CN103555191B - 一种双组份农用机械防腐装饰面漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双组份农用机械防腐装饰面漆，本面漆包括主漆和固化剂，二者的质量比为9:1，主漆由下列重量份的原料制成：YC-1树脂73-75、润湿分散剂0.3-0.5、有机膨润土0.2-0.4、颜料13-15、助剂0.2-0.9、金属催干剂1-2、有机锡0.1-0.2、改性填料4-6、DBE溶剂 1-3、仲丁酯2-2.5混合制备而成。本发明的油漆与传统聚氨酯漆相比，该面漆涂膜丰满度高、鲜映性、抗划伤性好、毒性小、价格低，符合或超过HG/T4339-2012（其他面漆）的技术要求，是一种功能性双组份涂料。

Description

一种双组份农用机械防腐装饰面漆及其制备方法

技术领域：

本发明涉及油漆领域，具体涉及一种双组份农用机械防腐装饰面漆及其制备方法。

背景技术：

传统聚氨酯漆固化后的涂膜具有优越的耐化学药品性、耐酸、碱、盐液、石油产品，因此在化工防腐、车辆、木器等领域有广泛应用。但聚氨酯漆存在价格高，有些聚氨酯漆中含有相当多的游离异氰酸酯，吸入人体有碍健康等缺陷。随着我国机械行业的发展，对农用机械涂装性价比的要求不断提高，使得传统的聚氨酯漆很难满足现代农用机械涂装的要求。本发明通过用苯乙烯对醇酸树脂加以改性，使得改性后的树脂（YC-1树脂）具有高丰满度、耐化学腐蚀、抗划伤、硬度高、易施工等特点。以此树脂为基料，选择各种颜、填料、助剂制备主漆，再以HDI缩二脲为固化剂制备的双组份农用机械防腐装饰面漆，具有涂膜丰满度高、鲜映性、抗划伤性好、硬度高、毒性小、价格低的特点。符合或超过HG/T4339-2012（其他面漆）的技术要求，可完全满足现代农用机械涂装的要求。

发明内容：

本发明提供了一种双组份农用机械防腐装饰面漆的制备方法，与传统聚氨酯漆相比，该面漆涂膜丰满度高、鲜映性、抗划伤性好、毒性小、价格低，符合或超过HG/T4339-2012（其他面漆）的技术要求，是一种功能性双组份涂料。

本发明的采用的技术方案如下：

一种双组份农用机械防腐装饰面漆，包括主漆和固化剂，二者的质量比为9:1，其特征在于，所述的主漆由下列重量份的原料制成：

YC-1树脂73-75、润湿分散剂0.3-0.5、有机膨润土0.2-0.4、颜料13-15、助剂0.2-0.9、金属催干剂1-2、有机锡0.1-0.2、改性填料4-6、DBE溶剂1-3、仲丁酯2-2.5，

所述的YC-1树脂的制备方法为：

（1）按重量份分别称取下列组份一、组份二的组分原料：

组份一的组成原料为：

季戊四醇20-40、邻苯二甲酸酐30-40、顺丁烯二酸酐3-6、反-2-丁烯酸2-5、苯甲酸4-6、不饱和脂肪酸35-45、二丁基氧化锡0.1-0.15、二甲苯42-64；

组份二的组成原料为：

硫化剂BPO0.7-1.0、苯乙烯25-30、二甲苯20-40；

（2）按配方量将组份一中的季戊四醇、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、反-2-丁烯酸、苯甲酸、不饱和脂肪酸、二丁基氧化锡、少量二甲苯加入反应釜中，关闭反应釜盖，用1-2h升温至180±2℃保持酯化2h，再用1-2h升温至200±2℃保持酯化至酸值≤20mgKOH/g，然后降温至140℃以下加入余下的二甲苯兑稀，得到基础醇酸树脂备用；

（3）按配方量将组份二中的70-80%的BPO、全部的苯乙烯加入配料罐中，混合均匀备用，将余下的二甲苯和BPO混合均匀得到混合液A，备用；

（4）将混合均匀的单体加入步骤（2）制得的基础醇酸树脂中，升温至140±2℃保持共聚2.5-3h，然后将混合液A分两次加入反应体系，间隔时间为1小时，每次保温1h，测转化率，当转化率≥98%时降温，过滤出料得YC-1树脂；

所述改性填料是通过下列方法制备而得：a.取下列重量份的原料：高岭土100-150、碳酸钙120-130、沸石10-12、纳米碳1-2、三氧化钨1-2、氧化镧2-3、薄荷精油2-3、过硼酸钠1-2、氧化铝2-3、沉淀法硫酸钡30-34、茶多酚3-4、柠檬酸三乙酯1-2、钛酸酯偶联剂TMC-TTS4-6、玉石粉1-2；

b、将高岭土、碳酸钙、沸石在450-480℃下煅烧4-5h，冷却至室温，取出后，加入3-4%的氢氧化钠溶液中研磨1-2小时，然后，加入12-15%的盐酸溶液，调节PH值为4-5，陈化10-15小时，再加氢氧化钠溶液调节研磨液pH为中性，过滤，烘干得到填料粉末；

c、将上述所得粉末与其它剩余成分混合，并以8000-10000转/分的高速分散均匀，即得。

所述的双组份农用机械防腐装饰面漆，其特征在于：所述颜料为酞菁蓝、钛白粉、淡黄色粉三种颜料物质构成，三者的重量比为4-4.2:9-10:0.1-0.3。

所述的双组份农用机械防腐装饰面漆，其特征在于：所述助剂包括消泡剂、流平剂、防结皮剂，其中消泡剂为海明斯消泡剂5500，按照重量百分比计，用量为主漆总重量的0.3-0.5%；流平剂为BYK-306，用量为主漆总重量的0.2-0.4%；防结皮剂为841，用量为主漆总重量的0.1-0.3%。

所述的双组份农用机械防腐装饰面漆，其特征在于：所述的固化剂为HDI缩二脲。

所述的双组份农用机械防腐装饰面漆，其特征在于，所述的主漆的制备方法，包括以下步骤：

（1）按配方量将YC-1树脂加入配料罐内，开启搅拌在500-800r/min加入润湿分散剂搅匀，再依次加入有机膨润土、颜、填料，再提升搅拌转速至1000-1200r/min搅拌30min，用80目筛网过滤进入砂磨机循环研磨，出口物料温度≤70℃，细度控制≤20μm；

（2）将细度研磨合格的漆浆进入兑稀罐中，开启搅拌在100-200r/min用色浆调色到符合要求，再加入流平剂、消泡剂、催干剂、防结皮剂、DBE等余下物料搅匀；

（3）搅匀后用仲丁酯调整粘度至80-100（S）/涂-4，用200目振动筛过滤、包装，即得到主漆。

本发明技术方案的确定过程：

YC-1树脂的确定

本发明中的YC-1树脂是制漆的关键材料，基础醇酸树脂结构的设计、苯乙烯改性量的确定、共聚反应温度的控制、引发剂用量、共聚方式、干燥方式，是树脂性能好坏的关键所在，有效控制能使YC-1树脂的分子量分布较窄、降低相对分子量，从而获得理想的涂膜，本发明主要通过以下途径解决。

（1）在基础醇酸树脂中，本发明选择不饱和脂肪酸，利用不饱和脂肪酸中的-C=C-，为涂膜的氧化交联干燥提供反应基团；采用顺丁烯二酸酐和反-2-丁烯酸代替部分苯酐，确保基础醇酸树脂中共轭双键数量，提高反应活性点；用苯甲酸进行调节，使基础醇酸树脂分子量分布均匀、相对分子量更低，为后期与苯乙烯共聚奠定良好的基础。

（2）苯乙烯改性量直接影响涂膜的硬度、干燥时间、抗划伤性、重涂性，通过反复试验确定苯乙烯改性重量百分比为总体系的25-30%，即可满足要求。

（3）共聚反应温度直接影响YC-1树脂的分子量分布、相对分子量的大小，通过实验确定140±2℃为最佳的共聚反应温度。

（4）引发剂的用量也影响着YC-1树脂的分子量分布、相对分子量大小，通过实验确定引发剂重量百分比为总体系的0.7-1%，可满足要求。

（5）共聚方式也同样影响着YC-1树脂的分子量分布、相对分子量大小，通过实验确定采用低聚物共聚法，可满足要求。

（6）YC-1树脂中含有-C=C-及-OH，即能氧化交联干燥，也可与-NCO交联干燥，属于双交联干燥方式，最终使涂膜形成网状体型交联结构。

2、成漆的确定

农用机械防腐装饰面漆，主要的侧重点是抗划伤性、耐候性、保光保色性好、丰满度高、鲜映性好，本发明主要通过以下途径解决。

(1)YC-1树脂具有高丰满度、耐化学腐蚀、抗划伤、硬度高、易施工等优点，因此本发明用YC-1树脂为成漆基料。

（2）选择耐光性3-4级、耐候性5-6级的颜料，可提高涂膜的抗变色性。

3、异氰酸酯及OH/NCO当量比的确定

本发明采用耐光性、耐候性好的HDI缩二脲为固化剂，该固化剂性能优于其他异氰酸酯固化剂。OH/NCO当量比对涂膜的综合性能影响很大，若固化剂过多交联密度增加，涂膜硬度高，耐磨性增强，但涂膜较脆，不耐冲击；若固化剂太少，则有-OH残留，亲水性增强，漆膜渗透性提高，同时漆膜硬度也随之降低，综合各方面的性能，并经反复实验确定以OH/NCO=1-1.2为佳。

本发明的优点

1、基础醇酸树脂中选择不饱和脂肪酸，利用不饱和脂肪酸中的-C=C-，为涂膜的氧化交联干燥提供反应基团。

2、采用顺丁烯二酸酐和反-2-丁烯酸代替部分苯酐，确保醇酸树脂中共轭双键的数量，提高反应活性点。

3、反-2-丁烯酸属于一元酸，即能提高基础醇酸树脂的反应活性，又可与苯甲酸一同调节基础醇酸树脂的分子量，使础醇酸树脂的分子量分布均匀、相对分子量更低，为后期与苯乙烯共聚奠定良好的基础。

4、利用基础醇酸树脂中醇超所保留的-OH，可与-NCO交联反应。

5、-C=C-的氧化交联干燥、-OH与-NCO的交联干燥，使得涂膜干燥方式属于双交联干燥，最终使涂膜形成网状体型交联结构，提高涂膜交联密度。

6、基础醇酸树脂中采用抗水解性、热稳定性好、降低酯化反应温度的二丁基氧化锡作为酯化催化剂，降低了酯化反应温度，降低了能耗。

7、基础醇酸树脂中采用不饱和脂肪酸，无需醇解，简化了合成工艺，缩短了生产台时，降低了能耗。

8、合成YC-1树脂所需原料都是工业品，原料易得，合成工艺简单。

9、合成YC-1树脂，将苯乙烯直接加入到基础醇酸树脂中共聚，用的是低聚物共聚法，使得共聚物分子量分布更均匀、相对分子量更低。

10、采用YC-1树脂为成膜物，提高了涂膜的丰满度、鲜映性、抗划伤性、耐候性，并且降低了成漆的生产成本。

具体实施方式

实施例1制备YC-1树脂

1、YC-1树脂配方

2、YC-1树脂制备工艺

（1）按配方量将组份一中的季戊四醇、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、反-2-丁烯酸、苯甲酸、不饱和脂肪酸、二丁基氧化锡、二甲苯（回流）加入反应釜中，关闭反应釜盖，用1-2h升温至180±2℃保持酯化2h，再用1-2h升温至200±2℃保持酯化至酸值≤20mgKOH/g（固），然后降温至140℃以下加入二甲苯①兑稀，得到基础醇酸树脂备用。

（2）按配方量将组份二中的BPO①、苯乙烯加入配料罐中，混合均匀备用。

（3）将混合均匀的单体加入基础醇酸树脂中，升温至140±2℃保持共聚2.5-3h，然后直接加入二甲苯②、BPO②的混合液进行补加，保持1h后直接加入二甲苯③、BPO③的混合液再次进行补加，保持1h后测转化率≥98%时降温，过滤出料得YC-1树脂。

实施例2制备主漆

1、主漆配方

主漆配方

序号	原料名称	规格	重量（kg）
				1	YC-1树脂	自制	74
2	润湿分散剂	BYK-ATU	0.4
				3	有机膨润土	801-A	0.3
4	酞菁蓝	BS	4.1
				5	钛白粉	ATR-312	9.7
6	淡黄色粉	表面处理	0.2
				7	改性填料	自制	5
8	流平剂	BYK-306	0.3
				9	消泡剂	海明斯，5500	0.4
10	金属催干剂	异辛酸钴、异辛酸	1

		锰等比例复合
				11	防结皮剂	841	0.2
12	有机锡	10%	0.2
				13	DBE	工业合格	2
14	仲丁酯	工业合格	2.2

主漆制备工艺

（1）按配方量将YC-1树脂加入配料罐内，开启搅拌在500-800r/min加入润湿分散剂搅匀，再依次加入有机膨润土、颜、填料，再提升搅拌转速至1000-1200r/min搅拌30min，用80目筛网过滤进入砂磨机循环研磨，出口物料温度≤70℃，细度控制≤20μm。

（2）将细度研磨合格的漆浆进入兑稀罐中，开启搅拌在100-200r/min用色浆调色到符合要求，再加入流平剂、消泡剂、催干剂防结皮剂、高沸点溶剂搅匀。（3）搅匀后用仲丁酯调整粘度至80-100（S）/涂-4，用200目振动筛过滤、包装。

其中，改性填料是通过下列方法制备而得：

a、取下列重量份的原料：高岭土130、碳酸钙125、沸石11、纳米碳1、三氧化钨2、氧化镧2.5、薄荷精油3、过硼酸钠2、氧化铝2沉淀法硫酸钡33、茶多酚3、柠檬酸三乙酯2、钛酸酯偶联剂TMC-TTS5、玉石粉1.5；

b、将高岭土、碳酸钙、沸石在450-480℃下煅烧4-5h，冷却至室温，取出后，加入3-4%的氢氧化钠溶液中研磨1-2小时，然后，加入12-15%的盐酸溶液，调节PH值为4-5，陈化10-15小时，再加氢氧化钠溶液调节研磨液pH为中性，过滤，烘干得到填料粉末；

c、将上述所得粉末与其它剩余成分混合，并以8000-10000转/分的高速分散均匀，即得。

3、固化剂配方及制备工艺

固化剂配方

序号	原料名称	规格	重量百分比
				1	HDI缩二脲	进口	100%

固化剂制备工艺

将原包装HDI缩二脲按配比要求，用200目筛网过滤分包。

4、按主漆:固化剂=9:1配漆测试各项性能，实测结果汇总于下：

Claims (4)

1.一种双组份农用机械防腐装饰面漆，包括主漆和固化剂，二者的质量比为9:1，其特征在于，所述的主漆由下列质量份的原料制成： YC-1树脂73-75、润湿分散剂0.3-0.5、有机膨润土0.2-0.4、颜料13-15、助剂0.2-0.9、金属催干剂1-2、有机锡0.1-0.2、改性填料4-6、DBE溶剂 1-3、仲丁酯2-2.5； 所述的YC-1树脂的制备方法为：

（1）按质量份分别称取下列组份一、组份二的组分原料 ： 组份一的组成原料为： 季戊四醇 20-40、邻苯二甲酸酐30-40、顺丁烯二酸酐3-6、反-2-丁烯酸2-5、苯甲酸4-6、不饱和脂肪酸35-45、二丁基氧化锡0.1-0.15、二甲苯42-64； 组份二的组成原料为： 硫化剂BPO 0.7-1.0、苯乙烯25-30、二甲苯20-40；

 （2）按配方量将组份一中的季戊四醇、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、反-2-丁烯酸、苯甲酸、不饱和脂肪酸、二丁基氧化锡、少量二甲苯加入反应釜中，关闭反应釜盖，用1-2h升温至180±2℃保持酯化2h，再用1-2h升温至200±2℃保持酯化至酸值≤20mgKOH/g，然后降温至140℃以下加入余下的二甲苯兑稀，得到基础醇酸树脂备用；

 （3）按配方量将组份二中的70-80%的BPO、全部的苯乙烯加入配料罐中，混合均匀备用，将余下的二甲苯和BPO混合均匀得到混合液A，备用；

 （4）将混合均匀的单体加入步骤（2）制得的基础醇酸树脂中，升温至140±2℃保持共聚2.5-3h，然后将混合液A分两次加入反应体系 ，间隔时间为1小时，每次保温 1h，测转化率，当转化率≥98%时降温，过滤出料得YC-1树脂 ； 所述改性填料是通过下列方法制备而得：a.取下列质量份的原料：高岭土100-150、碳酸钙120-130、沸石10-12、纳米碳1-2、三氧化钨1-2、氧化镧2-3、薄荷精油2-3、过硼酸钠1-2、氧化铝2-3、沉淀法硫酸钡30-34、茶多酚3-4、柠檬酸三乙酯1-2、钛酸酯偶联剂TMC-TTS 4-6、玉石粉1-2； b、将高岭土、碳酸钙、沸石在450-480℃下煅烧4-5h，冷却至室温，取出后，加入3-4%的氢氧化钠溶液中研磨1-2小时，然后，加入12-15%的盐酸溶液，调节pH值为4-5，陈化10-15小时，再加氢氧化钠溶液调节研磨液pH为中性，过滤，烘干得到填料粉末； c、将上述所得粉末与其它剩余成分混合，并以8000-10000转/分的高速分散均匀，即得； 所述的固化剂为HDI缩二脲；OH / NCO =1-1.2。

2.根据权利要求1所述的双组份农用机械防腐装饰面漆，其特征在于：所述颜料为酞菁蓝、钛白粉、淡黄色粉三种颜料物质构成，三者的质量比为4-4.2:9-10:0.1-0.3。

3.根据权利要求1所述的双组份农用机械防腐装饰面漆，其特征在于：所述助剂包括消泡剂、流平剂、防结皮剂，其中消泡剂为海明斯消泡剂5500，按照质量百分比计，用量为主漆总质量的0.3-0.5%；流平剂为BYK-306，用量为主漆总质量的0.2-0.4%；防结皮剂为841，用量为主漆总质量的0.1-0.3%。

4.根据权利要求1所述的双组份农用机械防腐装饰面漆，其特征在于，所述的主漆的制备方法，包括以下步骤：

 （1）按配方量将YC-1树脂加入配料罐内，开启搅拌在500-800r/min加入润湿分散剂搅匀，再依次加入有机膨润土、颜料、改性填料，再提升搅拌转速至1000-1200r/min搅拌30min，用80目筛网过滤进入砂磨机循环研磨，出口物料温度≤70℃，细度控制≤20μm；

 （2）将细度研磨合格的漆浆进入兑稀罐中，开启搅拌在100-200 r/min用色浆调色到符合要求，再加入流平剂、消泡剂、催干剂、防结皮剂、DBE等余下物料搅匀；

 （3）搅匀后用仲丁酯调整粘度至80-100（S）/涂-4，用200目振动筛过滤、包装，即得到主漆。