CN105199511A - 一种不锈钢底材用清漆及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种不锈钢底材用清漆,包括A组份和B组份,A组份包括以下质量百分含量的各原料:羟值为33.3-49.96的羟基丙烯酸树脂35-45%、羟值为133.2-166.5的羟基丙烯酸树脂30-40%、酯类溶剂25-32%、流平剂0-0.5%、消泡剂0-0.8%、光稳定剂0-0.6%、紫外光吸收剂0-1%、附着力促进剂0-5%、催干剂0-0.5%;B组份包括以下质量百分含量的各原料:聚异氰酸酯固化剂55-75%、吸水剂0-2%、酯类溶剂23-45%。所述清漆可以自然干燥,且对不锈钢底材的附着力强,可以有效的表现不锈钢底材的外观。本发明还提供了该清漆的制备方法及应用。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域,具体涉及一种不锈钢底材用清漆及其制备方法和应用。
背景技术
不锈钢以其漂亮的外观、耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质的特性、不易损坏的优点,广泛被用于装饰、景观、轨道交通等领域。其中,不锈钢也是轨道交通的底材的主要底材,它可以减轻底材重量,而且还具有良好的强度,较好的可焊性、滑动性及中等的抗蚀性而被广泛采用,但不锈钢由于是薄板且为拉丝板,很容易划伤,更忌讳异向划痕,出现划痕难以消除。因此,有必要对不锈钢底材进行涂装以对其保护,使其保持不锈钢底材的外观,又能有效体现不锈钢的本色。
为了解决上述问题,业界目前通常使用清漆,清漆为透明色的涂料,可以保留物体原有的外观特性。目前,对不锈钢底材附着良好的清漆通常不能自然干燥,需要高温烘烤才能使清漆较好地附着在不锈钢底材上,但对于较大体积的不锈钢底材进行高温烘烤的实际操作难度较大;而常温下可以自然干燥的清漆(如双组份聚氨酯面漆)对不锈钢底材的附着力较差。因此,有必要提供一种适用于不锈钢底材的、且可常温干燥的清漆。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种不锈钢底材用清漆,所述清漆可以在不锈钢底材表面自然干燥,无需高温烘烤,简单方便。
第一方面,本发明提供了一种不锈钢底材用清漆,包括A组份和B组份,所述A组份包括以下质量百分含量的各原料:
所述B组份包括以下质量百分含量的原料:
聚异氰酸酯固化剂55-75%,
吸水剂0-2%,
酯类溶剂23-45%,所述B组份中各原料的质量百分含量的总和为100%。
羟基丙烯酸树脂作为制备清漆的主体树脂,其羟值及其质量百分含量对A组份和B组份的交联固化程度、清漆漆膜的形成及清漆漆膜与不锈钢底材之间的附着力等均有关联。本发明的不锈钢底材用清漆配方中,选用两种组份的羟基丙烯酸树脂,所述第一组份为羟值为33.3-49.96的羟基丙烯酸树脂,所述第一组份在所述A组份中的质量百分含量为35-45%,所述第二组份为羟值为133.2-166.5的羟基丙烯酸树脂,所述第二组份在所述A组份中的质量百分含量为30-40%,其中,低羟基的树脂保证了涂料对不锈钢的附着力,高羟基的树脂保证了涂料成膜后的其他物化性能,如耐候性,耐水性等。通过两种组份的羟基丙烯酸树脂的性能综合,可使涂料具有优异的性能,并加入低毒有机溶剂调节溶解浓度,形成低粘度、高固含量的清漆的A组份,并配合B组份中的聚异氰酸酯固化剂及溶剂,共同混合后配制成所述不锈钢底材用清漆。其中,配方中的羟基丙烯酸树脂中的羟基官能团与聚异氰酸酯固化剂中的-NCO进行加成反应,并通过逐步聚合反应交联形成体型网状结构,可以在不锈钢底材表面形成附着力好的清漆漆膜。
本发明通过上述特定质量配比的各种原料的协同作用,获得的所述不锈钢底材用清漆可以在不锈钢底材表面自然干燥,无需高温烘烤,简单方便,解决了现有技术中用于不锈钢底材的清漆必须需要高温烘烤的问题。
优选地,所述A组份和B组份的重量比为(3-4):1。
更优选地,所述A组份和B组份的重量比为3:1,这样羟基丙烯酸树脂的-OH与聚异氰酸酯固化剂中的-NCO的摩尔比为1:1.2,可使得羟基丙烯酸树脂充分固化,提高利用率。
如本发明所述的,所述羟值是指1g树脂中的羟基所相当的KOH的毫克数。
优选地,所述羟基丙烯酸树脂的-OH与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:(1-1.2)。
优选地,所述羟值为33.3的羟基丙烯酸树脂,为购自海名斯.德谦(上海)公司,型号为FS-2060的羟基丙烯酸树脂。
优选地,所述羟值为133.2的羟基丙烯酸树脂,为购自美国氰特公司的、型号为SM515的羟基丙烯酸树脂。
优选地,所述A组份中,所述流平剂的质量百分含量为0.3-0.5%。
优选地,所述A组份中,所述消泡剂的质量百分含量为0.5-0.8%。
优选地,所述A组份中,所述光稳定剂的质量百分含量为0.3-0.6%。
优选地,所述A组份中,所述紫外光吸收剂的质量百分含量为0.5-1%。
优选地,所述A组份中,所述附着力促进剂的质量百分含量为1-5%。
优选地,所述A组份中,所述催干剂的质量百分含量为0.2-0.5%。
优选地,所述B组份中,所述吸水剂的质量百分含量为0.5-2%。
优选地,所述B组份中,所述酯类溶剂的质量百分含量为35-45%。
进一步优选地,所述A组份包括以下质量百分含量的原料:
进一步优选地,所述B组份包括以下质量百分含量的原料:
聚异氰酸酯固化剂55-75%,
吸水剂0.5-2%,
酯类溶剂23-44%,
所述B组份中各原料的质量百分含量的总和为100%。此配方下,所述羟基丙烯酸树脂中的羟基官能团与聚异氰酸酯固化剂中的-NCO进行加成反应,并通过逐步聚合反应交联形成体型网状结构,并配合流平剂、消泡剂、光稳定剂、紫外光吸收剂、附着力促进剂、催干剂等助剂的协同作用,得到透明度高、丰满度佳、光泽均匀的清漆。所述不锈钢底材用清漆可以在常温下固化,形成平整、坚硬的漆膜,对不锈钢底材的附着力强,并具有良好的抗划伤性能。
更优选地,所述A组份包括以下质量百分含量的各原料:
优选地,所述酯类溶剂包括丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异丁酯和乙酸丙酯中的一种或多种,但不限于此。
本发明中使用的流平剂和消泡剂为涂料中常用助剂。所述消泡剂可采用TEGO公司的牌号为TEGO810(聚硅氧烷-聚醚共聚物)、TEGO936或TEGO932的产品;或德国毕克BYK公司生产的BYK-141、BYK-065、BYK-066N、BYK-077或BYK-052;或者上述产品的混合物。但不限于此。
所述流平剂的种类为本领域人员所公知,例如所述流平剂可选自EFKA3777、EFKA3772、EFKA3600、DEGO41、BYK300、BYK358N、BYK306、BYK-323和BYK-310中的一种或多种,但不限于此。
其中EFKA系列是荷兰爱夫卡公司的产品,BYK系列是德国毕克公司产品,DEGO系列是德国迪高公司产品,以上牌号为本领域技术人员所公知。其中,EFKA3777为氟碳改性聚合物,BYK300、BYK306为聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液,BYK358N为聚丙烯酸酯溶液。
优选地,所述光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂。
所述受阻胺类光稳定剂包括TINUVIN292、TINUVIN99-2和TINUVIN123中的一种或多种。
TINUVIN292为葵二酸酯类混合物,其CAS号为14556-26-7;TINUVIN99-2的CAS号为127519-17-9。
优选地,所述紫外光吸收剂包括苯并三氮唑、三嗪、二苯甲酮和草酸苯胺中的一种或多种,但不限于此。
更优选地,所述紫外光吸收剂包括TINUVIN384-2(苯并三氮唑吸收剂)、TINUVIN1130(苯并三氮唑吸收剂)、TINUVIN400(三嗪吸收剂)。以上产品优化为来自巴斯夫公司的产品。
受阻胺类光稳定剂能够捕获清漆与紫外光反应后产生的自由基,进一步阻止清漆发生氧化反应而老化,防止涂层失光和鲜艳性减弱,抗黄变,防止开裂和粉化;紫外光吸收剂用于在清漆中的高分子聚合物激发态形成前把有害紫外光吸收,将紫外光转换成能量释放掉,可防止涂层的变色、起泡、防止剥离和失光。
紫外光吸收剂和受阻胺类光稳定剂有很好的协同作用,如TINUVIN292与紫外光吸收剂TINUVIN1130,可使涂料的耐候性明显提高,对于清漆光泽的降低、裂纹、气泡、脱层等有很好的抑制作用。
本发明中,也可选用预先配制好的紫外光吸收剂和受阻胺类光稳定剂的混合物(如TINUVIN5050、TINUVIN5060、TINUVIN5161等)直接加到清漆的A组份中,而不必将两者分别加入。
优选地,所述附着力促进剂包括硅烷偶联剂附着力促进剂。
进一步优选地,所述附着力促进剂包括γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、环氧基三甲氧基硅烷和氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种,但不限于此,只要是适用于不锈钢底材和羟基丙烯酸树脂体系的硅烷偶联剂即可。所述附着力促进剂的存在,可以进一步提高清漆漆膜在不锈钢底材表面的附着力、耐盐雾等。
更优选地,所述环氧基三甲氧基硅烷包括购自美国道康宁Z-6040偶联剂,所述氨丙基三甲氧基硅烷包括购自美国道康宁Z-6020偶联剂。
优选地,所述催干剂包括二丁基锡二月桂酸酯(也称为二月桂酸二丁基锡)。
优选地,所述B组份中,所述聚异氰酸酯固化剂包括多异氰酸酯预聚物或三聚体产品中的一种或多种。
更优选地,所述B组份中,所述聚异氰酸酯固化剂包括TOLONATEHDT和BasonatHI100中的一种或多种。
所述TOLONATEHDT为法国罗地亚(Rhodia)公司的产品,其为一种脂肪族聚异氰酸酯三聚体溶液,为六亚甲基二异氰酸酯(HDI)均聚合物;所述BasonatHI100为德国巴斯夫公司的产品,其为六亚甲基二异氰酸酯聚合而成的聚异氰胺酯。
优选地,所述B组份中,所述吸水剂包括单功能基团的异氰酸酯。
更优选地,所述吸水剂包括德国Borchers有限公司(BorchersGmbH)的、型号为AdditiveTI和型号为AdditiveOF产品中的一种或多种。所述吸水剂AdditiveTI、AdditiveOF可以改善因潮湿水分与固化剂组份-NCO基团反应引起的气泡问题,提高聚异氰酸酯固化剂的储存稳定性。
第二方面,本发明提供了一种不锈钢底材用清漆的制备方法,包括以下步骤:
(1)取A组份的各原料,所述A组份包括以下质量百分含量的各原料:羟值为33.3-49.96的羟基丙烯酸树脂35-45%、羟值为133.2-166.5的羟基丙烯酸树脂30-40%、酯类溶剂25-35%、流平剂0-0.5%、消泡剂0-0.8%、光稳定剂0-0.6%、紫外光吸收剂0-1%、附着力促进剂0-5%、催干剂0-0.5%,所述A组份中各原料的质量百分含量的总和为100%,将所述A组份的各原料混合均匀,制得A组份;
(2)取B组份的各原料,所述B组份包括以下质量百分含量的各原料:聚异氰酸酯固化剂55-75%、吸水剂0-2%、酯类溶剂25-45%,所述B组份中各原料的质量百分含量的总和为100%,将所述B组份的各原料混合均匀,制得B组份;
(3)将上述A组份和B组份混合后,搅拌均匀,得到不锈钢底材用清漆。
优选地,步骤(3)中,所述A组份和B组份的重量比为(3-4):1。
优选地,步骤(3)中,所述搅拌的速度为900-1100r/min,所述搅拌的时间为15-20min。
本发明实施例第二方面提供的不锈钢底材用清漆的制备方法,该制备工艺简单可控,可施工性强。
第三方面,本发明提供了第一方面提供或第二方面制备方法所制得的不锈钢底材用清漆在不锈钢底材上的应用。
所述应用方式具体为:取所述不锈钢底材用清漆,将其涂覆到不锈钢底材的表面,常温固化,在所述不锈钢底材上形成清漆漆膜。
优选地,所述不锈钢底材可为任意不锈钢材质物件,例如可以是不锈钢车体、不锈钢雕塑、不锈钢换热器,但不限于此。
本发明第三方面提供的不锈钢底材用清漆的应用方式便捷,所述清漆可以在常温下固化,可施工性强,对不锈钢底材的附着力强,不影响不锈钢底材的漂亮外观,还可以有效表现不锈钢底材的本色。
具体实施方式
以下所述是本发明的优选实施方式,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,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本发明实施例中,羟值为33.3的羟基丙烯酸树脂,为购自海名斯.德谦(上海)公司,型号为FS-2060的羟基丙烯酸树脂。
羟值为133.2的羟基丙烯酸树脂,为购自美国氰特公司的、型号为SM515的羟基丙烯酸树脂。
羟值为150.16的羟基丙烯酸树脂,为购自美国氰特公司的、型号为SM516的羟基丙烯酸树脂。
羟值为41.86的羟基丙烯酸树脂,为购自海名斯.德谦(上海)公司,型号为FS-2060B的羟基丙烯酸树脂。
羟值为49.96的羟基丙烯酸树脂,为购自海名斯.德谦(上海)公司,型号为FS-2451的羟基丙烯酸树脂。
羟值为166.5的羟基丙烯酸树脂,为购自意大利盖斯塔夫公司的、型号为TN的羟基聚酯树脂。
二丁基锡二月桂酸酯,为购自美国气体化学公司、型号为T12的有机锡催干剂。
所述吸水剂AdditiveTI、AdditiveOF,为分别来自德国Borchers公司的产品。
实施例1
一种不锈钢底材用清漆,包括A组份和B组份,A组份和B组份的重量比为3:1,所述A组份包括以下质量百分含量的各原料:
所述B组份包括以下质量百分含量的各原料:
实施例1中的清漆的制备方法如下:
(1)按质量百分含量选取A组份中的各原料,各原料的质量分数总和为100%,将A组份的各原料混合均匀,制得A组份;
(2)按质量百分含量选取B组份中的各原料,B组份中上述原料的总和为100%,将B组份的各原料混合均匀,制得B组份;
(3)将上述A组份和B组份以3:1的重量比混合后,以1000r/min的速度搅拌18min,得到不锈钢底材用清漆。
实施例2
一种不锈钢底材用清漆,包括A组份和B组份,A组份和B组份的重量比为4:1,A组份包括以下质量百分含量的各原料:
A组份的其他原料及含量、B组份的各原料及含量同实施例1。
实施例2中的清漆的制备方法如下:
(1)按质量百分含量选取A组份中的各原料,各原料的质量分数总和为100%,将A组份的各原料混合均匀,制得A组份,注意:每加入一种原料均要搅拌均匀;
(2)按质量百分含量选取B组份中的各原料,B组份中上述原料的总和为100%,将B组份的各原料混合均匀,制得B组份,注意:每加入一种原料均要搅拌均匀;
(3)将上述A组份和B组份以4:1的重量比混合后,以900r/min的速度搅拌20min,得到不锈钢底材用清漆。
实施例3
一种不锈钢底材用清漆,包括A组份和B组份,A组份和B组份的重量比为3.5:1,所述A组份包括以下质量百分含量的各原料:
所述B组份包括以下质量百分含量的各原料:
实施例3中的清漆的制备方法如下:
(1)按质量百分含量选取A组份中的各原料,各原料的质量分数总和为100%,将A组份的各原料混合均匀,制得A组份,注意:每加入一种原料均要搅拌均匀;
(2)按质量百分含量选取B组份中的各原料,B组份中上述原料的总和为100%,将B组份的各原料混合均匀,制得B组份,注意:每加入一种原料均要搅拌均匀;
(3)将上述A组份和B组份以3.5:1的重量比混合后,以1100r/min的速度搅拌15min,得到不锈钢底材用清漆。
实施例4
一种不锈钢底材用清漆,包括A组份和B组份,A组份和B组份的重量比为4:1,所述A组份包括以下质量百分含量的各原料:
所述B组份包括以下质量百分含量的各原料:
聚异氰酸酯固化剂(具体为BasonatHI100)55%,
酯类溶剂(具体为丙二醇甲醚醋酸酯)43%,
吸水剂AdditiveTI2%。
实施例5
一种不锈钢底材用清漆,包括A组份和B组份,A组份和B组份的重量比为3:1,所述A组份包括以下质量百分含量的各原料:
所述B组份包括以下质量百分含量的各原料:
聚异氰酸酯固化剂(具体为TOLONATEHDT)75%,
酯类溶剂(具体为丙二醇甲醚醋酸酯)25%。
实施例6
一种不锈钢底材用清漆,包括A组份和B组份,A组份和B组份的重量比为4:1,A组份包括以下质量百分含量的各原料:
所述B组份包括以下质量百分含量的各原料:
实施例7
一种不锈钢底材用清漆,包括A组份和B组份,A组份和B组份的重量比为3.5:1,A组份包括以下质量百分含量的各原料:
所述B组份包括以下质量百分含量的各原料:
实施例8
一种不锈钢底材用清漆,包括A组份和B组份,A组份和B组份的重量比为3.5:1,A组份包括以下质量百分含量的各原料:
所述B组份包括以下质量百分含量的各原料:
本发明实施例中,分别将实施例4-8中的A组份和B组份以相应的重量比混合后,以1000r/min的速度搅拌20min,得到不锈钢底材用清漆。
对实施例1-8制得的清漆,经目测,外观为无色透明状,表面色调均匀一致,并将实施例1-8制得的清漆涂覆于型号为314的不锈钢板表面,待固化得到清漆漆膜,并对清漆漆膜的性能进行表征,结果如表1-2所示。
其中将实施例5的清漆在涂覆到不锈钢板上时,发现形成的清漆漆膜的平整性比其他实施例的略差,略有皱纹,但仍然达到行业内指标。而实施例1-4、6-8的清漆无颗粒、针孔、气泡、皱纹。
其中,附着力按照GB/T9286-1998的划格实验的方法进行测定(注:按照国标0级附着力最好,级数增加附着力相应下降);光泽度检测是按照GB/T1743-79采用60°光泽度仪进行测试;耐盐雾性的合格标准是盐雾试验500h后板面无起泡、不生锈、十字划痕处腐蚀宽度≤2mm(单向);抗划伤性能是按照GB/T9279-1998《色漆和清漆划痕试验》的测定方法进行检测;杯突试验:用规定的钢球或球形冲头顶压在模内的试样,直至试样产生第一条裂纹为止,其压入深度mm)即杯突深度,以此来判定金属材料冲压性能大小,其深度不小于规定时为合格。
表1实施例1-4的清漆的表征结果
表2实施例5-8的清漆的表征结果
对比实施例
为了突出本发明的有益效果,本发明还分别设置了实施例3、实施例6的对比实施例1、对比实施例2。
对比实施例1
一种清漆,包括A组份和B组份,A组份和B组份的重量比为3.5:1,所述A组份包括以下质量百分含量的各原料:
羟值为133.2的羟基丙烯酸树脂67%,
酯类溶剂(具体为丙二醇甲醚醋酸酯)27.4%,
A组份的其他原料及含量、B组份的各原料及含量同实施例3。
对比实施例2
一种清漆,包括A组份和B组份,A组份和B组份的重量比为4:1,所述A组份包括以下质量百分含量的各原料:
羟值为33.2的羟基丙烯酸树脂67%,
酯类溶剂(具体为乙酸丁酯)25.5%,
A组份的其他原料及含量、B组份的各原料及含量同实施例6。
将对比实施例1-2的清漆也进行相关指标的测试,结果发现:
对实施例3、6制得的清漆的性能优异,经目测,其外观为无色透明状,表面色调均匀一致,无颗粒、针孔、气泡、皱纹;不挥发物含量为55%(检测方法:GB/T1725);表干时间分别为1.5h、1h,实干时间为12h,硬度为0.9;光泽度高,≥90°;附着力较好,分别为1级、0级别;耐冲击性好,漆膜无脱落无开裂(检测方法:GB/T1732-93);耐水性、耐酸碱性好(≥30min,3%硫酸,2%NaOH,5%HAc);耐热性好(150±2℃下,GB/T1735)。
与实施例3相比,对比实施例1制得的清漆,弯曲性能差,弯曲性能(mm)不符合≤2mm的指标,而且附着力较差,附着力(级)>2级,达不到国标要求,更不能用于不锈钢底材的防护。
与实施例6相比,对比实施例2制得的清漆的表面干燥时间上比较慢,约需要4小时以上才能实现表面干燥,另外,该对比例的清漆在光泽度上也差,达不到90以上。
通过以上对比可以看出,本发明实施例提供的清漆的性能较优异。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种不锈钢底材用清漆,其特征在于,包括A组份和B组份,所述A组份包括以下质量百分含量的各原料:
所述B组份包括以下质量百分含量的各原料:
聚异氰酸酯固化剂55-75%,
吸水剂0-2%,
酯类溶剂23-45%,所述B组份中各原料的质量百分含量的总和为100%。
2.如权利要求1所述的清漆,其特征在于,所述A组份和B组份的重量比为(3-4):1。
3.如权利要求1所述的清漆,其特征在于,所述A组份中,所述流平剂的质量百分含量为0.3-0.5%。
4.如权利要求1-3任一项所述的清漆,其特征在于,所述A组份中,所述光稳定剂的质量百分含量为0.3-0.6%,所述光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂。
5.如权利要求1-4任一项所述的清漆,其特征在于,所述A组份中,所述紫外光吸收剂的质量百分含量为0.5-1%。
6.如权利要求1-5任一项所述的清漆,其特征在于,所述A组份中,所述附着力促进剂的质量百分含量为1-5%。
7.如权利要求1-6任一项所述的清漆,其特征在于,所述A组份中,所述催干剂的质量百分含量为0.2-0.5%。
8.如权利要求1-7任一项所述的清漆,其特征在于,所述B组份中,所述吸水剂的质量百分含量为0.5-2%。
9.一种不锈钢底材用清漆的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)取A组份的各原料,所述A组份包括以下质量百分含量的各原料:羟值为33.3-49.96的羟基丙烯酸树脂35-45%、羟值为133.2-166.5的羟基丙烯酸树脂30-40%、酯类溶剂25-35%、流平剂0-0.5%、消泡剂0-0.8%、光稳定剂0-0.6%、紫外光吸收剂0-1%、附着力促进剂0-5%、催干剂0-0.5%,所述A组份中各原料的质量百分含量的总和为100%,将所述A组份的各原料混合均匀,制得A组份;
(2)取B组份的各原料,所述B组份包括以下质量百分含量的各原料:聚异氰酸酯固化剂55-75%、吸水剂0-2%、酯类溶剂25-45%,所述B组份中各原料的质量百分含量的总和为100%,将所述B组份的各原料混合均匀,制得B组份;
(3)将上述A组份和B组份混合后,搅拌均匀,得到不锈钢底材用清漆。
10.权利要求1-8任一项所述的清漆在不锈钢底材上的应用。
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