CN105907285B

CN105907285B - 超耐磨聚氨酯地坪涂料

Info

Publication number: CN105907285B
Application number: CN201510573999.3A
Authority: CN
Inventors: 谢静英; 范国栋; 彭时贵
Original assignee: ZHUZHOU FEILU HIGH-TECH MATERIALS Co Ltd
Current assignee: ZHUZHOU FEILU HIGH-TECH MATERIALS Co Ltd
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-12-22
Anticipated expiration: 2035-09-10
Also published as: CN105907285A

Abstract

本发明涉及超耐磨聚氨酯地坪涂料及其制备方法，所述涂料包括甲组份和乙组份，甲组份包括油脂多元醇等，乙组份包括固化剂。本发明涂料固化后形成的地坪系统整体无缝且持久耐用，同时具备良好的装饰性和舒适性，是一种理想的工业地坪面漆。其典型特征如下①优异的耐磨性；②硬度高光滑无缝；③抗UV性能突出；④表面效果哑光型，具有防滑效果；⑤高固含，低VOC排放，符合环保要求。

Description

超耐磨聚氨酯地坪涂料

技术领域

本发明涉及超耐磨聚氨酯地坪涂料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯类材料的发展相对环氧较晚，1965年，英国帝国化工公司(ICI)以奥托.拜耳(OttoBayer)先生以聚氨酯原料为基材研发出了第一种聚氨酯地坪产品。随后的几年中，欧美主要的地坪商都陆续推出了聚氨酯地坪产品，其中有代表性的有：瑞士西卡(Sika)、Conica、德国麦斯特(MBT)、英国汇亨(Flowcrete)、瑞典柏士德(Perstorp)、美国宣威(Sherwin-Williams)、Stonhard和ICS等公司。日本聚氨酯用量也始终占总量的20％左右。聚氨酯地坪产品因其制造技术和施工技术相对比较难控制，但较普通的环氧树脂地坪具有更高的耐冲击、耐磨、耐有机酸、耐高温、抗UV紫外线及化学腐蚀等特性。各项性能具有广泛的可调节性，有弹性体又有类似环氧的硬度，耐有机酸和有机溶剂性能优于环氧，更具有环氧不可比拟的柔韧性。在机械制造、食品加工等行业获得了越来越广泛的应用。国外聚氨酯地坪材料象环氧一样，以无溶剂系统为主，少量水性系统。

我国聚氨酯涂料发展始于1956年我国聚氨酯涂料发展始于1956年，但是当时因受原料、价格、生产工艺和施工等诸多方面的限制，一直发展很慢。20世纪60年代末70年代初，随着涂料工业的发展，聚氨酯涂料的各项优异性能逐渐为涂料生产厂和广大用户所认识，从80年代以来尤其是近20年来得到了突飞猛进的发展，生产工艺和施工技术也不断完善，聚氨酯涂料的生产和应用得到了有力的推进。

聚氨酯材料的各项性能同环氧一样均具有广泛的可调节性，硬度，柔韧性、耐有机酸和有机溶剂性能也非常优越。在机械制造、食品加工等行业应用广泛。高性能脂肪族聚氨酯涂料的价格通常高于常用的环氧涂料，制造技术和施工技术相对较难控制，目前大多数用于对性能要求较高的场合。

欧美聚氨酯地坪的应用比国内普遍得多，约占地坪涂料市场的25％，不仅包括传统的溶剂型聚氨酯地坪涂料，高性能的无溶剂涂料和水性涂料也得以广泛应用。水性聚氨酯地坪涂料上世纪90年代开始在欧美的工业及民用地坪涂装中得到应用，至今已有超过20年的实际使用历史。

相对于国外的发展，我国聚氨酯地坪材料的市场起步则较晚，在过去的几年中，高性能的无溶剂和水性地坪涂料主要依靠进口，主要的消费群体也是外资企业，85％的聚氨酯地坪材料应用在外资企业的食品厂、饮料厂、化工厂仓库及储藏区等生产区域。但随着2008北京奥林匹克运动会国家游泳中心地面、2010上海世博会“沪上生态家”场馆地面中对于高性能的无溶剂和水性聚氨酯地坪涂料的使用，使这些材料的优点被大家广泛认识并接受。聚氨脂地坪材料(除芳香族溶剂型聚氨酯地坪涂料外)2007年年销售量320吨，2008年400吨，2009年600吨，并且有逐年快速发展的趋势。

中国专利申请201210291182.3(CN102775898B)公开了从油脂多元醇树脂和异氰酸酯固化剂制备的地坪涂料。然而，涂层的固化效果不太理想。

特别是双组分水性聚氨酯地坪涂料，既符合国家的产业政策，更有明显的性能优势，同时具有良好的社会效益，具有更好的市场前景。

聚氨酯地坪涂料中较特殊的成员，要指多组分聚氨酯砂浆材料了，它的重防腐性能极为突出。青岛的太平洋恩利食品为世界最大的鱼产品加工基地，生产加工车间面积超12万m²，一般的地坪材料不能满足它们对特殊生产环境的要求，针对这些问题，国际上一些知名的地坪生产企业开发出了水性聚氨酯砂浆地坪材料，它至少包括三个组分，即：含羟基水性分散体、芳香族聚异氰酸酯固化剂、反应型颜填料。(有的产品将反应型颜填料中的某些成分分开包装，从而形成多成分产品)。这类地坪材料在重荷载、高温、低温、高腐蚀等特殊环境下应用的特点，展现出其它材料所无法取代的优势。

发明内容

本发明的目的是提供超耐磨聚氨酯地坪涂料及其制备方法。

本发明的超耐磨聚氨酯地坪涂料包括下列组分：

甲组份：

乙组份：固化剂

甲组份：乙组份重量比＝1.2-3:1，优选1.5-2.5：1，更优选2：1，

其中，固化剂如下制备：

①、将聚酯多元醇NPG/AA和聚酯多元醇DEG/TMP/AA加入反应釜中，抽真空并搅拌，脱除水分至水分≤0.1％；

②、物料冷却(例如至60℃以下，例如10-60℃)后，加入IPDI，再加入酸催化剂(例如酒石酸)搅拌均匀；

③、加热升温(例如至70-100℃)，并保持直至异氰酸基含量NCO％＝8±0.2；

④、开启冷却水冷却物料温度为40～45℃，在搅拌的同时，开始往反应釜中均匀加入MMA、2-HEMA；

⑤、MMA,2-HEMA加入完毕后，升温至80±20℃，保温反应，取样检测NCO值，当NCO％＝6±0.2时，即为反应终点。

优选的是，油脂多元醇是含有1个或2个或3个烯属双键(不饱和键)的油脂多元醇。更优选，油脂多元醇的平均官能度为3，羟值310-330mgKOH/g。

聚酯多元醇NPG/AA(全称为：聚己二酸新戊二醇酯多元醇)，例如使用旭川化学(苏州)有限公司的XCP-300N(商品名)，分子量3000；聚酯多元醇DEG/TMP/AA(全称为：聚己二酸(乙二醇/三羟甲基丙烷)酯多元醇)，例如使用旭川化学(苏州)有限公司的XCP-SP600NL(商品名)，分子量：1800。

IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯)例如使用商品名：VESTANAT T1890E(德固赛公司)，分子量：222.28。

1.3丙烯酸酯：MMA(甲基丙烯酸甲酯)可以使用国隆化工的S811-60(商品名)，分子量：100。2-HEMA(甲基丙烯酸-2-羟基乙酯)例如可以使用国隆化工的S815-50(商品名)，分子量130。

在本发明中，所述分散剂例如选自迪高化工的TEGO Dispers 760W或TEGODispers 710分散剂)。

所述消泡剂选自例如德国迪高化工公司的TEGO Foamex 810水性消泡剂或TEGOAirex900消泡剂。

所述流平剂例如选自所述流平剂为丙烯酸酯类流平剂或有机硅改性丙烯酸酯类流平剂。例如EFKA 3277流平剂或EFKA 3600流平剂)、TEGO1484流平剂。

颜料根据需要可以是有机类或无机类颜料，例如钛白、酞菁、铬黄、耐晒黄、氧化铁红、氧化铁黑、炭黑等中的一种或一种以上的混合物。

所述填料例如为重晶石粉、硅微粉、石英粉、滑石粉、云母粉中的一种或两种或多种。

所述溶剂例如选醋酸丁酯、二甲苯、己烷等。

本发明的第二个方面提供了上述超耐磨聚氨酯地坪涂料的制备方法：

(A)制备甲组分，包括：

(1)将分散剂、消泡剂、流平剂、流平剂用溶剂稀释后备用；

(2)将油脂多元醇及剩余部分溶剂加入调漆罐中，分散搅拌均匀；

(3)将分散剂、消泡剂及颜料、填料进行分散，然后研磨；

(4)将步骤(C)所得混合物加入调漆罐中，再加入流平剂、聚四氟乙烯蜡粉、有机膨润土，分散均匀。

(B)制备乙组份固化剂，包括：

②、物料冷却(例如至60℃以下)后，加入IPDI，再加入酸催化剂(例如酒石酸)搅拌均匀；

⑤、MMA,2-HEMA加入完毕后，升温至80±20℃，保温反应，取样检测NCO值，当NCO％＝6±0.2时，即为反应终点，

使用时，按照甲组份：乙组份重量比＝1.2-3:1，优选1.5-2.5：1，更优选2：1的比例使用。本发明的优点：

在真空密闭式反应釜中，通过对釜内温度及压强的控制，使聚酯多元醇、多异氰酸酯、羟基丙烯酸反应合成预聚物，该预聚物具有空间交互网络结构(互穿网络)，并具备较强的反应活性，作为超耐磨聚氨酯地坪涂料的固化剂组份，使该体系具有优异的耐磨性、良好的抗UV性，解决聚氨酯涂料在施工过程中易出现的气泡、针孔等弊病，并使产品最终呈现出防滑纹理效果。

本发明是一种新型的聚氨酯地坪涂料，其固化后形成的地坪系统整体无缝且持久耐用，同时具备良好的装饰性和舒适性，是一种理想的工业地坪面漆。其典型特征如下①优异的耐磨性；②硬度高光滑无缝；③抗UV性能突出；④表面效果哑光型，具有防滑效果；⑤高固含，低VOC排放，符合环保要求。

具体实施方式

以下通过具体实施方式来说明本发明，然而，这些实施例仅用于说明的目的，不构成对本发明的任何限制。本领域普通技术人员可以在不偏离本发明主旨和精神的情况下，对本发明做出许多变化或修饰，这些变化或修饰也纳入本申请权利要求范围内。

实施例1

超耐磨聚氨酯地坪涂料：

制备甲组份：

①将研磨机、调漆缸等设备彻底清洗干净后，将溶剂排净，不得残留有任何溶剂；

②将分散剂、消泡剂、流平剂用溶剂按1:1稀释后备用；

③将油脂多元醇及剩余部分溶剂加入调漆罐中，分散搅拌均匀；

④将分散剂、消泡剂及颜料、填料在1200转/分钟下高速分散20分钟；

在60l卧式砂磨机中研磨至细度合格，要求细度≤35μm；

⑤泵入调漆罐中，加入流平剂、聚四氟乙烯蜡粉、有机膨润土，在1200转/分钟下高速分散20分钟；

⑥检测粘度(涂6杯)，控制粘度150-160S。

乙组份:固化剂

固化剂制备工艺

①、开启真空泵和反应釜搅拌，将计量好的两种聚酯多元醇抽入反应釜中。搅拌5分钟后取样检测水分。若水分合格(≤0.1％)，则免去脱水工序。否则升温至110℃±5℃，在0.08Mpa以上的真空度脱水1小时。再检测水分直至合格才进入下道工序；

②、物料冷却至60℃以下后，真空抽入计量好的IPDI，再加入酒石酸(粉末状)，搅拌均匀；

③、加热升温，在78±3℃下保持3小时之后，按“聚合反应”终点控制试验，测试异氰酸基含量达到NCO％＝8±0.2时即为合格，合格后方可进入下道工序，否则继续温控反应；

④、开启冷却水冷却物料温度为40～45℃，开启反应釜搅拌器，开始往反应釜中均匀加入MMA、2-HEMA；

⑤、MMA、2-HEMA加入完毕后，升温至80±20℃，保温反应2h；

⑥、取样检测NCO值，当NCO％＝6±0.2时，即为反应终点；

⑦、反应完毕后，冷却降温，降至30℃时即可获得本发明固化剂。

使用时按照甲组份：乙组份＝2：1(W)的配比混合使用。

实施例2

超耐磨聚氨酯地坪涂料：

制备甲组份：

②将分散剂、消泡剂、流平剂用溶剂按1:1稀释后备用；

在60l卧式砂磨机中研磨至细度合格，要求细度≤35μm；

⑥检测粘度(涂6杯)，控制粘度150-160S。

乙组份:固化剂

固化剂制备工艺

⑤、MMA、2-HEMA加入完毕后，升温至80±20℃，保温反应2h；

⑥、取样检测NCO值，当NCO％＝6±0.2时，即为反应终点；

使用时按照甲组份：乙组份＝2：1(W)的配比混合使用。

对比例1

环氧地坪涂料：

B组份：

改性脂环胺

A组份：B组份＝4：1(W)

对比例2

聚氨酯地坪涂料：

B组分

技术指标

序号	检测项目	指标	检测结果	检测方法
					1	附着力(划圈法),级	0	0	GB/T1720-1979
2	弯曲性能(10mm)	无开裂、剥离	无开裂、剥离	GB/T6742-2007
					3	耐冲击性(1kg.50cm)	涂层无裂纹、剥离和起皱	涂层无裂纹、剥离和起皱	GB/T1732-1993
4	硬度(铅笔硬度)	≥5H	5H	GB/T6739-2006
					5	耐磨性(1000g/1000r),g	＜0.010	0.004	GB/T1768-2006
6	耐水性,168h	无异常	无异常	GB/T1733-1993
					7	耐酸性(50％H2SO4,168h)	无异常	无异常	GB/T9274-1988
8	耐盐水性(3％NaCl,168h)	无异常	无异常	GB/T9274-1988
					9	耐碱性(30％NaOH,168h)	无异常	无异常	GB/T9274-1988
10	耐油性(120#汽油,168h)	无异常	无异常	GB/T9274-1988
					11	粘结强度,MPa	≥3.0	4.1	GB/T16777-1997
12	耐醇性(50％乙醇,168h)	无异常	无异常	GB/T4893.1-2005
					13	耐人工气候老化,1000h	不起泡、不剥落、无裂纹	不起泡、不剥落、无裂纹	GB/T14522-2008
14	耐盐雾性(2000h)	无异常	无异常	GB/T1771-2007

性能比较

Claims

1.一种超耐磨聚氨酯地坪涂料，其包括下列组分：

甲组份：

油脂多元醇 50-80重量份，

有机膨润土 0.1-2重量份，

分散剂 0.1-2重量份，

消泡剂 0.1-2重量份，

流平剂 0.1-2重量份，

颜料 12-22重量份，

填料 12-22重量份，

聚四氟乙烯蜡粉 1-8重量份，

溶剂 1-8重量份，

乙组份：固化剂

甲组份：乙组份重量比=1.2-3:1，

其中，固化剂如下制备：

聚酯多元醇NPG/AA 15-20重量份，

聚酯多元醇DEG/TMP/AA 20-30重量份，

异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI） 35-45重量份，

甲基丙烯酸甲酯（MMA） 10-15重量份，

甲基丙烯酸-2-羟基乙酯（2-HEMA） 10-15重量份，

催化剂 0.5-3重量份，

①、将聚酯多元醇NPG/AA和聚酯多元醇DEG/TMP/AA加入反应釜中，抽真空并搅拌，脱除水分至水分≤0.1%；

②、物料冷却后，加入IPDI，再加入酸催化剂搅拌均匀；

③、加热升温，并保持直至异氰酸基含量NCO%=8±0.2；

⑤、MMA,2-HEMA加入完毕后，升温至80±20℃，保温反应，取样检测NCO值，当NCO%＝6±0.2时，即为反应终点。

2.根据权利要求1所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中，所述分散剂选自TEGO Dispers760W或TEGO Dispers 710分散剂。

3.根据权利要求1或2所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中，所述消泡剂选自TEGOFoamex 810水性消泡剂或TEGO Airex 900消泡剂。

4.根据权利要求1或2所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中，所述流平剂选自丙烯酸酯类流平剂或有机硅改性丙烯酸酯类流平剂。

5.根据权利要求3所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中，所述流平剂选自丙烯酸酯类流平剂或有机硅改性丙烯酸酯类流平剂。

6.根据权利要求1或2或5所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中，所述颜料选自钛白、酞菁、铬黄、耐晒黄、氧化铁红、氧化铁黑、炭黑中的一种或一种以上的混合物。

7.根据权利要求3所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中，所述颜料选自钛白、酞菁、铬黄、耐晒黄、氧化铁红、氧化铁黑、炭黑中的一种或一种以上的混合物。

8.根据权利要求4所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中，所述颜料选自钛白、酞菁、铬黄、耐晒黄、氧化铁红、氧化铁黑、炭黑中的一种或一种以上的混合物。

9.根据权利要求1或2所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中，所述填料为重晶石粉、硅微粉、石英粉、滑石粉、云母粉中的一种或多种。

10.根据权利要求1或2所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中，所述溶剂选自醋酸丁酯、二甲苯、或己烷。

11.根据权利要求1所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中甲组份中的组分用量为：

油脂多元醇 60-70重量份，

有机膨润土 0.1-1重量份，

分散剂 0.1-1重量份，

消泡剂 0.1-1重量份，

流平剂 0.1-1重量份，

颜料 15-20重量份，

填料 15-20重量份，

聚四氟乙烯蜡粉 2-5重量份，

溶剂 2-5重量份，

和，用于制备固化剂的组分的用量为：

聚酯多元醇NPG/AA 16-18重量份，

聚酯多元醇DEG/TMP/AA 22-26重量份，

异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI） 38-42重量份，

甲基丙烯酸甲酯（MMA） 12-14重量份，

甲基丙烯酸-2-羟基乙酯（2-HEMA） 12-14重量份，

催化剂 1-2重量份。

12.根据权利要求11所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中甲组份中的组分用量为：

油脂多元醇 62-67重量份，

有机膨润土 0.3-0.7重量份，

分散剂 0.3-0.7重量份，

消泡剂 0.3-0.7重量份，

流平剂 0.3-0.7重量份，

颜料 16-18重量份，

填料 16-18重量份，

聚四氟乙烯蜡粉 3-4重量份，

溶剂 3-4重量份。

13.根据权利要求1所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中甲组份：乙组份重量比=1.5-2.5：1。

14.根据权利要求11所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中甲组份：乙组份重量比=1.5-2.5：1。

15.根据权利要求12所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料，其中甲组份：乙组份重量比=1.5-2.5：1。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料的制备方法，其包括：

（A）制备甲组分，包括：

（1）将分散剂、消泡剂、流平剂用溶剂稀释后备用；

（2）将油脂多元醇及剩余部分溶剂加入调漆罐中，分散搅拌均匀；

（3）将分散剂、消泡剂及颜料、填料进行分散，然后研磨；

（4）将步骤（3）所得混合物加入调漆罐中，再加入流平剂、聚四氟乙烯蜡粉、有机膨润土，分散均匀；

（B）制备乙组份固化剂，包括：

②、物料冷却后，加入IPDI，再加入酸催化剂搅拌均匀；

③、加热升温，并保持直至异氰酸基含量NCO%=8±0.2；

⑤、MMA、2-HEMA加入完毕后，升温至80±20℃，保温反应，取样检测NCO值，当NCO%＝6±0.2时，即为反应终点，

使用时，按照甲组份：乙组份重量比=1.2-3:1的比例使用。

17.根据权利要求16所述的超耐磨聚氨酯地坪涂料的制备方法，其中

使用时，按照甲组份：乙组份重量比= 1.5-2.5：1的比例使用。