CN108912995B - 一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆及其制备方法 - Google Patents

一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆及其制备方法。该防腐面漆包括A组分和B组分；A组分包括：20‑40份水性聚氨酯分散体、10‑20份丙烯酸乳液、10‑20份水、0.2‑1.5份流平剂、10‑20份颜料、10‑30份填料、0.2‑1份增稠剂、0.2‑0.4份消泡剂、0.5‑5份成膜助剂、0.3‑1份润湿剂、1‑2份硅烷偶联剂、0.5‑2份蜡助剂和1‑3份防腐防锈微胶囊；B组分包括：50‑65份水性异氰酸酯和溶剂25‑40份；其中，所述防腐防锈微胶囊以三聚氰胺和甲醛为原料制作壁材，以抗坏血酸、防腐剂和乙醇为原料制作芯材，该面漆具有长效的防腐防锈效果。

Description

一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆及其制备方法。
背景技术
双组分聚氨酯漆具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优越性能，广泛作为金属防护和木器家具等，而水性双组分聚氨酯漆由于自身低VOC的特点成为涂料工业的研究热点。虽然双组份聚氨酯漆具有上述种种优点，但是随着社会的发展，目前对涂料的性能要求也越来越高，例如为了满足当今汽车、船舶、机械设备等领域对金属防腐防锈的要求越来越高，非常有必要提供一种环保、防腐防锈性能良好的双组份聚氨酯漆。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆及其制备方法。所述面漆中添加防腐防锈微胶囊(以三聚氰胺和甲醛为原料制作壁材，以抗坏血酸、防腐剂和乙醇为原料制作的芯材制作)能够有效减少抗坏血酸在面漆的制作过程中氧化失效，工人施漆的过程中微胶囊部分被破坏，即可释放防腐剂和抗坏血酸，其中的抗坏血酸能快速吸附漆膜中的氧气，防腐剂能够达到防腐效果，结合该面漆配方中添加的硅烷偶联剂能在金属表面形成保护膜，从而达到防腐防锈功能；此外，由于微胶囊的缓释功能，使得该面漆具有长效的防腐防锈效果。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案，一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆，其包括A组分和B组分；
其中，A组分以重量份计包括：20-40份水性聚氨酯分散体、10-20份丙烯酸乳液、10-20份水、0.2-1.5份流平剂、10-20份颜料、10-30份填料、0.2-1份增稠剂、0.2-0.4份消泡剂、0.5-5份成膜助剂、0.3-1份润湿剂、1-2份硅烷偶联剂、0.5-2份蜡助剂和1-3份防腐防锈微胶囊；
B组分按重量份数计，包括：50-65份水性异氰酸酯和溶剂25-40份；
其中，所述防腐防锈微胶囊以三聚氰胺和甲醛为原料制作壁材，以抗坏血酸、防腐剂和乙醇为原料制作芯材。
在金属表面涂漆是金属防腐蚀的一种重要手段，漆膜能够将空气中的氧气和水隔离起来，从而达到金属防腐防锈的目的，但申请人在长期的工作实践中发现，在漆膜完好的情况下依然会发生金属的腐蚀，涂漆和制漆的过程中不可避免的会混入空气，因此金属表面形成的漆膜内部也存在微量的氧气，氧气的存在能够使得金属的腐蚀很容易发生，基于此，本发明提供的面漆配方中添加防腐防锈微胶囊，该微胶囊在工人施漆的过程部分被破坏，即可释放防腐剂和抗坏血酸，其中的抗坏血酸能快速吸附漆膜中的氧气防止漆膜中残留的氧气直接与金属表面接触造成金属的腐蚀，防腐剂能够达到防腐效果，结合该面漆配方中添加的硅烷偶联剂能在金属表面形成保护膜，具有非常好的防腐防锈功能；此外，由于微胶囊的缓释功能，使得该面漆具有长效的防腐防锈效果。
进一步地，所述水性聚氨酯分散体为拜耳公司的XP2593；所述丙烯酸乳液为拜耳公司的AHXP2741。
进一步地，所述流平剂为聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯以及丙烯酸乙酯中至少一种。
进一步地，所述颜料为钛白粉、酞菁蓝、碳黑、中铬黄和氧化铁红中的至少一种。
进一步地，所述填料为滑石粉、硫酸钡、高岭土、石英砂、绢云母、硅酸铝、碳酸钙、硅灰石中的至少一种。
进一步地，所述增稠剂为羟丙基纤维素和膨润土中至少一种。
进一步地，所述消泡剂为乳化硅油、聚硅氧烷、聚醚-硅氧烷共聚物和高碳醇中的至少一种。
进一步地，所述成膜助剂为二丙二醇单丁醚、十二碳醇酯、乙二醇、丙二醇、己二醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇单甲醚和二丙二醇单丙醚中至少一种。
进一步地，所述润湿剂为聚醚改性炔醇。
进一步地，所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷和五氟苯基二甲基氯硅烷中的至少一种。
进一步地，所述防腐剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮中的至少一种。
进一步地，所述蜡助剂为氧化聚乙烯蜡、改性聚乙烯蜡或聚四氟乙烯蜡中的至少一种。
进一步地，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯，双丙甘醇二甲醚，丙二醇二乙酯、二元羧酸二酯中的至少一种。
本发明还提供一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)防腐防锈微胶囊的制备：将3-5重量份的三聚氰胺、3-5重量份的甲醛加入25-30重量份的水中搅拌，调节pH值至8-9，升温至80-90℃，在搅拌速度为200-400r/min下搅拌10-15min后即制得壁材溶液；在20-25℃下，将2-4重量份的抗坏血酸和2-3份防腐剂加入1-2重量份的乙醇中混匀，得到芯材悬浮液；将壁材溶液加入芯材悬浮液，调节pH为5.5-6.5，升温至80-90℃，在搅拌速度为400-600r/min下搅拌混合1-2h即得；
(2)A组分的制备：在配料罐中加入10-20份水，在搅拌的条件下依次加入0.2-1.5份流平剂、0.2-0.4份消泡剂、0.5-5份成膜助剂、0.3-1份润湿剂、1-2份硅烷偶联剂、0.5-2份蜡助剂、10-20份颜料、10-30份填料、20-40份水性聚氨酯分散体、10-20份丙烯酸乳液和0.2-1份增稠剂，在搅拌速度为300-500r/min下搅拌混合15-30min后，加入防腐防锈微胶囊得A组分；
(3)B组分的制备：在另一配料罐中加入50-65份水性异氰酸酯和溶剂25-40份在600-800r/min下搅拌混合15-30min得B组分；
(4)混合：将所述组分A和所述组分B按质量比(3-5)：1比例混合。
与现有技术相比，本发明所取得的技术效果是：
所述面漆中添加防腐防锈微胶囊(以三聚氰胺和甲醛为原料制作壁材，以抗坏血酸、防腐剂和乙醇为原料制作的芯材制作)能够有效减少抗坏血酸在面漆的制作过程中氧化失效，工人施漆的过程中微胶囊部分被破坏，即可释放防腐剂和抗坏血酸，其中的抗坏血酸能快速吸附漆膜中的氧气防止漆膜中残留的氧气直接与金属表面接触造成金属的腐蚀，防腐剂能够达到防腐效果，结合该面漆配方中添加的硅烷偶联剂能在金属表面形成保护膜，从而达到防腐防锈功能；此外，由于微胶囊的缓释功能，使得该面漆具有长效的防腐防锈效果。此外，水性配方还具有低VOC，本发明的漆料对金属界面具有很好的附着力和流平性能，无需使用底漆可在金属表面直接施工。
具体实施方式
本发明公开了一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆及其制备方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
若未特别说明，在本发明所涉及的原辅料均为普通市售品，可通过市场购买获得。
以上实施案例是对本发明进行具体描述的举例说明，本发明所属的技术人员可以对各种具体案例进行修改或补充。
实施例1
一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆，其包括A组分和B组分；
其中，A组分以重量份计包括：30份水性聚氨酯分散体、15份丙烯酸乳液、15份水、1份流平剂(聚丙烯酸乙酯)、15份颜料(酞菁蓝)、20份填料(滑石粉)、0.8份增稠剂(羟丙基纤维素)、0.3份消泡剂(乳化硅油)、2份成膜助剂(十二碳醇酯)、0.6份润湿剂(聚醚改性炔醇)、1.5份硅烷偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷)、1.2份蜡助剂(氧化聚乙烯蜡)和2份防腐防锈微胶囊；
B组分按重量份数计，包括：58份水性异氰酸酯和溶剂(双丙甘醇二甲醚)35份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)防腐防锈微胶囊的制备：将4重量份的三聚氰胺、4重量份的甲醛加入28重量份的水中搅拌，调节pH值至8-9，升温至80℃，在搅拌速度为300r/min下搅拌12min后即制得壁材溶液；在室温下，将3重量份的抗坏血酸和2.5份防腐剂(5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮)加入1.5重量份的乙醇中混匀，得到芯材悬浮液；将壁材溶液加入芯材悬浮液，调节pH为5.5-6.5，升温至85℃，在搅拌速度为500r/min下搅拌混合1.5h即得微胶囊；
(2)A组分的制备：在配料罐中按配方量加入水，在搅拌的条件下依次加入流平剂、消泡剂、成膜助剂、润湿剂、硅烷偶联剂、蜡助剂、颜料、填料、水性聚氨酯分散体、丙烯酸乳液和增稠剂，在搅拌速度为400r/min下搅拌混合20min后，加入步骤(1)中的微胶囊得A组分；
(3)B组分的制备：在另一配料罐中按配方量加入水性异氰酸酯和溶剂(丙二醇甲醚醋酸酯)在700r/min下搅拌混合20min得B组分；
(4)混合：将组分A和组分B按质量比4：1比例混合。
按照GB/T 10125-1997进行中性盐雾试验，结果显示，金属表面出现锈蚀的时间为185min。
实施例2
一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆，其包括A组分和B组分；
其中，A组分以重量份计包括：20份水性聚氨酯分散体、20份丙烯酸乳液、10份水、1.5份流平剂(丙烯酸乙酯)、10份颜料(氧化铁红)、10份填料(高岭土)、0.2份增稠剂(膨润土)、0.4份消泡剂(聚硅氧烷)、0.5份成膜助剂(二丙二醇单丁醚)、0.3份润湿剂(聚醚改性炔醇)、2份硅烷偶联剂(巯丙基三甲氧基硅烷)、0.5份蜡助剂(改性聚乙烯蜡)和1份防腐防锈微胶囊；
B组分按重量份数计，包括：50份水性异氰酸酯和溶剂(双丙甘醇二甲醚)25份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)防腐防锈微胶囊的制备：将3重量份的三聚氰胺、3重量份的甲醛加入25重量份的水中搅拌，调节pH值至8-9，升温至90℃，在搅拌速度为200r/min下搅拌15min后即制得壁材溶液；在室温下，将3重量份的抗坏血酸和1份防腐剂(2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮)加入2重量份的乙醇中混匀，得到芯材悬浮液；将壁材溶液加入芯材悬浮液，调节pH为5.5-6.5，升温至85℃，在搅拌速度为400r/min下搅拌混合1h即得微胶囊；
(2)A组分的制备：在配料罐中按配方量加入水，在搅拌的条件下依次加入流平剂、消泡剂、成膜助剂、润湿剂、硅烷偶联剂、蜡助剂、颜料、填料、水性聚氨酯分散体、丙烯酸乳液和增稠剂，在搅拌速度为300r/min下搅拌混合15min后，加入步骤(1)中的微胶囊得A组分；
(3)B组分的制备：在另一配料罐中按配方量加入水性异氰酸酯和溶剂(丙二醇甲醚醋酸酯)在600r/min下搅拌混合30min得B组分；
(4)混合：将组分A和组分B按质量比3：1比例混合。
按照GB/T 10125-1997进行中性盐雾试验，结果显示，金属表面出现锈蚀的时间为179min。
实施例3
一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆，其包括A组分和B组分；
其中，A组分以重量份计包括：40份水性聚氨酯分散体、10份丙烯酸乳液、20份水、0.2份流平剂(丙烯酸乙酯)、20份颜料(氧化铁红)、30份填料(高岭土)、1份增稠剂(膨润土)、0.2份消泡剂(聚硅氧烷)、2份成膜助剂(二丙二醇单丁醚)、1份润湿剂(聚醚改性炔醇)、1份硅烷偶联剂(巯丙基三甲氧基硅烷)、2份蜡助剂(改性聚乙烯蜡)和3份防腐防锈微胶囊；
B组分按重量份数计，包括：65份水性异氰酸酯和溶剂(双丙甘醇二甲醚)40份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)防腐防锈微胶囊的制备：将5重量份的三聚氰胺、5重量份的甲醛加入30重量份的水中搅拌，调节pH值至8-9，升温至90℃，在搅拌速度为400r/min下搅拌10min后即制得壁材溶液；在室温下，将4重量份的抗坏血酸和3份防腐剂(2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮)加入1重量份的乙醇中混匀，得到芯材悬浮液；将壁材溶液加入芯材悬浮液，调节pH为5.5-6.5，升温至85℃，在搅拌速度为400r/min下搅拌混合1h即得微胶囊；
(2)A组分的制备：在配料罐中按配方量加入水，在搅拌的条件下依次加入流平剂、消泡剂、成膜助剂、润湿剂、硅烷偶联剂、蜡助剂、颜料、填料、水性聚氨酯分散体、丙烯酸乳液和增稠剂，在搅拌速度为500r/min下搅拌混合300min后，加入步骤(1)中的微胶囊得A组分；
(3)B组分的制备：在另一配料罐中按配方量加入水性异氰酸酯和溶剂(丙二醇甲醚醋酸酯)在800r/min下搅拌混合15min得B组分；
(4)混合：将组分A和组分B按质量比5：1比例混合。
按照GB/T 10125-1997进行中性盐雾试验，结果显示，金属表面出现锈蚀的时间为180min。
对比例
一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆，其包括A组分和B组分；
其中，A组分以重量份计包括：30份水性聚氨酯分散体、15份丙烯酸乳液、15份水、1份流平剂(聚丙烯酸乙酯)、15份颜料(酞菁蓝)、20份填料(滑石粉)、0.8份增稠剂(羟丙基纤维素)、0.3份消泡剂(乳化硅油)、2份成膜助剂(十二碳醇酯)、0.6份润湿剂(聚醚改性炔醇)、1.5份硅烷偶联剂(氨丙基三乙氧基硅烷)、1.2份蜡助剂(氧化聚乙烯蜡)、1份抗坏血酸和1份防腐剂(5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮)；
B组分按重量份数计，包括：58份水性异氰酸酯和溶剂(双丙甘醇二甲醚)35份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)A组分的制备：在配料罐中按配方量加入水，在搅拌的条件下依次加入流平剂、消泡剂、成膜助剂、润湿剂、硅烷偶联剂、防腐剂、抗坏血酸、蜡助剂、颜料、填料、水性聚氨酯分散体、丙烯酸乳液和增稠剂，在搅拌速度为400r/min下搅拌混合20min后，加入步骤(1)中的微胶囊得A组分；
(2)B组分的制备：在另一配料罐中按配方量加入水性异氰酸酯和溶剂(丙二醇甲醚醋酸酯)在700r/min下搅拌混合20min得B组分；
(3)混合：将组分A和组分B按质量比4：1比例混合。
按照GB/T 10125-1997进行中性盐雾试验，结果显示，金属表面出现锈蚀的时间为85min。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆，其特征在于，其包括A组分和B组分；
其中，A组分以重量份计包括：20-40份水性聚氨酯分散体、10-20份丙烯酸乳液、10-20份水、0.2-1.5份流平剂、10-20份颜料、10-30份填料、0.2-1份增稠剂、0.2-0.4份消泡剂、0.5-5份成膜助剂、0.3-1份润湿剂、1-2份硅烷偶联剂、0.5-2份蜡助剂和1-3份防腐防锈微胶囊；
B组分按重量份数计，包括：50-65份水性异氰酸酯和溶剂25-40份；
其中，所述防腐防锈微胶囊以三聚氰胺和甲醛为原料制作壁材，以抗坏血酸、防腐剂和乙醇为原料制作芯材；
所述环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆中添加防腐防锈微胶囊能够有效减少抗坏血酸在面漆的制作过程中氧化失效；
微胶囊的缓释功能，使得该面漆具有长效的防腐防锈效果；
一种环保型水性双组份聚氨酯防腐面漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)防腐防锈微胶囊的制备：将3-5重量份的三聚氰胺、3-5重量份的甲醛加入25-30重量份的水中搅拌，调节pH值至8-9，升温至80-90℃，在搅拌速度为200-400r/min下搅拌10-15min后即制得壁材溶液；在20-25℃下，将2-4重量份的抗坏血酸和2-3份防腐剂加入1-2重量份的乙醇中混匀，得到芯材悬浮液；将壁材溶液加入芯材悬浮液，调节pH为5.5-6.5，升温至80-90℃，在搅拌速度为400-600r/min下搅拌混合1-2h即得；
(2)A组分的制备：在配料罐中加入10-20份水，在搅拌的条件下依次加入0.2-1.5份流平剂、0.2-0.4份消泡剂、0.5-5份成膜助剂、0.3-1份润湿剂、1-2份硅烷偶联剂、0.5-2份蜡助剂、10-20份颜料、10-30份填料、20-40份水性聚氨酯分散体、10-20份丙烯酸乳液和0.2-1份增稠剂，在搅拌速度为300-500r/min下搅拌混合15-30min后，加入1-3份防腐防锈微胶囊得A组分；
(3)B组分的制备：在另一配料罐中加入50-65份水性异氰酸酯和溶剂25-40份在600-800r/min下搅拌混合15-30min得B组分；
(4)混合：将组分A和组分B按质量比(3-5)：1比例混合。
2.根据权利要求1所述的防腐面漆，其特征在于，所述流平剂为聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丁酯以及丙烯酸乙酯中至少一种。
3.根据权利要求1所述的防腐面漆，其特征在于，所述颜料为钛白粉、酞菁蓝、碳黑、中铬黄和氧化铁红中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的防腐面漆，其特征在于，所述消泡剂为乳化硅油、聚硅氧烷、聚醚-硅氧烷共聚物和高碳醇中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的防腐面漆，其特征在于，所述成膜助剂为二丙二醇单丁醚、十二碳醇酯、乙二醇、丙二醇、己二醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚、二丙二醇单甲醚和二丙二醇单丙醚中至少一种。
6.根据权利要求1所述的防腐面漆，其特征在于，所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、巯丙基三甲氧基硅烷和五氟苯基二甲基氯硅烷中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的防腐面漆，其特征在于，所述防腐剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的防腐面漆，其特征在于，所述蜡助剂为氧化聚乙烯蜡、改性聚乙烯蜡或聚四氟乙烯蜡中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的防腐面漆，其特征在于，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯，双丙甘醇二甲醚，丙二醇二乙酯、二元羧酸二酯中的至少一种。
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