CN109251653A - 一种冷库专用涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷库专用涂料及其制备方法，以聚氨酯、空心玻璃微珠、花岗岩渣粉、石英砂、聚丙烯纤维、全氟丁基乙醇、乙酰柠檬酸三丁酯、聚乙烯蜡、有机硅、消泡剂、增稠剂、防冻剂、分散剂为原料制得冷库专用涂料，耐低温性能很高，防潮强、保温性很好，涂层的硬度、耐久性能增强；优良的耐摩擦性、耐碱性和耐水性；很强的防水性，防火性，优良的附着力；耐油性、耐光性好，很好的抗霉性。

Description

一种冷库专用涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料的技术领域，具体涉及一种冷库专用涂料及其制备方法。
背景技术
冷库主要用作对食品、乳制品、肉类、水产、化工、医药、育苗、科学试验等的恒温贮藏冷气设备，冷库实际上是一种低温冷库（冷藏库）也属于制冷设备的一种与冰箱相比较，其制冷面积要大很多，但他们有相通的制冷原理。所以冷库里的温度有极高的要求。
聚氨酯涂料应用于冷库墙体表面是一种比较好的选择，其力学性能优良、低温柔韧性好、常温固化使用方便、耐酸碱和化学品腐蚀、耐候佳，在建筑装饰、金属防腐、塑胶、船舶和汽车内外装饰等领域有非常广泛的应用，而且其市场占有率不断提升。功能型的聚氨酯涂料也在不断发展和创新，如隔热保温、冷屋面、太阳能电池、风电叶片和军工等领域。
冷库大多处于低温潮湿的环境下，因此对所用的墙体涂料有除了隔热、保温、防潮的要求外，还有抗冻和耐水性的特殊要求。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种冷库专用涂料及其制备方法，具有低温、隔热保温、防潮、防火、很强的防水性等特点。
冷库专用涂料，包括以下重量份数的原料：
聚氨酯 100～120份；
空心玻璃微珠 50～70份；
花岗岩渣粉 20～50份；
石英砂 20～30份；
聚丙烯纤维 15～20份；
全氟丁基乙醇 15～20份；
乙酰柠檬酸三丁酯 3～5份；
聚乙烯蜡 5～8份；
有机硅 1～3份；
消泡剂 3～5份；
增稠剂 3～5份；
防冻剂 3～5份；
分散剂 3～5份。
所述聚氨酯为酚醛树脂改性聚氨酯，通过多亚甲基多苯基异氰酸酯与聚醚多元醇在66～70℃恒温下合成异氰酸酯基封端聚醚多元醇预聚体，再依次与真空环境脱水后的聚醚多元醇、端氨基聚醚、酚醛树脂和三羟甲基丙烷混合反应，制备酚醛树脂改性聚氨酯；
所述空心玻璃微珠的平均粒径为500～1200nm；
所述花岗岩渣粉，为岗岩在开采和加工过程中产生的废料，目数为150～250目；
所述的石英砂的二氧化硅含量＞95％，目数为80～120目的类球形颗粒；
所述聚丙烯纤维的长度为3～10 mm；
所述聚乙烯蜡的粒径为0.3～5μm；
所述有机硅，为聚硅氧烷、硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂的一种或一种以上的混合物；
所述消泡剂，为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯的一种或一种以上；
所述增稠剂，为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素的一种或任意两种混合；
所述防冻剂，为乙二醇、丙二醇或聚乙二醇的一种或一种以上；
所述分散剂，为BYK104S、BYK108、BYK110、BYK161、BYK163、BYK180中的一种或一种以上。
冷库专用涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按配比称取聚乙烯蜡和有机硅，混合均匀后，加入聚氨酯，在90～140℃研磨1.5～3 小时；
（2）、待（1）中的混合物冷却至40～50℃后，称取花岗岩渣粉、石英砂、全氟丁基乙醇和乙酰柠檬酸三丁酯加入（1）中的混合物中混合均匀得混合料；
（3）、向（2）中的混合料加入空心玻璃微珠和聚丙烯纤维混合均匀，然后进行超声波处理，超声波处理时间为18～25min，超声波处理温度为55～65℃，得混合料；
（4）、向（3）中的混合料加入消泡剂、增稠剂、防冻剂和分散剂，混合均匀；
（5）、将（4）得到的混合料于55～60℃保温0.5～1.5小时，即得冷库涂料。
与现有技术相比，本发明突出的实质性特点和显著的进步是：
1、聚氨酯涂料具有优异的耐磨性、优良的耐化学品和耐油性、附着力强、低温固化性能、高装饰性能、性能多样性，可调性。通过配方的改进，聚氨酯的涂膜可以做成高硬度的涂膜，也可以制成柔韧性极好的弹性涂膜，大大加强了聚氨酯涂料的应用范围，耐高温、低温性，涂膜固化后无毒性，环保型低voc涂料。
本发明高性能的聚氨酯涂料具有防潮、防水性能。闭孔率在90％以上，属于憎水性材料，不会因吸潮增大导热系数，墙面也不会渗水，具有理想的不透水性。具有绝佳的抗腐蚀性能，有更优越的耐空气和耐水汽性能。孔隙率结构稳定，在潮湿、电化腐蚀、真菌、藻类生长等外部因素下，都不会被破坏。使用寿命长，耐久性能优异。化学性质稳定，无味、无毒、无污染，应用于农产品和肉、鱼类食品的储藏和保鲜的常温、低温和超低温冷库，对冷藏食品卫生安全有着充分保障。由于防水抗渗性能优异，在低温、超低冷库工程中广泛使用。
2、空心玻璃微珠（Hollow glass microspheres）是一种经过特殊加工处理的玻璃微珠，其主要特点是密度较玻璃微珠更小，导热性更差。空心玻璃微珠具有抗压强度高、熔点高、电阻率高、热导系数和热收缩系数小等特点，有亲油、憎水性能，非常容易分散于树脂等有机材料中。
玻璃微珠有最小的比表面积和低吸油率，可大大减少涂料中其他各生产成份的使用量。玻璃微珠玻化质的表面更抗化学腐蚀，对光有反射作用。因此，涂料涂层具有防污、防腐蚀、防紫外线、防黄变以及抗刮效果。紧密排列的空心玻璃微珠内部含有稀薄的气体，其导热系数低，所以涂料涂层具有非常好的隔热保温效果。空心玻璃微珠可有效增强涂层的流动、流平性。空心玻璃微珠内含有气体具有较好的抗冷热收缩性，从而增强涂层的弹性，大大减少涂层因受热胀冷缩而引起开裂和脱落。在高填充量的前提下，涂料的黏度增加不明显，因此溶剂的使用量可减少，就能降低涂料在使用过程中有毒气体的排放量，有效减小VOC 指标。
3、聚氨酯作为一种使用广泛的粘结剂材料，具有较好的耐磨性，但其分子中含有强极性基团氨基甲酸酯基和脲琏，表面能相对较高，滑动摩擦因数偏大．易产生摩擦热。在聚氨酯中加入各种增强性的填料，可提高聚氯酯的耐磨性。
聚乙烯蜡具有良好的润滑性和分散性，作为滑剂添加到涂层，成膜时析出并以细微颗粒浮在涂层表面，起到纹理、消光及滑爽抗划伤的作用；低表面能的有机硅促进了聚乙烯蜡向涂层表面扩散的结果。随着涂层中有机硅含量的增多，涂层的粗糙度明显增大，加入少量有机硅的涂层表面平整光滑．这是因为有机硅具有较低的表面能，容易富集在涂层表面，使形成的涂层更加饱满。而随着有机硅含量进一步增多，聚乙烯蜡粒子在涂层表面分布更多更密集；随着聚乙烯蜡含量的增多，涂层的硬度增大，附着力稍有降低。因为聚乙烯蜡是长链烷烃结构，本身质脆，硬度大，在共混溶液成膜后，聚乙烯蜡粒子浮在涂层表面，导致涂层的硬度增加。
聚乙烯蜡和有机硅这两种润滑剂具有一定的协同作用，同时使用可导致涂层的摩擦系数较进一步降低。这是由于有机硅与聚乙烯蜡相互作用，使涂层表面富集更多的聚乙烯蜡，使涂层的摩擦系数更小。
4、随花岗岩渣粉目数的增加，防水涂料的拉伸强度逐渐增大，断裂伸长率逐渐减小，用量增加，拉伸强度逐渐减小，断裂伸长率逐渐逐渐增大，本发明选择最佳目数与用量，得到最佳拉伸强度和断裂伸长率。花岗岩渣粉为填料制备的冷库防水涂料， 具备优异的耐久性能，采用丰富的废弃资源为原料生产优质环保的防水涂料，不仅能变废为宝，解决石材渣粉的污染问题，还能降低生产成本，节约资源。
5、涂料中添加聚丙烯纤维，可有效防止龟裂现象的产生。聚丙烯纤维具有良好的抗裂、抗冲击及抗冻能力，还能极大提高施工效率并减少损耗，聚丙烯纤维减小收缩开裂，在涂料整个运用过程中，早期功效极大，而且具有极强的抗老化能力和可靠的耐久性。掺入聚丙烯纤维可以有效减小收缩值，降低涂料干缩开裂倾向，并且还能适当提高强度。
6、石英砂，quartz sand，是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英石是一种非金属矿物质，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物。石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，具有独特的物理、化学特性，石英砂增加了涂膜的硬度和耐摩擦性，也提高了涂膜的耐碱性和耐水性。
7、全氟丁基乙醇，为碳氟化合物，其分子结构中牢固的碳—氟键，使得碳氟化合物具有很强的防水性，有极好的化学惰性、漆膜耐酸、碱、盐等化学物质和多种化学溶剂，为基材提供保护屏障；漆膜坚韧，表面硬度高、耐冲击、抗屈曲、耐磨性好，显示出极佳的物理机械性能；氟碳涂层有极低的表面能、表面灰尘可通过雨水自洁，极好的疏水性；具有其优良的附着力，基本显示出宜附于任何材料的特性。高装饰性；含有大量的F-C键，决定了其超强的稳定性，不粉化、不褪色，使用寿命长。
8、乙酰柠檬酸三丁酯，tributyl O-acetylcitrate，为无毒增塑剂，柠檬酸酯类对多数树脂具有稳定作用，具有溶解性强，耐油性、耐光性好，并有很好的抗霉性，可以作为一种良好的通用性增塑剂。
9、本发明制得的冷库涂料，所用聚氨酯涂料耐低温性能很高，防潮强；添加了空心玻璃微珠，保温性很强，保持冷库室内温度；掺入聚丙烯纤维可以有效减小收缩值，降低涂料干缩开裂倾向；聚乙烯蜡和有机硅共混加入涂料中，涂层的硬度增加；花岗岩渣粉，耐久性能增加；英砂增加了涂膜的硬度和耐摩擦性，也提高了涂膜的耐碱性和耐水性；碳氟烷基一元醇，其分子结构中牢固的碳—氟键，很强的防水性，优良的附着力；乙酰柠檬酸三丁酯，无毒增塑剂，溶解性强，耐油性、耐光性好，并有很好的抗霉性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与改型，均落在本发明的保护范围内。
实施例1
冷库专用涂料，包括以下重量份数的原料：聚氨酯100份；空心玻璃微珠50份；花岗岩渣粉20份；石英砂20份；聚丙烯纤维15份；全氟丁基乙醇15份；乙酰柠檬酸三丁酯3份；聚乙烯蜡5份；有机硅1份；消泡剂3份；增稠剂3份；防冻剂3份；分散剂3份。
所述空心玻璃微珠的平均粒径为500nm；所述花岗岩渣粉，为岗岩在开采和加工过程中产生的废料，目数为150目；所述的石英砂的二氧化硅含量为95％，目数为80目的类球形颗粒；所述聚丙烯纤维的长度为3mm；所述聚乙烯蜡的粒径为0.3μm；所述有机硅，为硅油；所述消泡剂，为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增稠剂，为甲基纤维素；所述防冻剂，为乙二醇；所述分散剂，为BYK104S。
冷库专用涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按配比称取聚乙烯蜡和有机硅，混合均匀后，加入聚氨酯，在90℃研磨1.5小时；
（2）、待（1）中的混合物冷却至40℃后，称取花岗岩渣粉、石英砂、全氟丁基乙醇和乙酰柠檬酸三丁酯加入（1）中的混合物中混合均匀得混合料；
（3）、向（2）中的混合料加入空心玻璃微珠和聚丙烯纤维混合均匀，然后进行超声波处理，超声波处理时间为18min，超声波处理温度为55℃，得混合料；
（4）、向（3）中的混合料加入消泡剂、增稠剂、防冻剂和分散剂，混合均匀；
（5）、将（4）得到的混合料于55℃保温0.5小时，即得冷库涂料。
实施例2
冷库专用涂料，包括以下重量份数的原料：聚氨酯110份；空心玻璃微珠60份；花岗岩渣粉30份；石英砂25份；聚丙烯纤维17份；全氟丁基乙醇157份；乙酰柠檬酸三丁酯3份；聚乙烯蜡6份；有机硅2份；消泡剂4份；增稠剂4份；防冻剂4份；分散剂4份。
所述空心玻璃微珠的平均粒径为600nm；所述花岗岩渣粉，为岗岩在开采和加工过程中产生的废料，目数为200目；所述的石英砂的二氧化硅含量为95％，目数为90目的类球形颗粒；所述聚丙烯纤维的长度为5mm；所述聚乙烯蜡的粒径为1μm；所述有机硅，为硅油；所述消泡剂，为聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚；所述增稠剂，为羟丙基甲基纤维素；所述防冻剂，为丙二醇；所述分散剂，为BYK108。
冷库专用涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按配比称取聚乙烯蜡和有机硅，混合均匀后，加入聚氨酯，在100℃研磨2小时；
（2）、待（1）中的混合物冷却至45℃后，称取花岗岩渣粉、石英砂、全氟丁基乙醇和乙酰柠檬酸三丁酯加入（1）中的混合物中混合均匀得混合料；
（3）、向（2）中的混合料加入空心玻璃微珠和聚丙烯纤维混合均匀，然后进行超声波处理，超声波处理时间为20min，超声波处理温度为60℃，得混合料；
（4）、向（3）中的混合料加入消泡剂、增稠剂、防冻剂和分散剂，混合均匀；
（5）、将（4）得到的混合料于60℃保温0.5小时，即得冷库涂料。
实施例3
冷库专用涂料，包括以下重量份数的原料：聚氨酯115份；空心玻璃微珠65份；花岗岩渣粉40份；石英砂28份；聚丙烯纤维18份；全氟丁基乙醇18份；乙酰柠檬酸三丁酯4份；聚乙烯蜡7份；有机硅2份；消泡剂4份；增稠剂5份；防冻剂3份；分散剂5份。
所述空心玻璃微珠的平均粒径为700nm；所述花岗岩渣粉，为岗岩在开采和加工过程中产生的废料，目数为250目；所述的石英砂的二氧化硅含量为95％，目数为120目的类球形颗粒；所述聚丙烯纤维的长度为7 mm；所述聚乙烯蜡的粒径为1.5μm；所述有机硅，为硅油；所述消泡剂，为聚氧丙烯甘油醚；所述增稠剂，为羧甲基纤维素钠；所述防冻剂，为聚乙二醇；所述分散剂，为BYK110。
冷库专用涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按配比称取聚乙烯蜡和有机硅，混合均匀后，加入聚氨酯，在100℃研磨2小时；
（2）、待（1）中的混合物冷却至48℃后，称取花岗岩渣粉、石英砂、全氟丁基乙醇和乙酰柠檬酸三丁酯加入（1）中的混合物中混合均匀得混合料；
（3）、向（2）中的混合料加入空心玻璃微珠和聚丙烯纤维混合均匀，然后进行超声波处理，超声波处理时间为20min，超声波处理温度为60℃，得混合料；
（4）、向（3）中的混合料加入消泡剂、增稠剂、防冻剂和分散剂，混合均匀；
（5）、将（4）得到的混合料于60℃保温1.5小时，即得冷库涂料。
实施例4
冷库专用涂料，包括以下重量份数的原料：聚氨酯120份；空心玻璃微珠70份；花岗岩渣粉50份；石英砂30份；聚丙烯纤维20份；全氟丁基乙醇20份；乙酰柠檬酸三丁酯5份；聚乙烯蜡8份；有机硅3份；消泡剂5份；增稠剂5份；防冻剂5份；分散剂5份。
所述空心玻璃微珠的平均粒径为1200nm；所述花岗岩渣粉，为岗岩在开采和加工过程中产生的废料，目数为250目；所述的石英砂的二氧化硅含量为95％，目数为120目的类球形颗粒；所述聚丙烯纤维的长度为10 mm；所述聚乙烯蜡的粒径为5μm；所述有机硅，为硅油；所述消泡剂，为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚；所述增稠剂，为羧甲基纤维素钠；所述防冻剂，为聚乙二醇；所述分散剂，为BYK161。
冷库专用涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按配比称取聚乙烯蜡和有机硅，混合均匀后，加入聚氨酯，在140℃研磨3 小时；
（2）、待（1）中的混合物冷却至50℃后，称取花岗岩渣粉、石英砂、全氟丁基乙醇和乙酰柠檬酸三丁酯加入（1）中的混合物中混合均匀得混合料；
（3）、向（2）中的混合料加入空心玻璃微珠和聚丙烯纤维混合均匀，然后进行超声波处理，超声波处理时间为25min，超声波处理温度为65℃，得混合料；
（4）、向（3）中的混合料加入消泡剂、增稠剂、防冻剂和分散剂，混合均匀；
（5）、将（4）得到的混合料于60℃保温1.5小时，即得冷库涂料。
将实施例1～4制得的涂料与市场售的涂料进行对比：
由此可知，本发明制得的涂料具有很好的耐水性能、保温隔热性能，耐低温、阻燃性等特性很好。

Claims (10)

1.冷库专用涂料，其特征在于，冷库专用涂料，包括以下重量份数的原料：
聚氨酯 100～120份；
空心玻璃微珠 50～70份；
花岗岩渣粉 20～50份；
石英砂 20～30份；
聚丙烯纤维 15～20份；
全氟丁基乙醇 15～20份；
乙酰柠檬酸三丁酯 3～5份；
聚乙烯蜡 5～8份；
有机硅 1～3份；
消泡剂 3～5份；
增稠剂 3～5份；
防冻剂 3～5份；
分散剂 3～5份；
冷库专用涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按配比称取聚乙烯蜡和有机硅，混合均匀后，加入聚氨酯，在90～140℃研磨1.5～3 小时；
（2）、待（1）中的混合物冷却至40～50℃后，称取花岗岩渣粉、石英砂、全氟丁基乙醇和乙酰柠檬酸三丁酯加入（1）中的混合物中混合均匀得混合料；
（3）、向（2）中的混合料加入空心玻璃微珠和聚丙烯纤维混合均匀，然后进行超声波处理，超声波处理时间为18～25min，超声波处理温度为55～65℃，得混合料；
（4）、向（3）中的混合料加入消泡剂、增稠剂、防冻剂和分散剂，混合均匀；
（5）、将（4）得到的混合料于55～60℃保温0.5～1.5小时，即得冷库涂料。
2.根据权利要求1的冷库专用涂料，其特征在于，所述聚氨酯为酚醛树脂改性聚氨酯，通过多亚甲基多苯基异氰酸酯与聚醚多元醇在66～70℃恒温下合成异氰酸酯基封端聚醚多元醇预聚体，再依次与真空环境脱水后的聚醚多元醇、端氨基聚醚、酚醛树脂和三羟甲基丙烷混合反应，制备酚醛树脂改性聚氨酯。
3.根据权利要求1的冷库专用涂料，其特征在于，所述空心玻璃微珠的平均粒径为500～1200nm。
4.根据权利要求1的冷库专用涂料，其特征在于，所述花岗岩渣粉，为岗岩在开采和加工过程中产生的废料，目数为150～250目。
5.根据权利要求1的冷库专用涂料，其特征在于，所述的石英砂的二氧化硅含量＞95％，目数为80～120目的类球形颗粒。
6.根据权利要求1的冷库专用涂料，其特征在于，所述聚丙烯纤维的长度为3～10 mm；所述聚乙烯蜡的粒径为0.3～5μm。
7.根据权利要求1的冷库专用涂料，其特征在于，所述有机硅，为聚硅氧烷、硅油、硅橡胶、硅树脂和硅烷偶联剂的一种或一种以上的混合物。
8.根据权利要求1的冷库专用涂料，其特征在于，所述消泡剂，为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯的一种或一种以上。
9.根据权利要求1的冷库专用涂料，其特征在于，所述增稠剂，为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素的一种或任意两种混合。
10.根据权利要求1的冷库专用涂料，其特征在于，所述防冻剂，为乙二醇、丙二醇或聚乙二醇的一种或一种以上；所述分散剂，为BYK104S、BYK108、BYK110、BYK161、BYK163、BYK180中的一种或一种以上。
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