CN106634539A - 一种双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，包括主漆和固化剂，其特征在于，所述的主漆由下列重量份的组分制成：BG‑70树脂60‑65、润湿分散剂0.3‑0.5、有机膨润土0.2‑0.4、颜料30‑35、助剂1.8‑3.2、金属催干剂0.2‑0.5、乙酸丁酯3‑5，本发明的面漆比传统聚氨酯减少1‑2次涂装次数，减少劳动强度，减少50‑70%的VOC挥发量。

Description

一种双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆
技术领域：
本发明涉及油漆领域，具体涉及一种双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆。
背景技术：
传统丙烯酸聚氨酯面漆固化后的涂膜具有优越的耐化学腐蚀、耐候、保光保色性、抗划伤性，因此在钢结构、机械、交通、电器、航空等领域有广泛的应用，但传统丙烯酸聚氨酯面漆存在VOC含量高、施工固体份低、对环境污染严重等缺陷。随着我国环保要求的提高，对钢结构重防腐涂装使用低VOC涂料产品的要求不断提高，使得传统的丙烯酸聚氨酯面漆很难满足今后的涂装要求。本发明通过用丙烯酸酯对聚酯树脂加以改性，从而使得改性后的树脂(BG-70树脂)具有低VOC、耐化学腐蚀、耐候性佳等特点。以此树脂为成膜物，选择防腐、耐光、耐候颜料及助剂制备主漆，再以HDI脂肪族聚异氰酸酯为固化剂制备的双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，具有环保、防腐性能优异、耐候性佳、抗划伤性好、硬度高、易施工的特点，可完全满足今后钢结构涂装的要求。
发明内容：
本发明提供了一种双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆的制备方法，与传统丙烯酸聚氨酯面漆相比，该面漆环保、防腐性能优异、耐候性佳、抗划伤性好、硬度高、易施工的特点，是一种环境友好型功能性双组份涂料。
本发明采用的技术方案为：
一种双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，包括主漆和固化剂，其特征在于，所述的主漆由下列重量份的组分制成：
BG-70树脂60-65、润湿分散剂0.3-0.5、有机膨润土0.2-0.4、颜料30-35、助剂1.8-3.2、金属催干剂0.2-0.5、乙酸丁酯3-5，
所述的BG-70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：
三羟甲基丙烷30-40、邻苯二甲酸酐30-35、巴豆酸3-5、二甲苯20-30；
组份二的组成原料为：
过氧化苯甲酰0.5-0.8、甲基丙烯酸-2-乙基己酯5-10、甲基丙烯酸甲酯25-30、甲基丙烯酸异冰片酯15-20、甲基丙烯酸异丁酯10-15、甲基丙烯酸羟乙酯2-5、二甲苯10-20；
(2)按配方量将组份一中的三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐、巴豆酸、配方量二甲苯的10-15％投入反应釜中，关闭反应釜盖，用1-2h升温至170±2℃保持酯化1h，再用1-2h升温至180±2℃保持酯化1h，再用1-2h升温至200±2℃保持酯化至酸值≤15mgKOH/g(固)，然后降温至100℃以下投入余下的二甲苯兑稀，得到基础聚酯树脂备用；
(3)按配方量将组份二中的70-80％的过氧化苯甲酰、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯投入滴加釜中，混合均匀备用；
(4)将步骤(2)制得的基础聚酯树脂升温至130±2℃时开始滴加混合单体，用4.5-5h滴加完，然后滴加二甲苯和余下的BPO的混合液进行补加，用4.5-5h滴加完,补加完保持1h后测转化率≥99％时降温，过滤出料得BG-70树脂；
所述双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，其特征在于：所述颜料为金红石型钛白粉、中色素碳黑，二者的重量比为30-32:0.5-0.7。
所述的双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，其特征在于：所述助剂选流平剂、消泡剂、防浮色发花剂、聚酰胺蜡浆中的一种或多种，所述的润湿分散剂为byk130润湿分散剂，所述的金属催干剂为二月桂酸二丁基锡。
所述的双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，其特征在于：所述的固化剂为HDI脂肪族聚异氰酸酯；OH/NCO＝1-1.2。
所述的双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，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BG-70树脂投入配料罐内，开启搅拌在300-500r/min加入润湿分散剂搅匀，再依次投入有机膨润土、颜料，再提升搅拌转速至500-800r/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投入兑稀罐中加入聚酰胺蜡浆，开启搅拌在1000-1500r/min搅拌至温度升至30-35℃搅拌30min，然后调至搅拌转速在500-800r/min用色浆调色到符合要求，再投入流平剂、消泡剂、金属催干剂、防浮色发花剂搅匀；
(3)搅匀后用乙酸丁酯调整粘度至90-100KU，用200目振动筛过滤、包装，即得到主漆。
本发明的技术方案确定过程：
1、BG-70树脂的确定
本发明中的BG-70树脂是制漆的关键材料，基础聚酯树脂结构的设计、丙烯酸酯改性量、引发剂用量的确定、共聚反应温度的控制、干燥方式，是树脂性能好坏的关键所在，有效控制能使BG-70树脂的分子量分布均匀、降低相对分子量，提高树脂固体份，降低VOC，从而获得理想的涂膜，本发明主要通过以下途径解决。
(1)在基础聚酯树脂中，本发明选择耐候性好的三羟甲基丙烷为多元醇，由三羟甲基丙烷中的-OH与邻苯二甲酸酐、巴豆酸中的-COOH反应，控制基础聚酯树脂的反应深度，降低聚酯树脂的相对分子量，为后期与丙烯酸酯共聚打好基础，并且醇超的-OH可与-NCO基团反应固化成膜；引入巴豆酸为基础聚酯树脂提供-C＝C-，提高反应活性点为后期与丙烯酸酯共聚奠定良好的基础，并且巴豆酸可以调节分子量。
(2)丙烯酸酯改性量直接影响涂膜的防腐性、硬度、干燥时间、抗划伤性、耐候性，通过反复试验选择甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯，软、硬单体搭配，功能性互补，确定丙烯酸酯改性重量百分比为总体系的30～50％，可达到良好的效果。
(3)共聚反应温度直接影响BG-70树脂的分子量分布、相对分子量的大小，通过实验确定130±2℃为最佳的共聚反应温度。
(4)引发剂的用量也影响着BG-70树脂的分子量分布、相对分子量的大小，通过实验确定引发剂重量百分比为总体系的0.3-0.5％，可满足要求。
(5)BG-70树脂中含有三羟甲基丙烷提供的-OH，以及甲基丙烯酸羟乙酯提供的-OH，可与HDI脂肪族聚异氰酸酯提供的-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
钢结构重防腐装饰面漆主要的侧重点是要求涂膜防腐、耐候性佳、保光保色性佳，本发明主要通过以下途径解决。
(1)BG-70树脂具有耐化学腐蚀、耐候性佳、低VOC、易施工等特点，因此本发明用BG-70树脂为主漆成膜物。
(2)选择金红石型钛白粉、中色素碳黑，可提高涂膜的抗老化性。
3、异氰酸酯及OH/NCO当量比的确定
本发明采用耐候性极佳的HDI脂肪族聚异氰酸酯为固化剂。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、采用三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐、巴豆酸为原料合成的聚酯树脂作为共聚基料，使得BG-70树脂具有极佳的耐候性能。
2、采用丙烯酸酯与基础聚酯共聚，使得BG-70树脂兼具极佳的耐候性能和防腐性能。
3、基础聚酯树脂中引入的巴豆酸提供了-C＝C-，可以和丙烯酸酯共聚。
4、丙烯酸酯中采用甲基丙烯酸羟乙酯提供的-OH可与-NCO交联反应。
5、基础聚酯树脂中引入的巴豆酸属于一元酸，可以调节降低基础聚酯树脂的相对分子量，与丙烯酸酯共聚所得BG-70树脂具有高固体份、低VOC的特点。
6、基础聚酯提供的-OH以及丙烯酸酯提供的-OH都可与-NCO交联反应，所以后期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，具有极佳的防腐性及耐候性。
7、采用三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐、巴豆酸为原料合成的聚酯树脂其酯化反应温度低，降低了能耗。
8、合成BG-70树脂所需原料都是工业品，原料易得，合成工艺简单。
9、采用BG-70树脂为成膜物，提高了涂膜的耐候性、防腐性，降低了整个涂料的VOC，达到环境友好型功能性涂料的要求。
10、成漆中选择了耐光性、耐候性、耐腐蚀性极佳的金红石型钛白粉及中色素碳黑作为颜料，提高了涂膜的耐老化及防腐性能。
11、主漆配套固化剂后以无气喷涂设备施工，一次涂膜(干膜)厚度可达60-70μm(达到重防腐涂装厚度要求)，比传统聚氨酯减少1-2次涂装次数，减少劳动强度，减少50-70％的VOC挥发量。
具体实施方式
1、BG-70树脂配方及制备工艺
BG-70树脂配方
BG-70树脂制备工艺
(1)按配方量将组份一中的三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐、巴豆酸、二甲苯(回流)投入反应釜中，关闭反应釜盖，用1-2h升温至170±2℃保持酯化1h，再用1-2h升温至180±2℃保持酯化1h，再用1-2h升温至,200±2℃保持酯化至酸值≤15mgKOH/g(固)，然后降温至100℃以下加入二甲苯①兑稀，得到基础聚酯树脂备用；
(2)按配方量将组份二中的过氧化苯甲酰①、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯投入滴加釜中，混合均匀备用；
(3)将基础聚酯树脂升温至130±2℃时开始滴加步骤(2)备好的混合单体，用4.5-5h滴加完，然后滴加二甲苯②和过氧化苯甲酰②的混合液进行补加，用4.5-5h滴加完，补加完保持1h后测转化率≥99％时降温，过滤出料得BG-70树脂；
2、主漆配方及制备工艺
主漆配方
主漆制备工艺
(1)按配方量将BG-70树脂投入配料罐内，开启搅拌在300-500r/min投入润湿分散剂搅匀，再依次投入有机膨润土、钛白粉、中色素碳黑搅匀，再提升搅拌转速至500-800r/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投入兑稀罐中加入聚酰胺蜡浆，开启搅拌在1000-1500r/min搅拌至温度升至40-50℃搅拌30min，然后调至搅拌转速在500-800r/min用色浆调色到符合要求，再依次投入流平剂、消泡剂、金属催干剂、防浮色发花剂搅匀；
(3)搅匀后用乙酸丁酯调整粘度至90-100KU，用200目振动筛过滤、包装，即得到主漆。
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脂肪族聚异氰酸酯 进口 100％
固化剂的制备工艺
将原包装HDI脂肪族聚异氰酸酯按配比要求，用200目筛网过滤分包。
4、按主漆:固化剂＝6:1配漆测试各项性能，检测结果汇总如下：

Claims (6)

1.一种双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，包括主漆和固化剂，其特征在于，所述的主漆由下列重量份的组分制成：BG-70树脂60-65、润湿分散剂0.3-0.5、有机膨润土0.2-0.4、颜料30-35、助剂1.8-3.2、金属催干剂0.2-0.5、乙酸丁酯3-5；
所述的BG-70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：三羟甲基丙烷30-40、邻苯二甲酸酐30-35、巴豆酸3-5、二甲苯20-30；
组份二的组成原料为：过氧化苯甲酰0.5-0.8、甲基丙烯酸-2-乙基己酯5-10、甲基丙烯酸甲酯25-30、甲基丙烯酸异冰片酯15-20、甲基丙烯酸异丁酯10-15、甲基丙烯酸羟乙酯2-5、二甲苯10-20；
（2）按配方量将组份一中的三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸酐、巴豆酸、配方量二甲苯的10-15% 投入反应釜中，关闭反应釜盖，用1-2h升温至170±2℃保温反应50-60分钟，再用1-2h升温至180±2℃保温反应50-60分钟，再用1-2h升温至200±2℃保持酯化至酸值≤15mgKOH/g，然后降温至100℃以下投入余下的二甲苯，得到基础聚酯树脂备用；
（3）按配方量将组份二中的70-80%的过氧化苯甲酰、甲基丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸羟乙酯投入滴加釜中，混合均匀，得混合单体；
（4）将步骤（2）制得的基础聚酯树脂升温至130±2℃时开始滴加混合单体，用4.5-5h滴加完，然后滴加剩余的过氧化苯甲酰和二甲苯的混合溶液，用4.5-5h滴加完，滴加完保持60-70分钟，测转化率≥99%时降温，过滤出料得BG-70树脂。
2.根据权利要求1所述的双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，其特征在于：所述颜料为金红石型钛白粉、中色素碳黑，二者的重量比为30-32: 0.5-0.7。
3.根据权利要求1所述的双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，其特征在于：所述助剂选流平剂、消泡剂、防浮色发花剂、聚酰胺蜡浆中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，其特征在于：所述的固化剂为HDI脂肪族聚异氰酸酯；OH/NCO=1-1.2，所述的固化剂的用量为主漆的17%。
5.根据权利要求1所述的双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，其特征在于：所述的润湿分散剂为byk130润湿分散剂。
6.根据权利要求1所述的双组份高固体份钢结构重防腐装饰面漆，其特征在于：所述的金属催干剂为二月桂酸二丁基锡。
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