CN108559391B - 一种聚天门冬氨酸酯面漆及其制备方法和应用 - Google Patents

一种聚天门冬氨酸酯面漆及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚天门冬氨酸酯面漆及其制备方法，首先对玻璃鳞片进行接枝改性，以增强玻璃鳞片和树脂的界面黏结力，同时改善玻璃鳞片容易团聚的问题。将改性后的玻璃鳞片加入到树脂中，能够提高玻璃鳞片与树脂的粘结力，使固化后的膜层形成坚实的整体膜，制得一种耐候性好、机械性能优良、耐酸碱、耐老化、耐腐蚀以及施工性能好的聚天门冬氨酸酯面漆。

Description

一种聚天门冬氨酸酯面漆及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于化工涂装领域，特别涉及一种聚天门冬氨酸酯面漆及其制备方法和应用。
背景技术
聚(脲)氨酯涂料是随着聚(脲)氨酯合成化学的发展及聚(脲)氨酯材料的广泛应用而迅速发展起来的，随着我国国民经济和基本建设的持续快速发展，国家重点和大型工程对长期使用方面的要求也越来越高，既要求涂料具有优异的耐候性、良好的耐酸碱盐腐蚀性和耐磨性，又必须具有良好的装饰性和施工性。
目前，市面上的双组分脂肪族聚氨酯涂料，常温固化交联慢且易受环境的影响，需要添加适量的重金属催干剂，不仅造成施工地域和季节的局限性，且不利于涂层的长期耐候性。
聚天门冬氨酸酯(PAE)聚脲是近年来继芳香族、脂肪族聚脲后发展起来的一种新型脂肪族、慢反应、可调控的聚脲材料，被称为第三代聚脲。聚天门冬氨酸酯涂料与传统的聚氨酯涂料相比，其主体树脂聚天门冬氨酸酯为仲氨基二胺，反应速度更快，易于实现厚涂、减少施工时间和次数，且性能优异；但在使用过程中由于反应速度过快，表面效果较差，对底基材料的浸润性不好，附着力低，且热收缩率大；同时耐老化性能差，装饰性能差。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题：本发明提供了一种环保、耐候性好、机械性能优良、耐酸碱、耐老化、耐腐蚀以及施工性能好的聚天门冬氨酸酯面漆及其制备方法。
本发明的聚天门冬氨酸酯面漆，由A组份和B组份组成；其中，A组份按质量份数其组成包括：脂肪族聚异氰酸酯三聚体10～30份，弹性异氰酸酯固化剂65～90份；
B组份按质量份数其组成包括：聚天门冬氨酸酯20～60份，聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片5～10份，颜料30～40份，防沉剂1～5份，分散剂0.5～3份，消泡剂1～3份，流平剂0.2～2份，紫外线吸收剂2～5份，消光粉3～8份。
作为优选，所述弹性异氰酸酯固化剂为聚醚型异氰酸酯预聚体。
作为优选，所述脂肪族聚异氰酸酯三聚体为六次甲基二异氰酸酯三聚体。
作为优选，所述的聚天门冬氨酸酯树脂为拜耳NH1520或NH1420；所述颜料为磷酸锌、三聚磷酸铝或云母氧化铁中的一种或两种以上的混合物。
本发明还提供了一种聚天门冬氨酸酯面漆的制备方法，具体工艺步骤如下：
(1)将脂肪族聚异氰酸酯三聚体和弹性异氰酸酯固化剂加入搅拌缸中，以300-500r/min的搅拌速度分散20min以上，得A组分；
(2)聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片
①将玻璃鳞片和硅烷偶联剂加入到容器中，在室温下机械搅拌10～20分钟，得到经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片。其中，硅烷偶联剂的用量为玻璃鳞片质量的1％～2％。
硅烷偶联剂分子中含硅烷氧基，同时含有碳碳不饱和双键，由于体系存有微量水份，使硅烷氧基水解成硅羟基后与玻璃鳞片表面羟基进行缩合，引入双键从而可以实现苯乙烯在纳米粒子表面接枝包覆。
②将经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片，蒸馏水，乙醇混合均匀后超声振荡30～35分钟，倒入500mL三口烧瓶内，控制搅拌速度450～500rpm；将苯乙烯，AIBN混合均匀后一次性倒入上述三口烧瓶内，氮气保护，控温60～65℃下反应24h。结束后离心分离，烘干得聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片。
其中，硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片，蒸馏水和乙醇的质量比为：1:5～10:80～90；苯乙烯与AIBN的质量比为：100:1～3；硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片与苯乙烯的质量比为1～2:10。
选择玻璃鳞片作为涂料的填充剂是由于涂料中的玻璃鳞片具有鱼鳞效应，成千上万的鳞片交错排列，形成涂层内复杂曲折的渗透扩散途径，使得腐蚀介质的扩散路线变得相当曲折，很难到达基材，大大延长了腐蚀性介质在涂膜中的扩散路径，从而有效延缓了腐蚀介质对基底材料的腐蚀。且玻璃鳞片的加入还能减小涂膜固化的收缩应力和膨胀系数，使防蚀层的微裂纹、微孔大大减少，并形成防止介质扩散的屏障，提高涂膜的抗渗性能。但玻璃鳞片为高极性物质，它与树脂的界面黏结强度低，一般需要用偶联剂对玻璃鳞片进行处理，但是简单的偶联剂处理玻璃鳞片还存在易发生团聚，不利于其在涂料中的分散的问题。因此，本发明进一步采用聚苯乙烯对玻璃鳞片进行接枝改性，增强了玻璃鳞片和树脂的界面黏结力，同时改善了玻璃鳞片容易团聚的问题，提高了其在涂料中的分散性。
(3)B组分的制备
①将聚天门冬氨酸树脂、聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片、颜料、水性分散剂、消泡剂、防沉剂混合均匀；
②将混合均匀的物料进行研磨，控制物料的细度≤15μm；
③向步骤②中所得的浆料中加入流平剂、光稳定剂、紫外线吸收剂和消光粉，继续混合均匀得到B组分；
(4)使用时，将甲、乙组份按1∶1～1∶3的重量比混合，充分混合均匀即可施工。
本发明的有益效果：通过对玻璃鳞片进行接枝改性，增强了玻璃鳞片和树脂的界面黏结力，同时改善了玻璃鳞片容易团聚的问题，提高了其在涂料中的分散性。将改性后的玻璃鳞片加入到树脂中，能够提高玻璃鳞片与树脂的粘结力，使固化后的膜层形成坚实的整体膜，制得一种耐候性好、机械性能优良、耐酸碱、耐老化、耐腐蚀以及施工性能好的聚天门冬氨酸酯面漆。
具体实施方式
实施例1
(1)将85份弹性异氰酸酯固化剂，与15份脂肪族聚异氰酸酯三聚体混合均匀后制得A组分。
(2)聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片
①将100份玻璃鳞片和1份硅烷偶联剂加入到容器中，在室温下机械搅拌15分钟，得到经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片。
②将1份经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片，10份蒸馏水和90份乙醇混合均匀后超声振荡30分钟，倒入500mL三口烧瓶内，控制搅拌速度450rpm；将10份苯乙烯和2份AIBN混合均匀后一次性倒入上述三口烧瓶内，氮气保护，控温60℃下反应24h。结束后离心分离，烘干得聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片。
(3)B组分的制备
①将30份的聚天门冬氨酸树脂、10份聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片、30份磷酸锌，1份水性分散剂、1份消泡剂、1份防沉剂混合均匀；
②将混合均匀的物料进行研磨，控制物料的细度≤15μm；
③向步骤②中所得的浆料中加入1份流平剂、2份紫外线吸收剂和3份消光粉，继续混合均匀得到B组分；
(4)使用时，将甲、乙组份按1∶1的重量比充分混合均匀即可施工。
实施例2
(1)将70份弹性异氰酸酯固化剂，与30份脂肪族聚异氰酸酯三聚体混合均匀后制得A组分。
(2)聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片
①将100份玻璃鳞片和1份硅烷偶联剂加入到容器中，在室温下机械搅拌15分钟，得到经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片。
②将1份经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片，10份蒸馏水和90份乙醇混合均匀后超声振荡30分钟，倒入500mL三口烧瓶内，控制搅拌速度450rpm；将10份苯乙烯和2份AIBN混合均匀后一次性倒入上述三口烧瓶内，氮气保护，控温60℃下反应24h。结束后离心分离，烘干得聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片。
(3)B组分的制备
①将50份的聚天门冬氨酸树脂、8份聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片、30份三聚磷酸铝，1份水性分散剂、1份消泡剂、1份防沉剂混合均匀；
②将混合均匀的物料进行研磨，控制物料的细度≤15μm；
③向步骤②中所得的浆料中加入1份流平剂、2份紫外线吸收剂和3份消光粉，继续混合均匀得到B组分；
(4)使用时，将甲、乙组份按1∶1的重量比充分混合均匀即可施工。
实施例3
(1)将70份弹性异氰酸酯固化剂，与30份脂肪族聚异氰酸酯三聚体混合均匀后制得A组分。
(2)聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片
①将100份玻璃鳞片和1份硅烷偶联剂加入到容器中，在室温下机械搅拌15分钟，得到经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片。
②将1份经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片，10份蒸馏水和90份乙醇混合均匀后超声振荡35分钟，倒入500mL三口烧瓶内，控制搅拌速度500rpm；将10份苯乙烯和2份AIBN混合均匀后一次性倒入上述三口烧瓶内，氮气保护，控温60℃下反应24h。结束后离心分离，烘干得聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片。
(3)B组分的制备
①将60份的聚天门冬氨酸树脂、10份聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片、30份三聚磷酸铝，1份水性分散剂、1份消泡剂、1份防沉剂混合均匀；
②将混合均匀的物料进行研磨，控制物料的细度≤15μm；
③向步骤②中所得的浆料中加入1份流平剂、2份紫外线吸收剂和3份消光粉，继续混合均匀得到B组分；
(4)使用时，将甲、乙组份按1∶1的重量比充分混合均匀即可施工。
实施例4
(1)将70份弹性异氰酸酯固化剂，与30份脂肪族聚异氰酸酯三聚体混合均匀后制得A组分。
(2)聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片
①将100份玻璃鳞片和1.5份硅烷偶联剂加入到容器中，在室温下机械搅拌15分钟，得到经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片。
②将2份经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片，10份蒸馏水和90份乙醇混合均匀后超声振荡30分钟，倒入500mL三口烧瓶内，控制搅拌速度450rpm；将10份苯乙烯和2份AIBN混合均匀后一次性倒入上述三口烧瓶内，氮气保护，控温60℃下反应24h。结束后离心分离，烘干得聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片。
(3)B组分的制备
①将50份的聚天门冬氨酸树脂、8份聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片、30份三聚磷酸铝，1份水性分散剂、1份消泡剂、1份防沉剂混合均匀；
②将混合均匀的物料进行研磨，控制物料的细度≤15μm；
③向步骤②中所得的浆料中加入1份流平剂、2份紫外线吸收剂和3份消光粉，继续混合均匀得到B组分；
(4)使用时，将甲、乙组份按1∶1的重量比充分混合均匀即可施工。
对比实施例1
(1)将70份弹性异氰酸酯固化剂，与30份脂肪族聚异氰酸酯三聚体混合均匀后制得A组分。
(2)硅烷偶联剂处理玻璃鳞片
将玻璃鳞片和用量为玻璃鳞片质量1％的硅烷偶联剂加入到容器中，在室温下机械搅拌15分钟，得到经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片。
(3)B组分的制备
①将50份的聚天门冬氨酸树脂、8份硅烷偶联剂处理玻璃鳞片、30份三聚磷酸铝，1份水性分散剂、1份消泡剂、1份防沉剂混合均匀；
②将混合均匀的物料进行研磨，控制物料的细度≤15μm；
③向步骤②中所得的浆料中加入1份流平剂、2份紫外线吸收剂和3份消光粉，继续混合均匀得到B组分；
(4)使用时，将甲、乙组份按1∶1的重量比充分混合均匀即可施工。
对比实施例2
(1)将70份弹性异氰酸酯固化剂，与30份脂肪族聚异氰酸酯三聚体混合均匀后制得A组分。
(2)B组分的制备
①将50份的聚天门冬氨酸树脂、8份玻璃鳞片、30份三聚磷酸铝，1份水性分散剂、1份消泡剂、1份防沉剂混合均匀；
②将混合均匀的物料进行研磨，控制物料的细度≤15μm；
③向步骤②中所得的浆料中加入1份流平剂、2份紫外线吸收剂和3份消光粉，继续混合均匀得到B组分；
(3)使用时，将甲、乙组份按1∶1的重量比充分混合均匀即可施工。
本发明实施例和对比实施例制得的涂料的性能见表1
表1
Figure BDA0001635183860000081

Claims (5)

1.一种聚天门冬氨酸酯面漆，由A组份和B组份组成，其特征在于：所述A组份按质量份数其组成包括：脂肪族聚异氰酸酯三聚体10～30份，弹性异氰酸酯固化剂65～90份；B组份按质量份数其组成包括：聚天门冬氨酸酯20～60份，聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片5～10份，颜料30～40份，防沉剂1～5份，水性分散剂0.5～3份，消泡剂1～3份，流平剂0.2～2份，紫外线吸收剂2～5份，消光粉3～8份；
所述的聚天门冬氨酸酯面漆的制备方法具体工艺如下：
(1)将脂肪族聚异氰酸酯三聚体和弹性异氰酸酯固化剂加入搅拌缸中，以300-500r/min的搅拌速度分散20min以上，得A组份；
(2)制备聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片；
(3)B组份的制备
①将聚天门冬氨酸酯、聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片、颜料、水性分散剂、消泡剂、防沉剂混合均匀；
②将混合均匀的物料进行研磨，控制物料的细度≤15μm；
③向步骤②中所得的浆料中加入流平剂、紫外线吸收剂和消光粉，继续混合均匀得到B组份；
(4)使用时将A组份和B组份按比例充分混合均匀即可施工；
所述聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片的制备方法为：
1)将玻璃鳞片和硅烷偶联剂加入到容器中，在室温下机械搅拌10～20分钟，得到经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片；
硅烷偶联剂的用量为玻璃鳞片质量的1％～2％；
2)将经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片、蒸馏水、乙醇混合均匀后超声振荡30～35分钟，倒入500mL三口烧瓶内，控制搅拌速度450～500rpm；将苯乙烯、AIBN混合均匀后一次性倒入上述三口烧瓶内，氮气保护，控温60～65℃下反应24h，结束后离心分离，烘干得聚苯乙烯接枝改性玻璃鳞片；
经硅烷偶联剂处理的玻璃鳞片、蒸馏水和乙醇的质量比为1:5～10:80～90；
苯乙烯与AIBN的质量比为100:1～3。
2.如权利要求1所述的聚天门冬氨酸酯面漆，其特征在于：所述弹性异氰酸酯固化剂为聚醚型异氰酸酯预聚体。
3.如权利要求1所述的聚天门冬氨酸酯面漆，其特征在于：所述脂肪族聚异氰酸酯三聚体为六次甲基二异氰酸酯三聚体。
4.如权利要求1所述的聚天门冬氨酸酯面漆，其特征在于：所述聚天门冬氨酸酯为拜耳NH1520或NH1420；所述颜料为磷酸锌、三聚磷酸铝或云母氧化铁中的一种或两种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的聚天门冬氨酸酯面漆，其特征在于：步骤(4)所述A组份和B组份混合的重量比为1∶1～1∶3。
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