CN108948998A - 超快干高固聚氨酯漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超快干高固聚氨酯漆及其制备方法，该聚氨酯漆包括基料和固化剂，基料包括羟基丙烯酸树脂、着色颜料、填料、增强剂、助剂和溶剂。其制备方法：首先将羟基丙烯酸树脂与消泡剂、分散剂、溶剂分散均匀，再加入着色颜料、填料，经高速剪切分散；然后经过砂磨密闭工艺深度分散；最后加入增强剂和表面助剂调配成漆；施工时先将基料与固化剂按比例混合并搅拌均匀，再调至施工粘度，然后进行施工涂装。本发明解决了现有涂料VOC排放大，表干时间慢，工期周转长的问题，不仅仅能满足装备制造设备的装饰要求和防腐要求，而且还能满足环保要求，施工快捷。

Description

超快干高固聚氨酯漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及装备制造设备上用的涂料类油漆领域，特别是涉及一种超快干高固聚氨酯漆及其制备方法。

背景技术

近年来，随着世界经济的快速发展，装备制造业呈现出飞速发展的趋势。不同的运用领域，有不同的装备制造设备，例如港口装备有岸边集装箱起重机、轨道吊、轮胎吊、龙门吊以及散货机械等，工程装备有挖掘机、桩工机、铲土运输机、混凝土机、路面机、压实机、起重机、矿山机、凿岩机以及其他工程装备和零部配件等等。它们在国防建设、交通运输建设，能源工业建设、农业水利建设、工业与民用建设、城市建设、环境保护建设以及矿山开采等等领域都起着重力工具的主要作用。长期暴露和使用于恶劣的作业环境中，承受着强烈变化的不同气候的影响，如风、雨、盐雾、大气污染等侵蚀。这就对装备制造设备涂料提出了严峻的课题，要求装备制造设备涂层不仅要有靓丽的装饰性、超强的耐候性、优异的抗腐蚀能力，而且要能抵抗冬季严寒、夏季酷热的恶劣气候条件，以及能抵抗潮湿、化学腐蚀、以及撞击等等恶劣的作业环境条件。

目前，装备制造设备的面漆涂层主要以聚氨酯为主，但一般聚氨酯VOC都高于420g/L，而且施工时的表干时间一般都为2h，涂装操作时间长，工期周转慢。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种超快干高固聚氨酯漆及其制备方法，该聚氨酯漆解决了现有涂料VOC排放大，表干时间慢，工期周转长的问题，不仅仅能满足装备制造设备的装饰要求和防腐要求，而且还能满足环保要求，施工快捷。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种超快干高固聚氨酯漆，包括基料和固化剂，基料包括羟基丙烯酸树脂、着色颜料、填料、增强剂、助剂和溶剂，各组分含量以重量百分比计为：羟基丙烯酸树脂45.5~58.5%，着色颜料3.50~27.5%，增强剂0.8~2.52%，助剂1.5~3.42%，溶剂5.63~8.96%，固化剂13.52~17.38%，填料为余量。

本发明的漆中羟基丙烯酸树脂选用中羟、高玻璃化温度Tg、低粘度、高固含、超耐候型的羟基丙烯酸树脂。

在本发明一个较佳实施例中，所述的固化剂为异氰酸酯三聚体，本发明选择耐侯性优异，并具有超强防腐能力、耐黄变能力的脂肪族异氰酸酯三聚体作为固化剂，同时确定了正确的油漆配比，固化剂和漆的—NCO：—OH = 1：1，—NCO可略多于—OH，确定恰当的—NCO/—OH当量比是超快干高固聚氨酯漆综合性能的重要因素之一；理论上—NCO/—OH当量比应该是1：1，使活性基团完全反应，但在实际上则不可能，羟基是亲水性基团，应尽量使羟基反应完全，因此，—NCO含量应稍过量一些；另外，漆膜在干燥过程中与空气接触，空气中的水分也会与—NCO发生反应，消耗一些—NCO。从这两方面考虑，应适当增加一点—NCO/—OH当量比；本发明以固化剂微超量的配伍方式，科学地保证了超快干高固聚氨酯漆的固化程度。

在本发明一个较佳实施例中，所述的着色颜料为碳黑、金红石型二氧化钛或金属氧化物，颜料的选择对面漆的褪色、粉化、失光性能影响甚大。

在本发明一个较佳实施例中，所述的填料为硫酸钡、滑石粉、高岭土或硅微粉，它们起到储存稳定性，在漆膜中还具有补强效果，有屏蔽UV辐射的作用，促进漆膜抗老化、耐磨性的功能。

在本发明一个较佳实施例中，所述的增强剂为紫外光吸收剂和受阻胺光稳定剂，增强剂的加入，有效抑制聚合反应后的漆膜光氧化和光降解。

在本发明一个较佳实施例中，所述的溶剂为苯类或酯类有机溶剂，组成梯形挥发速度，提高施工性能，形成平整光滑的漆膜，提高装饰效果。

在本发明一个较佳实施例中，所述的助剂包括以下重量百分含量的组分：防沉触变剂15~45%，分散剂15~70%，消泡剂5~15%，流平剂为余量。

在本发明一个较佳实施例中，所述的防沉触变剂为聚酰胺蜡、有机膨润土和气相二氧化硅中的至少一种，分散剂为不饱和多元羧酸聚合物、含酸性基团的共聚物溶液、高分子聚氨酯嵌段聚合物、含颜料亲和基团的多链体高分子嵌段聚合物溶液中的至少一种，消泡剂为硅油、改性破泡聚合物有机硅溶液、破泡聚硅氧烷溶液和破泡自乳化聚醚溶液中的至少一种，流平剂为改性有机硅氧烷溶液、改性聚二甲基硅氧烷溶液和氟改性丙烯酸酯溶液中的至少一种。

分散剂有效分散稳定着色颜料和填料，使着色颜料充分发挥展色性，保证漆膜颜色的稳定性；消泡剂有效消除生产和施工时所产生的泡沫；流平剂能有效控制和调整油漆的表面张力，提供油漆对底材的润湿性、铺展性，提高油漆表面的光滑性，减少成膜缺陷。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种超快干高固聚氨酯漆的制备方法，包括以下步骤：

（1）首先将羟基丙烯酸树脂与消泡剂、防沉触变剂、分散剂、溶剂加入调漆罐中，以1000~2000 r/min转速搅拌，搅拌5~10min，再加入着色颜料、填料，以2500~3500 r/min转速搅拌，搅拌45~60min；

（2）然后经过砂磨密闭工艺深度分散；

（3）最后加入增强剂和流平剂调配成漆；

（4）施工时先将基料与固化剂混合并搅拌均匀，再调至施工粘度，然后进行施工涂装。

本发明的有益效果是：本发明的超快干高固聚氨酯漆具有优异的干燥性能、抗石击性能、耐磨性能、出色的防腐性能和保光保色性能，是一种兼具装饰性和防护性的油漆，具体优点和使用效果如下：

1、VOC低：有机挥发物含量不高于300g/L。

2、干燥速度超快：30min内表干，4小时内硬干。

3、超长的耐候性：经人工气候老化试验，漆膜不起泡、不生锈、不开裂、不脱落，耐久寿命达10以上。

4、超强的耐化学介质腐蚀性：涂层由于具有很高的交联密度，涂层的孔隙率极低，抗渗性优异，几乎所有酸、碱、有机溶剂等均不能透过，经耐中性盐雾试验，漆膜无变化。

5、耐温性、适应性强：涂层能在－40℃~160℃温度范围内正常使用，能抵抗严寒酷暑和干湿交替的复杂环境。

6、优良的机械性能：附着力、抗冲击、硬度、柔韧性等均非常好，特别是有优异的抗石击性能和耐磨性能。

7、优异的施工性能：与其它溶剂型涂料一样，可采用刷、喷、滚、浸、辊等各种方法涂覆。

8、表面细腻光滑，色泽均匀一致，具有10年以上更持久的保色保光性能。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种超快干高固聚氨酯漆，包括基料和三聚体异氰酸酯固化剂，基料包括羟基丙烯酸树脂、碳黑着色颜料、硫酸钡填料、增强剂、助剂和丙二醇甲醚醋酸酯溶剂，各组分含量以重量百分比计为：羟基丙烯酸树脂45.5%，碳黑着色颜料3.5%，增强剂2.52%，助剂3.42%，丙二醇甲醚醋酸酯溶剂8.96%，三聚体异氰酸酯固化剂17.38%，硫酸钡填料为余量。

其中，所述的增强剂包括以下重量百分含量的组分：紫外光吸收剂50%，受阻胺光稳定剂50%。

所述的助剂包括以下重量百分含量的组分：聚酰胺蜡防沉触变剂45%，不饱和多元羧酸聚合物分散剂15%，硅油消泡剂15%，改性有机硅氧烷溶液流平剂为余量。

所述的超快干高固聚氨酯漆的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）首先将羟基丙烯酸树脂与消泡剂、防沉触变剂、分散剂、溶剂加入调漆罐中，以1500r/min转速搅拌，搅拌7min，再加入着色颜料、填料，以3000 r/min转速搅拌，搅拌53min；

（2）然后经过砂磨密闭工艺深度分散；

（3）最后加入增强剂和流平剂调配成漆；

（4）施工时先将基料与固化剂混合并搅拌均匀，再调至施工粘度，然后进行施工涂装。

实施例2

一种超快干高固聚氨酯漆，包括基料和三聚体异氰酸酯固化剂，基料包括羟基丙烯酸树脂、金红石型二氧化钛着色颜料、滑石粉填料、增强剂、助剂和醋酸乙酯溶剂，各组分含量以重量百分比计为：羟基丙烯酸树脂58.5%，金红石型二氧化钛着色颜料14.5%，增强剂0.8%，助剂1.5%，醋酸乙酯溶剂5.63%，三聚体异氰酸酯固化剂13.52%，滑石粉填料为余量。

其中，所述的增强剂包括以下重量百分含量的组分：紫外光吸收剂80%，受阻胺光稳定剂20%。

所述的助剂包括以下重量百分含量的组分：有机膨润土防沉触变剂15%，含酸性基团的共聚物溶液分散剂70%，改性破泡聚合物有机硅溶液消泡剂5%，改性聚二甲基硅氧烷溶液流平剂为余量。

所述的超快干高固聚氨酯漆的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）首先将羟基丙烯酸树脂与消泡剂、防沉触变剂、分散剂、溶剂加入调漆罐中，以2000r/min转速搅拌，搅拌5min，再加入着色颜料、填料，以3500 r/min转速搅拌，搅拌45min；

（2）然后经过砂磨密闭工艺深度分散；

（3）最后加入增强剂和流平剂调配成漆；

（4）施工时先将基料与固化剂混合并搅拌均匀，再调至施工粘度，然后进行施工涂装。

实施例3

一种超快干高固聚氨酯漆，包括基料和三聚体异氰酸酯固化剂，基料包括羟基丙烯酸树脂、金属氧化物着色颜料、硅微粉填料、增强剂、助剂和二甲苯溶剂，各组分含量以重量百分比计为：羟基丙烯酸树脂52%，金属氧化物着色颜料18.5%，增强剂1.7%，助剂2.5%，二甲苯溶剂7.3%，三聚体异氰酸酯固化剂15.45%，硅微粉填料为余量。

其中，所述的增强剂包括以下重量百分含量的组分：2-（2‘-羟基-3’，5‘-二戊基苯基）苯并三氮唑紫外光吸收剂65%，双（1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶基）癸二酸酯35%受阻胺光稳定剂。

所述的助剂包括以下重量百分含量的组分：气相二氧化硅防沉触变剂30%，高分子聚氨酯嵌段聚合物溶液分散剂40%，破泡自乳化聚醚溶液消泡剂7%，氟改性丙烯酸酯溶液流平剂为余量。

所述的超快干高固聚氨酯漆的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）首先将羟基丙烯酸树脂与消泡剂、防沉触变剂、分散剂、溶剂加入调漆罐中，以1000r/min转速搅拌，搅拌10min，再加入着色颜料、填料，以2500 r/min转速搅拌，搅拌60min；

（2）然后经过砂磨密闭工艺深度分散；

（3）最后加入增强剂和流平剂调配成漆；

（4）施工时先将基料与固化剂混合并搅拌均匀，再调至施工粘度，然后进行施工涂装。

本发明的超快干高固聚氨酯漆具有优异的干燥性能、抗石击性能、耐磨性能、出色的防腐性能和保光保色性能，是一种兼具装饰性和防护性的油漆，具体优点和使用效果如下：

1、VOC低：有机挥发物含量不高于300g/L。

2、干燥速度超快：30min内表干，4小时内硬干。

3、超长的耐候性：经人工气候老化试验，漆膜不起泡、不生锈、不开裂、不脱落，耐久寿命达10以上。

4、超强的耐化学介质腐蚀性：涂层由于具有很高的交联密度，涂层的孔隙率极低，抗渗性优异，几乎所有酸、碱、有机溶剂等均不能透过，经耐中性盐雾试验，漆膜无变化。

5、耐温性、适应性强：涂层能在－40℃~160℃温度范围内正常使用，能抵抗严寒酷暑和干湿交替的复杂环境。

6、优良的机械性能：附着力、抗冲击、硬度、柔韧性等均非常好，特别是有优异的抗石击性能和耐磨性能。

7、优异的施工性能：与其它溶剂型涂料一样，可采用刷、喷、滚、浸、辊等各种方法涂覆。

8、表面细腻光滑，色泽均匀一致，具有10年以上更持久的保色保光性能。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种超快干高固聚氨酯漆，其特征在于，包括基料和固化剂，基料包括羟基丙烯酸树脂、着色颜料、填料、增强剂、助剂和溶剂，各组分含量以重量百分比计为：羟基丙烯酸树脂45.5~58.5%，着色颜料3.50~27.5%，增强剂0.8~2.52%，助剂1.5~3.42%，溶剂5.63~8.96%，固化剂13.52~17.38%，填料为余量。

2.根据权利要求1所述的超快干高固聚氨酯漆，其特征在于，所述的固化剂为三聚体异氰酸酯。

3.根据权利要求1所述的超快干高固聚氨酯漆，其特征在于，所述的着色颜料为碳黑、金红石型二氧化钛和金属氧化物中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的超快干高固聚氨酯漆，其特征在于，所述的填料为硫酸钡、滑石粉、高岭土和硅微粉中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的超快干高固聚氨酯漆，其特征在于，所述的增强剂包括以下重量百分含量的组分：紫外光吸收剂50~80%，受阻胺光稳定剂20~50%。

6.根据权利要求1所述的超快干高固聚氨酯漆，其特征在于，所述的溶剂为甲苯、二甲苯、混苯、醋酸乙酯、丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的超快干高固聚氨酯漆，其特征在于，所述的助剂包括以下重量百分含量的组分：防沉触变剂15~45%，分散剂15~70%，消泡剂5~15%，流平剂为余量。

8.根据权利要求7所述的超快干高固聚氨酯漆，其特征在于，所述的防沉触变剂为聚酰胺蜡、有机膨润土和气相二氧化硅中的至少一种，分散剂为不饱和多元羧酸聚合物、含酸性基团的共聚物溶液、高分子聚氨酯嵌段聚合物、含颜料亲和基团的多链体高分子嵌段聚合物溶液中的至少一种，消泡剂为硅油、改性破泡聚合物有机硅溶液、破泡聚硅氧烷溶液和破泡自乳化聚醚溶液中的至少一种，流平剂为改性有机硅氧烷溶液、改性聚二甲基硅氧烷溶液和氟改性丙烯酸酯溶液中的至少一种。

9.根据权利要求1~8任一项所述的超快干高固聚氨酯漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）首先将羟基丙烯酸树脂与消泡剂、防沉触变剂、分散剂、溶剂加入调漆罐中，以1000~2000 r/min转速搅拌，搅拌5~10min，再加入着色颜料、填料，以2500~3500 r/min转速搅拌，搅拌45~60min；

（2）然后经过砂磨密闭工艺深度分散；

（3）最后加入增强剂和流平剂调配成漆；

（4）施工时先将基料与固化剂混合并搅拌均匀，再调至施工粘度，然后进行施工涂装。