CN104140755A - 一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料、制备及应用 - Google Patents

一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料、制备及应用 Download PDF

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Abstract

一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料、制备及应用，属于丙烯酸聚氨酯涂料技术领域。为A组分和B组分构成的双组分涂料，其中A组分由羟基丙烯酸类树脂、填料、环保溶剂、颜料、助剂组成，B组分是由多异氰酸酯和多元醇反应而得的预聚物和环保溶剂组成。该涂料固化后表现出优异的性能，具有极强的附着力、弹性好、耐候性好、可抵抗混凝土表面的轻微裂纹等优良的性能，并且固含量高，所用溶剂为环保型溶剂，而且可一次施工达到所需的施工厚度，施工效率高。

Description

一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料、制备及应用
技术领域
本发明属于丙烯酸聚氨酯涂料技术领域，尤其涉及一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料、制备及应用。
背景技术
混凝土腐蚀会造成巨大损失，但无论现在乃至将来，混凝土材料都以其优良的结构性能和承重性能在材料领域占据重要地位，因此研究混凝土材料的防护方法以控制混凝土材料的碳化腐蚀，减少腐蚀造成的损失，对国民经济发展具有重要意义。其中最常用的方法就是在混凝土表面涂覆防护涂层，以隔绝空气中的二氧化碳以及各种介质与混凝土基体接触。随着建筑、交通等行业的发展，这些领域对混凝土防护涂料的品种和性能提出了更高的要求。
已有的方案，如传统的丙烯酸聚氨酯涂料都存在着以下缺点：①硬度有余韧性不足，在使用时极易产生微裂纹而使防护效果大大降低，导致修补及保养费用增加；②体系含有机溶剂，对人体有害且污染环境；③必须采用多道施工，一次施工厚度过厚会开裂，施工周期长，效率低。
专利文献CN200710026263.X及CN200710135161.1中所公开的丙烯酸聚氨酯涂料制备方法是：将羟基丙烯酸树脂、填料、颜料、助剂、溶剂高速搅拌混合均匀即为A组分，B组分直接使用市售的刚性脂肪族异氰酸酯固化剂。
但现有技术中的制备方法存在的缺陷是，固化剂组分采用刚性固化剂原料，其与树脂组分混合固化后涂膜硬脆，没有弹性，极易开裂，仅适用于不产生裂纹的基材表面。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提供一种用于混凝土结构表面的环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料，该涂料固化后表现出优异的性能，具有极强的附着力、弹性好、耐候性好、可抵抗混凝土表面的轻微裂纹等优良的性能，并且固含量高，所用溶剂为环保型溶剂，而且可一次施工达到所需的施工厚度，施工效率高。
为实现上述发明目的，本发明是通过下述技术方案实现的：
一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料，为A组分和B组分构成的双组分涂料，其中A组分由羟基丙烯酸类树脂、填料、环保溶剂、颜料、助剂组成，B组分是由多异氰酸酯和多元醇反应而得的预聚物和环保溶剂组成。
A组分的质量组成：35～70重量份羟基丙烯酸类树脂、20～50重量份填料、10～20重量份环保溶剂以及0～5重量份助剂；
B组分的组成：30～50重量份多异氰酸酯和30～60重量份多元醇反应而得的预聚物、0～35份的环保溶剂。
优选多异氰酸酯选自环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物。
优选多元醇选自聚醚多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇中的一种或一种以上的混合物。
进一步优选上述聚醚多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚中的一种或一种以上的混合物。
优选羟基丙烯酸类树脂选自纯羟基丙烯酸树脂、苯乙烯改性羟基丙烯酸树脂、丁二烯改性羟基丙烯酸树脂中的一种或一种以上的混合物。
优选填料选自硫酸钡、滑石粉、钛白粉、碳酸钙、有机膨润土中的一种或一种以上的混合物。
环保溶剂优选自碳酸二甲酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或一种以上的混合物。
优选A组分的制备方法：先把羟基丙烯酸类树脂和环保溶剂加入到反应釜中，然后在搅拌下待树脂与溶剂分散均匀后，加入填料、颜料、助剂后充分搅拌0.5～1小时后，进入研磨机研磨至所需的细度，用100目筛网过滤后出料；
优选B组分预聚物的制备方法：将多元醇加入有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至100～120℃，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至50～60℃加入相应量的多异氰酸酯，加热至70～90℃反应3小时，游离的异氰酸酯基含量在5％～15％之间时，降温至40～60℃，出料而得。
助剂可选择润湿分散剂、消泡剂、流平剂、催化剂、中的一种或一种以上的混合物。
本发明还公开了上述用于混凝土结构表面的环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料的使用方法，根据配方调整的不同，两组分重量比可以为A组分:B组分＝(1～10):1的比例混合均匀后可进行刷涂、滚涂或喷涂施工。
本发明的有益效果：
1、涂料固化后可形成弹性涂膜，在使用过程中可以一定程度上抵抗混凝土表面产生的裂缝，而不像传统的聚氨酯丙烯酸涂料为刚性，使用过程中极易产生裂纹。
2、对环境友好，为环保型产品，所用溶剂均为无毒溶剂，不含有毒的苯类溶剂。
3、可厚涂施工，一次施工厚度干膜厚度可达500um，解决了传统的聚氨酯丙烯酸涂料不能厚涂，需要多遍施工、厚涂施工易开裂的问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
A组分是由40重量份羟基丙烯酸树脂、20重量份钛白粉、10重量份滑石粉、15重量份碳酸钙、12重量份碳酸二甲酯、0.3重量份T-12、0.7重量份的消泡剂和2重量份的分散剂在反应釜中搅拌混合均匀制成。将40重量份当量为1000的聚醚二元醇加入充氮的反应釜中，加温至(105～115)℃，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至(50～60)℃加入30重量份IPDI加热至(70～90)℃反应6小时，降温至(50～60)℃加入30重量份的醋酸丁酯，搅拌均匀出料即为B组分。
使用时，A、B组分按10:1(重量比)混合均匀后涂刷一遍成膜，养护7天后测试器性能。主要物理性能如下表1所述：
表1 环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料干膜的主要物理性能
项目 参数
适用期或开放时间，h 2
拉伸强度，MPa 9
断裂伸长率，％ 108
附着力，MPa 7.5
人工气候老化(1500h) 无起泡、无锈蚀、无脱落
厚度，mm 0.4-0.6
注：人工气候老化按照GB/T14522-2008《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法荧光紫外灯》要求的试验方法进行。
实施例2
A组分是由50重量份羟基丙烯酸树脂、20重量份钛白粉、10重量份碳酸钙、5重量份硫酸钡、10重量份碳酸二甲酯、0.3重量份T-12、0.7重量份的消泡剂、2重量份流平剂和2重量份分散剂在反应釜中搅拌混合均匀制成。将30重量份当量为500的聚四氢呋喃二元醇加入充氮的反应釜中，加温至(105～115)℃，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至(50～60)℃加入50重量份HDI加热至(70～90)℃反应6小时，降温至(50～60)℃加入20重量份的醋酸丁酯，搅拌均匀出料即为B组分。
使用时，A、B组分按5:1(重量比)混合均匀后涂刷一遍成膜，养护7天后测试器性能。主要物理性能如下表1所述：
表2 环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料干膜的主要物理性能
项目 参数
适用期或开放时间，h 2
拉伸强度，MPa 7
断裂伸长率，％ 125
附着力，MPa 6.8
人工气候老化(1500h) 无起泡、无锈蚀、无脱落
厚度，mm 0.4-0.6
注：人工气候老化按照GB/T14522-2008《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法荧光紫外灯》要求的试验方法进行。
实施例3
A组分是由65重量份羟基丙烯酸树脂、10重量份钛白粉、10重量份滑石粉、10重量份碳酸二甲酯、0.3重量份T-12、0.7重量份的消泡剂和2重量份的分散剂在反应釜中搅拌混合均匀制成。将40重量份当量为500的聚己内酯二元醇加入充氮的反应釜中，加温至(105～115)℃，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至(50～60)℃加入45重量份HMDI加热至(70～90)℃反应6小时，降温至(50～60)℃加入15重量份的醋酸丁酯，搅拌均匀出料即为B组分。
使用时，A、B组分按2:1(重量比)混合均匀后涂刷一遍成膜，养护7天后测试器性能。主要物理性能如下表1所述：
表3 环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料干膜的主要物理性能
项目 参数
适用期或开放时间，h 2
拉伸强度，MPa 12
断裂伸长率，％ 135
附着力，MPa 8.5
人工气候老化(1500h) 无起泡、无锈蚀、无脱落
厚度，mm 0.4-0.6
注：人工气候老化按照GB/T14522-2008《机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候老化试验方法荧光紫外灯》要求的试验方法进行。

Claims (10)

1.一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，为A组分和B组分构成的双组分涂料，其中A组分由羟基丙烯酸树脂、填料、环保溶剂、颜料、助剂组成，B组分是由多异氰酸酯和多元醇反应而得的预聚物和环保溶剂组成。
2.按照权利要求1的一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，A组分的质量组成：35～70重量份羟基丙烯酸树脂、20～50重量份填料、10～20重量份环保溶剂以及0～5重量份助剂；
B组分的组成：30～50重量份多异氰酸酯和30～60重量份多元醇反应而得的预聚物、0～35份的环保溶剂。
3.按照权利要求1的一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，多异氰酸酯选自环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物；多元醇选自聚醚多元醇、聚四氢呋喃多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇中的一种或一种以上的混合物。
4.按照权利要求1的一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，助剂选择润湿分散剂、消泡剂、流平剂、催化剂中的一种或一种以上的混合物。
5.按照权利要求3的一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，聚醚多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚中的一种或一种以上的混合物。
6.按照权利要求1的一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，羟基丙烯酸类树脂选自纯羟基丙烯酸树脂、苯乙烯改性羟基丙烯酸树脂、丁二烯改性羟基丙烯酸树脂中的一种或一种以上的混合物。
7.按照权利要求1的一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，填料选自硫酸钡、滑石粉、钛白粉、碳酸钙、有机膨润土中的一种或一种以上的混合物。
8.按照权利要求1的一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，环保溶剂优选自碳酸二甲酯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或一种以上的混合物。
9.制备权利要求1的一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料的方法，其特征在于，A组分的制备方法：先把羟基丙烯酸类树脂和环保溶剂加入到反应釜中，然后在搅拌下待树脂与溶剂分散均匀后，加入填料、颜料、助剂后充分搅拌0.5～1小时后，进入研磨机研磨至所需的细度，用100目筛网过滤后出料；
B组分预聚物的制备方法：将多元醇加入有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至100～120℃，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至50～60℃加入相应量的多异氰酸酯，加热至70～90℃反应3小时，游离的异氰酸酯基含量在5％～15％之间时，降温至40～60℃，出料而得。
10.权利要求1的一种环保型弹性耐候型丙烯酸聚氨酯涂料用于混凝土结构表面，两组分重量比为A组分:B组分＝(1～10):1的比例混合均匀后可进行刷涂、滚涂或喷涂施工。
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