速（300rpm）搅拌下用少量成膜助剂IBA 0.25份预分散聚醚聚氨酯增稠剂0.13份后加入到前面的乳液中并高速（800rpm）分散5分钟，静置至少16小时后检测各质量指标合格后制成。

（2）固化剂B部分：低速（300rpm）搅拌下加入MDI 25份、脂肪族TDI 75份（BAYER公司产品），高速（800rpm）搅拌10分钟均匀。

（3）A:B以质量比4:1充分搅拌均匀后制得该款防冰雪涂料。

（4）生产过程中的温度控制在15~20℃。

实施例二

（1）主剂A部分：低速（300rpm）搅拌下将丙烯酸多元醇聚合物水性乳液（Nuplex公司产品）28份和水性羟基聚丙烯酸分散体（Bayer公司产品）26份与聚四氟乙烯TF 5050（3M公司产品）27份依次加入，按顺序慢慢（成细线流下）加入水10份和PH调节剂DMEA 0.1份，高速（800rpm）搅拌5分钟；慢慢（成细线状流下）加入聚醚改性硅氧烷流平剂（BYK公司产品）0.5份，并高速（800rpm）搅拌5分钟；

低速（300rpm）搅拌下预分散IBA，Isoparaffin成膜助剂混合体0.8份并加入到前面的乳液中，高速（800rpm）分散5分钟；

低速（300rpm）搅拌下预分散成膜助剂DMM，TEXANOL酯醇3.93份和聚醚改性硅氧烷流平剂3份，以及CIBA公司生产的TINUVIN紫外光吸收剂1.5份，并加入到前面的乳液中，高速（800rpm）分散5分钟；

低速（300rpm）搅拌下用少量成膜助剂正丙醇0.2份预分散聚醚聚氨酯增稠剂0.15份后加入到前面的乳液中并高速（800rpm）分散5分钟，静置至少16小时后检测各质量指标合格后制成。

（2）固化剂B部分：低速（300rpm）搅拌下加入脂肪族HDI 40份、HDI二聚体 45份（BAYER公司产品），BAC 15份，高速（800rpm）搅拌10分钟均匀。

（3）A:B以质量比4:1充分搅拌均匀后制得该款防冰雪涂料。

（4）生产过程中的温度控制在15~20℃。

实施例三

（1）主剂A部分：低速（500rpm）搅拌下水性羟基聚丙烯酸分散体（BAYER公司产品）70份与聚四氟乙烯TF 5035（3M公司产品）19份依次加入，按顺序慢慢（成细线流下）加入水5份和PH调节剂DMEA 0.02份，高速（800rpm）搅拌5分钟；慢慢（成细线状流下）加入聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液润湿分散剂（BYK公司产品）1.6份，并高速（800rpm）搅拌5分钟；

低速（500rpm）搅拌下预分散成膜助剂DMM，TEXANOL，酯醇，甲醚5.3份和聚醚改性硅氧烷流平剂0.1份，聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液润湿分散剂0.2份，以及CIBA公司生产的TINUVIN紫外光吸收剂1份，并加入到前面的乳液中，高速（800rpm）分散5分钟；

低速（500rpm）搅拌下用少量成膜助剂乙二醇0.2份预分散聚醚聚氨酯增稠剂0.5份后加入到前面的乳液中并高速（800rpm）分散5分钟，静置至少16小时后检测各质量指标合格后制成。

（2）固化剂B部分：低速（300rpm）搅拌下加入MDI 15份、HDI 25份、HDI三聚体 50份（BAYER公司产品），CAB 10份，高速（800rpm）搅拌10分钟均匀。

（3）A:B以质量比5:1充分搅拌均匀后制得该款防冰雪涂料。

（4）生产过程中的温度控制在20~25℃。

性能测试：

（1）配套性测试：

A、在500mm×500mm的钢板上（钢板先除油、除锈，并用40目或80目砂纸打磨或金刚砂打磨后清洁到清洁度Sa:2.5）分别喷涂市面上常见的溶剂型环氧底漆，溶剂型环氧面漆，溶剂型聚氨酯面漆，水性聚氨酯面漆，单层丙烯酸高固体份漆，单层抗石击涂料，以上涂料包括了水性及溶剂型漆料。干燥后，无需打磨，即用普通空气喷涂实施例1所制备的防冰雪涂料30~50μm；观察是否成膜良好，在40℃下经6小时干燥后，或自然条件下16小时干燥后原漆是否有溶胀，脱落，起泡等异常现象。

B、复涂性测试：

将测试A中喷涂的防冰雪漆用400目砂纸轻微打磨后，分别再在上面复涂测试A中所述的所有涂料，观察是否可以复涂得上。干燥21天后再测附着力，检测的结果如表1所示。

表1

Figure 2012105904677100002DEST_PATH_IMAGE001

从表1可以看到，本发明所得防冰雪涂料施工性能优异，附着力优良，可涂装在多种涂料上，且复涂性佳，可配套性强。

（2）防冰雪能力测试：

先在管子（管子尺寸：外径4cm，长30 cm）上涂装环氧底漆和环氧面漆配套涂层用来进行实验。在三根管子上涂装实施例1所得防冰雪涂料，同时另外三根管子不涂本防冰雪涂料，以作对比样品。24小时自然干燥后，把管子放在一个量筒内（量筒尺寸：水容量1L，内径12.5cm，长13cm），注入1L水，放入-18℃的冷冻箱内24小时，结成一块坚硬的长11cm，直径12.5cm的冰筒；使用一把可计数的扭力扳手将管子从冰筒下扳下来，记数；不做任何处理，按以上步骤重新在管子上制得冰筒样品，这样，每个管子连续测4天。通过对比涂与不涂本防冰雪涂料时将管子扳下来的扭力大小（单位为Nm）来衡量防冰雪能力。测试结果如表2所示。

表2

Figure 2012105904677100002DEST_PATH_IMAGE003

从表2可以看出，涂装了本防冰雪漆后，冰在其表面的附着强度相比没有途本放冰雪漆至少降低了85%，十分明显地防止了冰雪在其上的附着，因此具备良好的防冰雪效果。另外，本防冰雪漆的防冰雪功能不随时间的延长而减弱，性能稳定，因此，只要保护恰当，可以获得经久不衰的防冰雪功效。

从以上测试可知，本申请所述的水性防冰雪涂料及其制备方法施工简单，配套性优良，防冰雪能力强，且持久耐用，非常适合于适用于火车，汽车，飞行器，轮船等金属设备，玻璃钢，电线等通讯设备的抗冰雪防护。

Claims

1.一种水性双组份防冰雪涂料，其特征在于所述涂料包括主剂A部分和固化剂B部分，所述A部份和B部份的质量比为3~6:1；

2. 根据权利要求1所述的水性双组份防冰雪涂料，其特征在于：所述丙烯酸聚合物水性乳液包括丙烯酸多元醇聚合物乳液或水性羟基聚丙烯酸分散体中的至少一种；所述氟树脂乳液为聚四氟乙烯TF 5050或TF 5035；所述表面活性剂为非离子型表面活性剂、聚醚改性硅氧烷流平剂或聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液润湿分散剂；所述成膜助剂包括DMM、DPM、DAA、IBA、Isoparaffin T、TEXANOL酯醇、DPNB、甲醚、乙二醇或正丙醇中的至少一种；所述PH调节剂为DMEA或AMP 95有机胺；所述增稠剂为聚氨酯类增稠剂。

3. 根据权利要求2所述的水性双组份防冰雪涂料，其特征在于所述丙烯酸多元醇聚合物乳液为Nuplex 公司产品；所述水性羟基聚丙烯酸分散体为BAYER公司产品；所述聚四氟乙烯TF 5050或TF 5035为3M公司产品；所述非离子型表面活性剂、聚醚改性硅氧烷流平剂和聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液润湿分散剂均为BYK公司产品；所述聚氨酯类增稠剂为德谦公司产品。

4.根据权利要求1所述的水性双组份防冰雪涂料，其特征在于所述紫外光吸收剂为CIBA公司生产的TINUVIN产品。

5. 根据权利要求1所述的水性双组份防冰雪涂料，其特征在于所述无溶剂型或水性聚异氰酸酯包括MDI、脂肪族TDI、HDI、HDI二聚体和三聚体。

6. 根据权利要求5所述的水性双组份防冰雪涂料，其特征在于所述MDI、脂肪族TDI、HDI、HDI二聚体和三聚体均为BAYER公司产品。

7. 一种权利要求1所述的水性双组份防冰雪涂料的生产方法，其特征在于包括以下步骤：

（3）A:B以质量比3~6:1充分搅拌均匀后制得本防冰雪涂料。

8.根据权利要求7所述的水性双组份防冰雪涂料的生产方法，其特征在于所述低速搅拌为300~500rpm/min，所述高速搅拌为800~1000rpm/min。

9.根据权利要求7所述的水性双组份防冰雪涂料的生产方法，其特征在于生产过程中的温度大于5℃，且不超过40℃。