CN107746610A - 一种高铁、机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高铁、机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子及制备方法，该不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子是由A组分和B组分组成，A组分由自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂、钛白粉、触变剂、分散剂、复合稳定剂、复合催干剂、粘度调节剂、表面封闭剂、滑石粉、功能性填料组成。B组分由抗氧化着色剂、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、气相二氧化硅、乙烯基酰胺类官能聚合物组成。本不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子无任何刺激性气味，附着力优异，干性好，使用时间长，柔韧性好，耐冲击性能好，适于高铁、机车大面积施工；它是一种不含苯乙烯的环境友好型不饱和聚酯腻子；是一种适用于高铁、机车的高性能替代传统腻子的环保打底材料。

Description

一种高铁、机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子

技术领域

本发明涉及一种高铁、机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子，属涂料领域，具体是一种适用于高速铁路机车的高性能打底材料，它是一种不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子及制备方法。

背景技术

我国于80年代起引进了日本、德国、美国等国外的不饱和聚酯腻子(市场上称作原子灰)。到现在近三十来年，国内各省均有自己研制的“原子灰”，其性能大同小异、品种品牌各异，目前广泛用于机车车辆、汽车、电机等制造行业。

综观市场上，不论国内国外生产的不饱和聚酯腻子(原子灰)之类产品，都必须经由不饱和聚酯树脂树脂为基料。这种基料含有30-40％苯乙烯、甲基苯乙烯或其它苯的乙烯基衍生物、丙烯酸酯类等传统常用单体。该类不饱和聚酯腻子，在应用(嵌填涂装)中总是有未能反应残留挥发至空气中，尤其高温季节的施工现场会刺鼻、刺眼、刺激咽喉、皮肤，严重影响操作工人的身体健康。2011年6月10日美国卫生和公共服务部门(HHS)以及国家环境卫生科学研究所(NIEHS)公布的第12期《致癌物报告》，公布苯乙烯将成为美国新增的致癌物质，2016年已被加州环境健康危害评估办公室(OEHHA)正式作为致癌物列入加州65清单。而且根据《工业企业设计卫生标准(TJ36-79)》，生产环境空气中的苯乙烯最高容许浓度是40mg/m³,,居住区大气中苯乙烯的最高容许浓度为每立方米0.01毫克。因此市场迫切希望出现一种不含苯乙烯等传统活性稀释剂的高性能环境友好型的腻子产品。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种高铁、机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子。

本发明的技术方案：一种高铁、机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子，其特征在于所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子由以下配方和制备方法制成：

一、所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的配方由A组分和B组分两部份构成：

①所述的A组分的各原料的质量比为：

自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂30～45份；

上述各组份两端点之间任意取值；

其中，

A组分中的触变剂为气相二氧化硅，或有机膨润土；

分散剂为SRE-4010-100、BYK W-966、BYK W-980和BYK JS-V966中的任意一种，或二种，或二种以上的混合物；

复合稳定剂为对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、四氯苯醌、联苯醌和对羟基苯甲醚中的任意二种，或二种以上的混合物；

表面封闭剂为国内江门树脂厂生产的氨酯油树脂，牌号为PJ4607A，或德国Worlée公司生产的高含固量的低粘度改性氨酯油树脂，牌号为W`Kyd V 5241U，或上述二种的混合物。复合催干剂为环烷酸铜、异辛酸钴、异辛酸锌和异辛酸铈中的二种或二种以上的混合物：

粘度调节剂为丙二醇或丙三醇；

功能性填料为纳米玻璃纤维粉；

自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂是采用丙二醇、一缩二乙二醇、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、抗氧剂BHT、对苯二酚、改性剂和活性稀释剂制成：其中，

改性剂是采用常州天马集团有限公司生产的富马酸环氧乙烯基酯固体粉末状树脂PB-713作为改性剂；

活性稀释剂是采用一种替代苯乙烯等传统活性稀释剂的自制新单体作为稀释剂；即新单体是选用一系列乙氧基化或丙氧基化的二至四官丙烯酸酯，经聚合反应，控制生成物的分子量在226-2500的具有4至12官能团的低聚物，即为自制新单体；

所述的A组分中的自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂组分的各原料的质量比为：

上述各组份两端点之间任意取值；

②所述的B组分各原料的质量比为：

过氧化甲乙酮10～30份，过氧化环己酮10～30份，

抗氧化着色剂1～6份，气相二氧化硅0.1～0.5份，

乙烯基酰胺类官能聚合物0.1～0.5份，

上述各组份两端点之间任意取值；

其中，B组分中的乙烯基酰胺类官能聚合物为乙烯基吡咯烷酮，或吡咯烷酮；

二、所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的制备方法包括以下步骤：

(1)所述的A组分中的自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂的制备：

①首先，按自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂的各原料的质量比，将丙二醇、一缩二乙二醇、顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐四种原料的配方量以及配方量一半的抗氧剂BHT和配方量一半的对苯二酚二种原料一起投入反应釜中；

②逐步升温到140℃，直至固体熔融，然后升温至180-185℃，将部分水排去，进行保温反应，至酸值小于90mgKOH/g时，再将剩余配方量的抗氧剂BHT和对苯二酚和按质量配比的PB-713一起投入反应釜中后，升温至190-195℃，直至酸值小于或等于40mgKOH/g时，真空压力控制在-0.07MPa排水20min；

③降温到120℃，逐渐加入自制新单体进行稀释，搅拌均匀即得自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂；

(2)所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的制备：

①按A组分中的质量比，将自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂和钛白粉投入高速分散机中，在1000-1200r/min的条件下混合均匀，得到无明显颗粒的粗悬浮液；

②将上述粗悬浮液输送至砂磨机中研磨至细度≤20微米,得到钛白浆；

③将钛白浆输送至分散缸中，然后按上述质量配比加入触变剂、分散剂、复合稳定剂、复合催干剂、粘度调节剂、表面封闭剂、滑石粉和功能性填料进行高速搅拌分散，至形成稠度适宜的均匀膏状体，即得到不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的A组分；

④按B组分中的质量比，将过氧化甲乙酮、过氧化环己酮和乙烯基酰胺类官能聚合物三种原料投入分散缸中进行低速搅拌，分散均匀后，得到预分散体，然后按上述质量配比加入抗氧化着色剂和气相二氧化硅二种原料，进行高速搅拌，即高速分散至形成稠度适宜的均匀膏状体,即得到不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的B组分；

⑤将A组分与B组分按照100:5的质量配比充分混合均匀；即得到适用于高铁、机车用的高性能打底的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子。

所述的A组分中的表面封闭剂为德国Worlée公司生产的高含固量涂装体系的低粘度改性氨酯油树脂，牌号为W`Kyd V 5241U。

所述的A组分中的表面封闭剂为国内江门树脂厂生产的氨酯油树脂，牌号为PJ4607A和德国Worlée公司生产的高含固量的低粘度改性氨酯油树脂，牌号为W`Kyd V5241U组成的混合物。

通过上述制备方法得到高铁机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子。本发明采用了自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂作为主基料，即通过采用常州天马集团有限公司生产的富马酸环氧乙烯基酯树脂固体粉末状树脂PB-713作为改性剂，采用一种替代苯乙烯等传统活性稀释剂的自制新单体作为稀释剂，赋予了腻子优良的干性、附着力以及解决了施工无刺激性气味，保障施工工人的健康；本发明首次将低粘度改性氨酯油树脂作为表面封闭剂应用于腻子中，显著降低了干固过程中“氧阻聚”的现象；复合催干剂的使用，保证了腻子低温高湿等极端条件下4h干燥的要求；复合稳定剂的配伍，可保证腻子的施工时间，使得该腻子特别适用于高铁、机车的大面积施工；本发明是一种无任何刺激性气味，附着力优异，干性好，使用时间长，柔韧性好，耐冲击性能好，适于大面积施工的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子。

本不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子通过湖南省轨道交通高分子材料及制品质量监督检验中心和中车株洲电力机车研究所有限公司新材料检测中心的检验；检验报告的结论为：

(1)产品质量达到TB/T 2393-2001《铁路机车车辆用腻子技术条件》的要求。

(2)产品未检出危险化学品苯乙烯，按照国家安全生产监督总局公告《危险化学品目录》(2015版)规定：含易燃溶剂的合成树脂、油漆、辅助材料、涂料等制品(闭杯闪点≤60℃)的按照危险化学品管理，本不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子闪点(闭杯)为85.8℃，已不是危险化学品，大大提高了产品在生产、储存、运输和施工过程中的安全性。

(3)产品的挥发性有机物(VOC)含量为27g/L，大大低于TB/T3139《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》中规定VOC≤600g/L的规定，比目前国内最高标准的环保认证——中国绿色十环认证标准中规定的涂料VOC≤80g/L的限值还低。另重金属汞、镉、铅、铬的含量也大大低于GB 18151-2009所要求的限值。

本不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子经在中车株洲电力机车有限公司的八台高铁机车上涂装，施工过程中无任何刺激性气味，环保综合性能好，深受用户单位的好评和施工人员的欢迎。希望尽快定型生产、以取代传统不饱和聚酯腻子。

综上所述，本发明是由A组分和B组分组成，A组分由自制不饱和改性聚酯树脂、钛白粉、触变剂、分散剂、复合稳定剂、复合催干剂、粘度调节剂、表面封闭剂、滑石粉、功能性填料组成。B组分由抗氧化着色剂、过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、气相二氧化硅、乙烯基酰胺类官能聚合物组成。本不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子无任何刺激性气味，附着力优异，干性好，使用时间长，柔韧性好，耐冲击性能好，适于高铁、机车等大面积施工；它是一种环保不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子；是一种适用于高铁、机车的替代传统腻子的高性能环保打底材料。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图工艺流程图。

具体实施方式

参考附图，一种高铁、机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子，其特征在于所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子由以下配方和制备方法制成：

一、所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的配方由A组分和B组分两部份构成：

①所述的A组分的各原料的质量比为：

自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂30～45份；

上述各组份两端点之间任意取值；

其中，

A组分中的触变剂为气相二氧化硅，或有机膨润土；

分散剂为SRE-4010-100、BYK W-966、BYK W-980和BYK JS-V966中的任意一种，或二种，或二种以上的混合物；

复合稳定剂为对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、四氯苯醌、联苯醌和对羟基苯甲醚中的任意二种，或二种以上的混合物；

表面封闭剂为国内江门树脂厂生产的氨酯油树脂，牌号为PJ4607A；

复合催干剂为环烷酸铜、异辛酸钴、异辛酸锌和异辛酸铈中的二种或二种以上的混合物：

粘度调节剂为丙二醇或丙三醇；

功能性填料为纳米玻璃纤维粉；

自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂是采用丙二醇、一缩二乙二醇、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、抗氧剂BHT、对苯二酚、改性剂和稀释剂制成：其中，

改性剂是采用常州天马集团有限公司生产的富马酸环氧乙烯基酯固体粉末状树脂PB-713作为改性剂；

稀释剂是采用一种替代苯乙烯等传统活性稀释剂的自制新单体作为稀释剂；即新单体是选用一系列乙氧基化或丙氧基化的二至四官丙烯酸酯，经聚合反应，控制生成物的分子量在226-2500的具有4至12官能团的低聚物，即为自制新单体；

所述的A组分中的自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂组分的各原料的质量比为：

上述各组份两端点之间任意取值；

②所述的B组分各原料的质量比为：

过氧化甲乙酮10～30份，过氧化环己酮10～30份，

抗氧化着色剂1～6份，气相二氧化硅0.1～0.5份，

乙烯基酰胺类官能聚合物0.1～0.5份，

上述各组份两端点之间任意取值；

其中，B组分中的乙烯基酰胺类官能聚合物为乙烯基吡咯烷酮，或吡咯烷酮；

二、所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的制备方法包括以下步骤：

(1)所述的A组分中的自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂的制备：

①首先，按自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂的各原料的质量比，将丙二醇、一缩二乙二醇、顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐四种原料的配方量以及配方量一半的抗氧剂BHT和配方量一半的对苯二酚二种原料一起投入反应釜中；

②逐步升温到140℃，直至固体熔融，然后升温至180-185℃，将部分水排去，进行保温反应，至酸值小于90mgKOH/g时，再将剩余配方量的抗氧剂BHT和对苯二酚和按质量配比的PB-713一起投入反应釜中后，升温至190-195℃，直至酸值小于或等于40mgKOH/g时，真空压力控制在-0.07MPa排水20min；

③降温到120℃，逐渐加入自制新单体进行稀释，搅拌均匀即得自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂；

(2)所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的制备：

①按A组分中的质量比，将自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂和钛白粉投入高速分散机中，在1000-1200r/min的条件下混合均匀，得到无明显颗粒的粗悬浮液；

②将上述粗悬浮液输送至砂磨机中研磨至细度≤20微米,得到钛白浆；

③将钛白浆输送至分散缸中，然后按上述质量配比加入触变剂、分散剂、复合稳定剂、复合催干剂、粘度调节剂、表面封闭剂、滑石粉和功能性填料进行高速搅拌分散，至形成稠度适宜的均匀膏状体，即得到不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的A组分；

④按B组分中的质量比，将过氧化甲乙酮、过氧化环己酮和乙烯基酰胺类官能聚合物三种原料投入分散缸中进行低速搅拌，分散均匀后，得到预分散体，然后按上述质量配比加入抗氧化着色剂和气相二氧化硅二种原料，进行高速搅拌，即高速分散至形成稠度适宜的均匀膏状体,即得到不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的B组分；

⑤将A组分与B组分按照100:5的质量配比充分混合均匀；即得到适用于高速铁路机车用的高性能打底的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子。

所述的一种高铁、机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子，其特征在于所述的A组分中的表面封闭剂为国内江门树脂厂生产的氨酯油树脂，牌号为PJ4607A和德国Worlée公司生产的高含固量的低粘度改性氨酯油树脂，牌号为W`Kyd V 5241U组成的混合物。

通过上述制备方法得到高铁机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子。

以下给出本发明的具体实施列：

实例一：

A组分配方：自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂32份、钛白粉3份、触变剂6份、分散剂0.8份、复合稳定剂0.2份、复合催干剂2份、粘度调节剂6份、表面封闭剂8份、滑石粉36份、功能性填料6份。

B组分配方：抗氧化着色剂3份、过氧化甲乙酮20份、过氧化环己酮20份、气相二氧化硅0.4份、乙烯基吡咯烷酮0.2份。

(1)将配方量自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂、钛白粉投入高速分散机中，在1000-1200r/min的条件下混合均匀，得到无明显颗粒的粗悬浮液；

(2)将上述粗悬浮液输送至砂磨机中研磨至细度≤20微米,得到钛白浆；

(3)将钛白浆输送至分散缸中，然后按上述配方A组分中的质量比加入触变剂、分散剂、复合稳定剂、复合催干剂、粘度调节剂、表面封闭剂、滑石粉和功能性填料进行高速搅拌分散，至形成稠度适宜的均匀膏状体，即得到不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的A组分；

(4)按上述配方B组分中的质量比，将过氧化甲乙酮、过氧化环己酮、乙烯基酰胺类官能聚合物于分散缸中进行低速搅拌，分散均匀后，得到预分散体，然后按上述质量配比加入抗氧化着色剂和气相二氧化硅，进行高速搅拌，即高速分散至形成稠度适宜的均匀膏状体,即得不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的B组分；

(5)所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的使用方法是：将上述制备好的A组分和B组分按照100：5质量比配比混合均匀即得一种适用于高速铁路机车的高性能打底材料不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子。

实例二：

实例二与实例一不同之处在于A组分的配比；而B组分配比及A、B组分的制备方法及工艺与实施例一相同。

A组分配方：自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂38份、钛白粉4份、触变剂4份、分散剂1.6份、复合稳定剂0.4份、复合催干剂3份、粘度调节剂2份、表面封闭剂4份、滑石粉40份、功能性填料3份。

实例三：

实例三与实施例一不同之处在于A组分的配比；而B组分配比及A、B组分的制备方法及工艺与实施例一相同。

A组分配方：自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂44份、钛白粉2份、触变剂3份、分散剂1.4份、复合稳定剂0.6份、复合催干剂2份、粘度调节剂2份、表面封闭剂3份、滑石粉38份、功能性填料4份。

将上述实例中的A组分与B组分按照100:5的质量配比充分混合均匀；即得到适用于高速铁路机车用的高性能打底的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子。

Claims (3)

1.一种高铁、机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子，其特征在于所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子由以下配方和制备方法制成：

一、所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的配方由A组分和B组分两部份构成：

①所述的A组分的各原料的质量比为：

自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂30～45份；

上述各组份两端点之间任意取值；

其中，

A组分中的触变剂为气相二氧化硅，或有机膨润土；

分散剂为SRE-4010-100、BYK W-966、BYK W-980和BYK JS-V966中的任意一种，或二种，或二种以上的混合物；

复合稳定剂为对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、四氯苯醌、联苯醌和对羟基苯甲醚中的任意二种，或二种以上的混合物；

表面封闭剂为国内江门树脂厂生产的氨酯油树脂，牌号为PJ4607A，或德国Worlée公司生产的高含固量的低粘度改性氨酯油树脂，牌号为W`Kyd V 5241 U，或上述两种的混合物。

复合催干剂为环烷酸铜、异辛酸钴、异辛酸锌和异辛酸铈中的二种或二种以上的混合物：

粘度调节剂为丙二醇或丙三醇；

功能性填料为纳米玻璃纤维粉；

自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂是采用丙二醇、一缩二乙二醇、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、抗氧剂BHT、对苯二酚、改性剂和活性稀释剂制成：其中，

改性剂是采用常州天马集团有限公司生产的富马酸环氧乙烯基酯固体粉末状树脂PB-713作为改性剂；

活性稀释剂是采用一种替代苯乙烯等传统活性稀释剂的自制新单体作为稀释剂；即新单体是选用一系列乙氧基化或丙氧基化的二至四官丙烯酸酯，经聚合反应，控制生成物的分子量在226-2500的具有4至12官能团的低聚物，即为自制新单体；

所述的A组分中的自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂组分的各原料的质量比为：

上述各组份两端点之间任意取值；

②所述的B组分各原料的质量比为：

过氧化甲乙酮10～30份，过氧化环己酮10～30份，

抗氧化着色剂1～6份，气相二氧化硅0.1～0.5份，

乙烯基酰胺类官能聚合物0.1～0.5份，

上述各组份两端点之间任意取值；

其中，B组分中的乙烯基酰胺类官能聚合物为乙烯基吡咯烷酮，或吡咯烷酮；

二、所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的制备方法包括以下步骤：

(1)所述的A组分中的自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂的制备：

①首先，按自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂的各原料的质量比，将丙二醇、一缩二乙二醇、顺丁烯二酸酐和邻苯二甲酸酐四种原料的配方量以及配方量一半的抗氧剂BHT和配方量一半的对苯二酚二种原料一起投入反应釜中；

②逐步升温到140℃，直至固体熔融，然后升温至180-185℃，将部分水排去，进行保温反应，至酸值小于90mgKOH/g时，再将剩余配方量的抗氧剂BHT和对苯二酚和按质量配比的PB-713一起投入反应釜中后，升温至190-195℃，直至酸值小于或等于40mgKOH/g时，真空压力控制在-0.07MPa排水20min；

③降温到120℃，逐渐加入自制新单体进行稀释，搅拌均匀即得自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂；

(2)所述的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的制备：

①按A组分中的质量比，将自制不含苯乙烯的不饱和聚酯树脂和钛白粉投入高速分散机中，在1000-1200r/min的条件下分散均匀，得到无明显颗粒的粗悬浮液；

②将上述粗悬浮液输送至砂磨机中研磨，至细度≤20微米,得到钛白浆；

③将钛白浆输送至分散缸中，然后按上述质量配比加入触变剂、分散剂、复合稳定剂、复合催干剂、粘度调节剂、表面封闭剂、滑石粉和功能性填料进行高速搅拌分散，至形成稠度适宜的均匀膏状体，即得到不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的A组分；

④按B组分中的质量比，将过氧化甲乙酮、过氧化环己酮和乙烯基酰胺类官能聚合物三种原料投入分散缸中进行低速搅拌，分散均匀后，得到预分散体，然后按上述质量配比加入抗氧化着色剂和气相二氧化硅二种原料，进行高速搅拌，即高速分散至形成稠度适宜的均匀膏状体,即得到不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子的B组分；

⑤将A组分与B组分按照100:5的质量配比充分混合均匀；即得到适用于高铁、机车用的高性能打底的不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子。

2.如权利要求1所述的一种高铁、机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子，其特征在于所述的A组分中的表面封闭剂为国内江门树脂厂生产的氨酯油树脂，牌号为PJ4607A，或德国Worlée公司生产的高含固量的低粘度改性氨酯油树脂，牌号为W`Kyd V 5241 U，或上述二种的混合物。

3.如权利要求1所述的方法制备的高铁、机车用不含苯乙烯的不饱和聚酯腻子。