CN105295702A - 弹性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性涂料及其制备方法，其中的弹性涂料包括如下重量份的组分：羟基丙烯酸树脂5-30份；聚醚多元醇预聚物5-30份；催干剂0.2-2份；流平剂0.2-1份；消泡剂0.1-1份；光稳定剂0.1-0.5份；抗氧剂0-0.5份；溶剂40-60份；固化剂0.5-10份。本发明弹性涂料具有很好的透明性、耐磨性和耐候性。

Description

弹性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种弹性涂料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯涂料是现代涂料中用量较大、范围较广的一种涂料，赋予装饰、保护的作用。弹性涂层又称手感漆，是以柔性聚酯为主要原料，配合脂肪族异氰酸酯固化剂使用的一种聚氨酯双组份涂料。

关于聚氨酯涂料的研究越来越多，如专利CN102229782A公开了一种PU弹性漆制备方法，采用羟基线性聚酯树脂为弹性树脂，配合弹性粉、催干剂、消光粉以及有机硅等助剂混合而成，该漆膜手感丰厚、光泽柔和。专利CN102335652A公开了一种手感弹性漆喷涂工艺，采用带羟基的直链聚酯树脂或带羟基、有少许支链的改性聚酯树脂为主要原料，与异氰酸酯固化剂、稀释剂水等混合后使用，并在70-80℃烘干30-60分钟。但是目前的聚氨酯涂料制成的涂层力学强度较差，不耐风沙侵蚀，不适用于户外使用。

发明内容

本发明实施例提供一种弹性涂料，其具有较好的耐磨性和耐候性，适于户外风沙较大的环境中使用。

本发明还提供了一种弹性涂料的制备方法。

本发明要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种弹性涂料，其包括如下重量份的组分：羟基丙烯酸树脂5-30份；聚醚多元醇预聚物5-30份；催干剂0.2-2份；流平剂0.2-1份；消泡剂0.1-1份；光稳定剂0.1-0.5份；抗氧剂0-0.5份；溶剂40-60份；固化剂0.5-10份。

进一步的，所述的羟基丙烯酸树脂为羟基酯与丙烯酸酯的共聚物，所述共聚物中羟基质量分数为0.1％-10％，所述的共聚物分子量为1000-30000；所述的羟基酯为甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯中的至少一种，所述的丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸丁酯中的至少一种。

进一步的，所述的聚醚多元醇预聚物由聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯三醇和异氰酸酯加成得到，所述的预聚物分子量为1000-30000，所述的预聚物中固体质量分数为40-60％；所述的异氰酸酯为4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。

进一步的，所述的催干剂为三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、环烷酸锌的至少一种。

进一步的，所述的流平剂为有机硅类流平剂；所述的消泡剂为有机硅类消泡剂。

进一步的，所述的光稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。

进一步的，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。

进一步的，以所述的溶剂质量为100％计，所述的溶剂由如下质量分数的组分组成：二丙酮醇10％-20％、丙二醇甲醚醋酸酯50％-60％和乙酸丁酯20％-30％。

进一步的，所述的固化剂为4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、异佛尔酮二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、六亚甲基二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体中的至少一种。

另一方面，一种弹性涂料的制备方法，包括如下步骤：在所述的溶剂中依次加入所述的催干剂、流平剂、消泡剂、光稳定剂、抗氧剂、羟基丙烯酸树脂和聚醚多元醇预聚物并混匀，加入所述的固化剂混匀后即得所述弹性涂料。

与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：

本发明申请使用了耐候性优良的高透明羟基丙烯酸树脂和聚醚多元醇预聚物的共混物为主要的成膜物质，涂层完全固化后有足够的强度和弹性变形来抵抗外界对涂层产生的破坏力。同时添加抗氧剂和光稳定剂来提供涂层的耐热、光降解性。因此本发明说涉及的涂层有较高的透明性、耐磨性和耐候性。可在户外风沙较大的环境中以及有透明性要求的环境中使用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

实施例1

制备溶剂：将20kg二丙酮醇，55kg丙二醇甲醚醋酸酯，25kg乙酸丁酯混匀得到的混合液作为溶剂备用。

制备聚醚多元醇预聚物：将聚四氢呋喃二醇10kg和5kg聚氧化丙烯三醇与15kg4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯混合，加入30kg溶剂，并加入0.2kg催干剂，搅拌均匀后在70℃下反应7小时，得到固体质量分数为50％的聚醚多元醇预聚物，其平均分子量为20000。

制备羟基丙烯酸酯：将15kg甲基丙烯酸羟丙酯与5kg甲基丙烯酸甲酯、5kg甲基丙烯酸丁酯和5kg丙烯酸丁酯混合，加入30kg溶剂，并加入0.2kg的过氧化二苯甲酰，搅拌均匀后在70℃下反应6小时，得到固体质量分数为55％的羟基丙烯酸树脂，其平均分子量为20000，羟基质量百分含量为5.86％。

取制备好的溶剂53kg，向其中依次加入1kg三亚乙基二胺；0.5kgBYK-333(德国毕克化学公司)、0.5kgBYK-077(德国毕克化学公司)；0.2kg2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑、0.1kg四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯并搅拌均匀，再加入制备好的羟基丙烯酸树脂12kg和聚醚多元醇预聚物28kg并搅拌均匀，然后向其中加入5kg德国Bayer公司的N-75，混匀后即得弹性涂料，将得到的弹性涂料喷涂到有机玻璃树脂上，待表面不粘手后再喷涂一次，室温固化7天即可使用。

得到的涂层硬度36，拉伸强度3.5MPa，使用石英砂模拟吹沙试验后涂层无明显变化，人工紫外老化200小时后外观及模拟吹沙试验均无明显变化。

本实施例中采用三亚乙基二胺作为催干剂，在发泡体系中，异氰酸酯首先和它反应生成活性络合物，络合物的性质很不稳定，一旦氨基甲酸酯键生成后，它就会游离出来，有利更进一步催化。

水性流平剂BYK-333能改善涂料粘结性。

BYK-077作为消泡剂改善了涂料的表面性能，尤其是改进流平，增加表面滑爽，从而改进了耐划伤性和耐磨损性，重涂时保证涂料的润湿及其层间附着力。

2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑作为光稳定剂能强烈吸收波长为270-380纳米的紫外线，化学性质稳定，挥发性极小，与主要成膜物质相容性好。

四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯可以阻止涂层在户外高温环境中产生的热分解反应。

制备的羟基丙烯酸树脂和聚醚多元醇可以增强涂料的强度，使其具备足够的弹性形变，使涂料可以抵抗外部的破坏力，适合户外使用。

实施例2

制备溶剂：将10kg二丙酮醇，60kg丙二醇甲醚醋酸酯，30kg乙酸丁酯混匀得到的混合液作为溶剂备用。

制备聚醚多元醇预聚物：将5kg聚四氢呋喃二醇、10kg聚氧化丙烯三醇、10kg异佛尔酮二异氰酸酯、5kg六亚甲基二异氰酸酯混合，加入30kg溶剂，并加入0.3kg催干剂，搅拌均匀后在70℃下反应6小时，得到固体质量分数为50％的聚醚多元醇预聚物，其分子量为5000。

制备羟基丙烯酸树脂：将20kg的甲基丙烯酸羟丙酯与10kg的甲基丙烯酸甲酯、10kg的甲基丙烯酸丁酯和10kg的丙烯酸丁酯混合，加入50kg溶剂，并加入0.1kg的过氧化二苯甲酰，搅拌均匀后在70℃下反应6小时，得到固体质量分数为50％的羟基丙烯酸树脂，其分子量为30000，羟基质量百分含量为4.7％。

取制备好的溶剂50kg，向其中依次加入二月桂酸二丁基锡0.5kg和辛酸亚锡0.5kg；0.5kg的BYK-306(德国毕克化学公司)、0.5kgBYK-066N(德国毕克化学公司)；0.2kg2-[2-羟基-3,5-二(1,1-二甲基丙基苯基)]-2H-苯并三唑、0.1kg四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯并搅拌均匀，再加入制备好的羟基丙烯酸树脂25kg和聚醚多元醇预聚物20kg并搅拌均匀，然后向其中加入8kg的德国Bayer公司的N-75与N-3390的混合物，混匀后即得弹性涂料，将得到的弹性涂料喷涂到铁板上，待表面不粘手后再喷涂一次，室温固化7天即可使用。

本实施例得到的涂层硬度40，膜层的拉伸强度4.3MPa，使用石英砂模拟吹沙试验后涂层无明显变化。人工紫外老化200小时后外观及模拟吹沙试验均无明显变化。

实施例3

制备溶剂：将20kg二丙酮醇，50kg丙二醇甲醚醋酸酯，30kg乙酸丁酯混匀得到的混合液作为溶剂备用。

制备聚醚多元醇预聚物：将15kg聚四氢呋喃二醇、20kg聚氧化丙烯三醇与15kg4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、10kg异佛尔酮二异氰酸酯、10kg六亚甲基二异氰酸酯混合，加入70kg的溶剂，并加入0.2kg的催干剂，搅拌均匀后在75℃下反应8小时，得到固体质量分数为60％的聚醚多元醇预聚物，其平均分质量为10000。

制备羟基丙烯酸树脂：将10kg甲基丙烯酸羟丙酯、10kg甲基丙烯酸羟乙酯、5kg丙烯酸羟丙酯与10kg甲基丙烯酸甲酯、10kg甲基丙烯酸丁酯和5kg丙烯酸丁酯混合，加入与上述单体总质量相等的溶剂，并加入适量的过氧化二苯甲酰，搅拌均匀后在70℃下反应6小时，得到固体质量分数为45％的羟基丙烯酸树脂，其平均分子量为1000，羟基质量百分含量为6.5％。

取制备好的溶剂50kg，向其中依次加入辛酸亚锡1kg；的0.5kg聚二甲基硅氧烷、0.5kg乙二醇硅氧烷；0.2kg2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑、0.1kg四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯并搅拌均匀，再加入制备好的羟基丙烯酸树脂20kg和聚醚多元醇预聚物20kg并搅拌均匀，然后向其中加入8kg的德国Bayer公司的N-3390，混匀后即得弹性涂料，将得到的弹性涂料喷涂到有机玻璃树脂上，待表面不粘手后再喷涂一次，室温固化7天即可使用。

聚二甲基硅氧烷为有机硅类流平剂，可以实现涂料的表面控制，消除因表面张力差而产生的表面缺陷。

乙二醇硅氧烷既能耐低温也能耐高温，物化性质稳定，无生物活性，具有破泡、脱泡和抑泡三种功能。

2-(2-羟基-3,5-二丁叔基苯基)-5-氯代苯并三唑为苯并三唑类光稳定剂，在300-385nm内有较高的光吸收指数；苯并三唑类光稳定剂在紫外线吸收过程中形成的互变异构体极不稳定，能将多余的能量完全转化为热量恢复到稳定基态，互变过程效力高，几乎可以实现无限重复，使其具有光稳定性。

本实施例制备的涂层硬度43，膜层的拉伸强度4.5MPa，使用石英砂模拟吹沙试验后涂层无明显变化。人工紫外老化200小时后外观及模拟吹沙试验均无明显变化。

实施例4

制备溶剂：将15kg二丙酮醇，55kg丙二醇甲醚醋酸酯，30kg乙酸丁酯混匀得到的混合液作为溶剂备用。

制备聚醚多元醇预聚物：将5kg聚四氢呋喃二醇、10kg聚氧化丙烯三醇与10kg异佛尔酮二异氰酸酯、5kg六亚甲基二异氰酸酯混合，加入30kg溶剂，并加入适量的催干剂，搅拌均匀后在65℃下反应7小时，得到固体质量分数为40％的聚醚多元醇预聚物，其平均分子量为5000。

制备羟基丙烯酸树脂：将24kg甲基丙烯酸羟丙酯与2kg甲基丙烯酸甲酯、2kg甲基丙烯酸丁酯和2kg丙烯酸丁酯混合，加入30kg溶剂，并加入0.3kg过氧化二苯甲酰，搅拌均匀后在70℃下反应6小时，得到固体份为50％的羟基丙烯酸树脂，其平均分子量为5000，羟基质量百分含量为9.4％。

取制备好的溶剂50kg，向其中依次加入三亚乙基二胺2kg；的1kgBYK-306(德国毕克化学公司)、1kg乙二醇硅氧烷；0.5kg2-[2-羟基-3,5-二(1,1-二甲基丙基苯基)]-2H-苯并三唑，再加入制备好的羟基丙烯酸树脂5kg和聚醚多元醇预聚物30kg并搅拌均匀，然后向其中加入10kg六亚甲基二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物，混匀后即得弹性涂料，将得到的弹性涂料喷涂到塑料板上，待表面不粘手后再喷涂一次，室温固化7天即可使用。

本实施例制备的涂层硬度45，膜层的拉伸强度4.6MPa，使用石英砂模拟吹沙试验后涂层无明显变化。人工紫外老化200小时后外观及模拟吹沙试验均无明显变化。

实施例5

制备溶剂：将10kg二丙酮醇，60kg丙二醇甲醚醋酸酯，30kg乙酸丁酯混匀得到的混合液作为溶剂备用。

制备聚醚多元醇预聚物：将20kg聚四氢呋喃二醇、5kg聚氧化丙烯三醇与25kg异佛尔酮二异氰酸酯混合，加入50kg溶剂，并加入适量的催干剂，搅拌均匀后在70℃下反应6小时，得到固体质量分数为60％的聚醚多元醇预聚物，其平均分子量为30000。

制备羟基丙烯酸树脂：将3kg丙烯酸羟丙酯与17kg甲基丙烯酸甲酯、20kg甲基丙烯酸丁酯，加入40kg溶剂，并加入0.2kg过氧化二苯甲酰，搅拌均匀后在70℃下反应6小时，得到固体质量分数为50％的羟基丙烯酸树脂，其平均分子量为30000，羟基质量百分含量为1％。

取制备好的溶剂40kg，向其中依次加入环烷酸锌0.2kg；0.2kg聚二甲基硅氧烷、0.1kgBYK077(德国毕克化学公司)；0.5kgUV-327、0.5kg四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯并搅拌均匀，再加入制备好的羟基丙烯酸树脂26kg和聚醚多元醇预聚物22kg并搅拌均匀，然后向其中加入10kg异佛尔酮二异氰酸酯三聚体，混匀后即得弹性涂料，将得到的弹性涂料喷涂到有机玻璃树脂上，待表面不粘手后再喷涂一次，室温固化7天即可使用。

聚醚多元醇预聚物为涂层成膜物质之一，使涂层在风沙撞击时产生足够大的弹性变形能力。

催干剂提高涂层的固化速度，完善涂层的固化程度。

UV-327作为光稳定剂，阻止涂层在紫外光照射下产生的降解反应。

四[甲基-β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]季戊四醇酯作为抗氧剂，阻止涂层在户外高温环境中产生的热分解反应。

本实施例制备的涂层硬度47，膜层的拉伸强度4.3MPa，使用石英砂模拟吹沙试验后涂层无明显变化。人工紫外老化200小时后外观及模拟吹沙试验均无明显变化。

以上实施例中所用的试剂未进行限定的均为本领域常用的试剂可以完成的，本领域技术人员可以根据需要进行选择。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种弹性涂料，其特征在于，其包括如下重量份的组分：羟基丙烯酸树脂5-30份；聚醚多元醇预聚物5-30份；催干剂0.2-2份；流平剂0.2-1份；消泡剂0.1-1份；光稳定剂0.1-0.5份；抗氧剂0-0.5份；溶剂40-60份；固化剂0.5-10份。

2.根据权利要求1所述的弹性涂料，其特征在于，所述的羟基丙烯酸酯为羟基酯与丙烯酸酯的共聚物，所述共聚物中羟基质量分数为0.1％-10％，所述的共聚物分子量为1000-30000；所述的羟基酯为甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸羟乙酯中的至少一种，所述的丙烯酸酯为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯和丙烯酸丁酯中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的弹性涂料，其特征在于，所述的聚醚多元醇预聚物由聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯三醇和异氰酸酯加成得到，所述的预聚物分子量为1000-30000，所述的预聚物中固体质量分数为40-60％；所述的异氰酸酯为4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的弹性涂料，其特征在于，所述的催干剂为三亚乙基二胺、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、环烷酸锌的至少一种。

5.根据权利要求1所述的弹性涂料，其特征在于，所述的流平剂为有机硅类流平剂；所述的消泡剂为有机硅类消泡剂。

6.根据权利要求1所述的弹性涂料，其特征在于，所述的光稳定剂为苯并三唑类紫外线吸收剂。

7.根据权利要求1所述的弹性涂料，其特征在于，所述的抗氧剂为受阻酚类抗氧剂。

8.根据权利要求1所述的弹性涂料，其特征在于，以所述的溶剂质量为100％计，所述的溶剂由如下质量分数的组分组成：二丙酮醇10％-20％、丙二醇甲醚醋酸酯50％-60％和乙酸丁酯20％-30％。

9.根据权利要求1所述的弹性涂料，其特征在于，所述的固化剂为4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、异佛尔酮二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、六亚甲基二异氰酸酯-三羟甲基丙烷加成物、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲、六亚甲基二异氰酸酯三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体中的一种或两种。

10.一种权利要求1-9任意一项所述的弹性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在所述的溶剂中依次加入所述的催干剂、流平剂、消泡剂、光稳定剂、抗氧剂、羟基丙烯酸树脂和聚醚多元醇预聚物并混匀，加入所述的固化剂混匀后即得所述弹性涂料。