CN109609016A - 哑光超硬耐候罩光材料 - Google Patents

哑光超硬耐候罩光材料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及哑光超硬耐候罩光材料，由A组份和B组份组成，所述A组份包括：聚氨酯预聚体、醋酸乙酯、二月桂酸二丁基锡、BYK‑052、BYK‑306、600目氧化钴和二氧化硅，所述B组份包括：含羟基有机硅树脂和丙烯酸树脂；该罩光材料喷涂于施工后的地坪上，可改善黄变和防滑的地坪材料，使地坪材料具有防滑、防霉、防渗、耐候、铅笔硬度超硬等力学性能，该罩光材料广泛运用于混凝土基、聚氨酯基、环氧基等地坪。

Description

哑光超硬耐候罩光材料
技术领域
本发明涉及涂料的领域，具体涉及哑光超硬耐候罩光材料的制备方法及其应用。
背景技术
为了创造良好的工作和生活环境，越来越多的生产车间、仓库、办公区、人行过道、教室、球场等使用色彩亮丽、性能优良的地坪涂料。但是，现有的水性地坪涂料还存在对地面润湿效果不佳，附着力差，涂装后光泽度低，不易清洁等问题。地坪的后期清洁需要投入大量的人力、物力、财力，尤其是聚氨酯类弹性地坪更容易沾上灰尘、油渍等污渍；且很多地坪在室外，风吹日晒，很容易老化；再加上地坪在后期清洁时如果没有专业人员的保养与维护，很容易损坏地坪；这些原因导致地坪的使用寿命变短。因此，如何寻求方法使得地坪具有耐候、耐玷污、防滑、防霉、防渗的性能，从而延长地坪的使用寿命，是急需解决的问题。本公司在之前申请了一篇专利号为CN201610769852.6的专利，公开了户外高硬度耐磨罩光材料及其制备方法，具体公开了由A组分和B组分按2:1的重量配比配制而成；所述A组分由以下原料按以下重量配比配制而成：1，6-己二异氰酸酯10-20份、异佛尔酮二异氰酸酯10-20份、聚醚1-3份、聚丙烯酸树脂3-8份、对叔丁基苯基缩水甘油醚2-8份、流平剂0.1-0.6份、消泡剂0.3-0.5份；所述B组分由以下原料按以下重量配比配制而成：含羟基有机氟树脂5-10份、含羟基有机硅树脂5-11份；该户外高硬度耐磨罩光材料喷涂在地坪表面，虽然提高了地坪的耐候性、抗冲击性、耐化学性、耐磨性等，但是实际应用中，急需在防滑、防霉、防渗、耐候、铅笔硬度、耐化学性、耐水性等性能更加的罩光材料。
发明内容
为了解决现有技术所存在的上述问题，本发明提供哑光超硬耐候罩光材料，该方法制备的户外耐候的罩光材料可改善黄变和防滑的地坪材料，使地坪材料具有防滑、防霉、防渗、耐候、铅笔硬度超硬等力学性能，同时具有良好的耐酸性、耐碱性佳和耐水性；可广泛运用于混凝土基、聚氨酯基、环氧基等地坪。
本发明的技术方案如下：
哑光超硬耐候罩光材料，由A组份和B组份组成，所述A组份和B组份重量份数比为10:1-3，其中所述A组份和B组份分别由下列重量份数的原料组成：
A组份：
B组份：
含羟基有机硅树脂 20-30份；
丙烯酸树脂 1-5份。
进一步的，所述二氧化硅为改性二氧化硅纳米粉末。
进一步的，所述改性二氧化硅纳米粉末制备方法如下：
(A)二氧化硅的制备：将30-55重量份的铝矾土和45-70重量份的氟化钠混合后进行煅烧，煅烧温度为600-1300℃，煅烧温度的升温速率为45-60℃/分钟，升温至600-1300℃后温度保持3-10小时，得到气相四氟化硅；将所述四氟化硅在水解温度为810-1500℃条件下水解得到纳米级二氧化硅；对上述制备的二氧化硅进行骤冷结晶处理，冷却速度为50-200℃/min，冷却后温度为100-200℃；
(B)二氧化硅的改性：氮气经过硅胶干燥去除杂质和水份，然后经过预热器预热到200℃；接着将六甲基二硅胺烷与预热氮气混合汽化后，一起进入流化床底部，使步骤(A)制备好的二氧化硅纳米粉末在流化床中流化包覆，包覆温度为280-350℃，包覆时间为30-60min，即得改性二氧化硅纳米粉末。
进一步的，所述聚氨酯预聚体的制备方法如下：
(a)将含有8-13重量份的聚醚多元醇、35-55重量份的聚酯多元醇、18-42重量份的异氰酸酯的原料置于30-45℃下进行第一阶段预反应，反应时间为0.5-1小时，得到前驱体I；(b)向步骤(a)所得前驱体I中加入0.1-0.2重量份的N,N’-二甲基吡啶，并置于50-60℃下进行第二阶段预反应，反应时间为0.5-1小时，得到前驱体II；(c)向步骤(b)所得前驱体II中加入1.2-1.6重量份二乙醇胺和0.05-0.12重量份的改性有机硅油，并置于65-85℃下进行第三阶段预反应，反应0.5-1小时后，将体系温度降至30-45℃，经真空消泡，即得到所述聚氨酯预聚体。
本发明还包括哑光超硬耐候罩光材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：A组份的制备：(1)将上述重量份数的聚氨酯预聚体和醋酸乙酯混合后搅拌均匀，搅拌速度为2000-2500r/min，温度为70-80℃，搅拌时间为30min；：(2)在2500-3000转/分的搅拌下缓慢加入上述重量份数的二月桂酸二丁基锡、BYK-052、600目氧化钴和二氧化硅纳米粉末，充分搅拌并调节均匀，搅拌时间为30min,温度为70-80℃；(3)最后在步骤(2)中加入上述重量份数的BYK-306，搅拌均匀，搅拌速度为2500-3000转/分，搅拌时间为10-15min,温度为70-80℃；
S2：B组份的制备：将上述重量份数的含羟基有机硅树脂和丙烯酸树脂，在1500-1800转/分中转速下搅拌20-30分钟，搅拌温度为70-80min；
S3：将制备好的A组份和B组份以10:1-3的重量份数比混合并搅拌均匀，即得哑光超硬耐候罩光材料。
进一步的，所述醋酸乙酯于80-120℃下减压蒸馏2-3小时脱水。
上述哑光超硬耐候罩光材料在制备具有涂料配套涂层的产品涂装中的应用，所述涂层产品包括混凝土基地坪、聚氨酯基地坪和环氧基地坪。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明采用三段反应工艺所制备的聚氨酯预聚体，该聚氨酯预聚体具有在室温下的存储期不低于3天，具有粘度低、NCO含量高、稳定性高和储存期长的优点。使用的醋酸乙酯是溶剂，在使用之前经过脱水处理，去除溶剂中的水份，从而提高了反应体系的稳定性；同时该溶剂的溶解力强，挥发速率适宜。BYK-052为消泡剂，具有优越的自发的消泡性能，同时其在重涂时对层间附着力无不利影响。BYK-306作为流平剂，是高效的有机硅助剂，该流平剂可显著降低表面张力，因而可有效的润湿难以润湿的底材，具有良好的抗缩孔性能。提高了材料的表面滑爽度、抗刮擦性、抗粘连性以及提高对灰尘和漆雾的接受性。在A组份的制备的最后阶段加入该助剂可以有效的避免稳泡。反应体系中加入氧化钴，生产的油漆性能有所提高，特别是在油漆中起着催干剂的作用，即在油漆使用中易于快速晾干，以提高应用速率；这对油漆的快速施工大有益处。
2、本发明中二氧化硅纳米粉末的加入，可显著改善涂料的性能，纳米SiO2是不定型的白色粉末(指团聚状态)具有紫外光吸收、红外线反射等光学特性对波长在400nm以内的紫外线吸收率可达70％以上；对于波长为800nm以内的红外线反射也可达70％以上，SiO2分子结构中存在大量不饱和残键和不同状态的羟基可与涂料中的基团发生键合作用，改善涂料的热稳定性和化学稳定性；又由于其表面配位不足，表现出极强的活性可以吸附颜料等色素粒子，降低由于UV照射而造成的色素衰减，减少涂膜的粉化现象；纳米SiO2在涂膜干燥时可形成网络结构，对于改善涂膜的耐老化、光洁度、强度和防腐性能等效果显著；虽然纳米SiO2改性涂料具有很多优异的性能，但纳米SiO2表面存在的大量羟基使其表现为亲水性极易团聚贮存稳定性差，因此本申请采用的SiO2是经过六甲基二硅胺烷改性处理的，表面的部分羟基被有机物支链取代，而表面羟基数目的减少使得SiO2互相之间的氢键作用减弱，改善了SiO2之间因氢键作用而团聚的现象，使得SiO2能均匀分散在体系中，但是又不至于使得SiO2表面的羟基全部被有机物支链取代而影响其与涂料中的集团的键合作用。
3、本发明中含羟基有机硅树脂是羟基固化型双组分聚氨酵涂料中的一类羟基组分。与聚氨酯预聚体可配合形成室温或低温固化的有机硅双组分聚氨酯涂膜，其涂膜分子中含有硅氧键、硅碳键、氨酯键及分子间氢键等，它兼有有机硅树脂的优越的耐候性、电性能、耐热性、抗水性及防腐性，同时又具有聚氨酯树脂的耐磨性、耐腐蚀性、耐油性和耐溶剂性等特点。丙烯酸树脂加入与使得涂料具有优异的耐光、耐候性，户外暴晒耐久性强，紫外光照射不易分解和变黄，能长期保持原有的光泽和色泽，耐热性和耐腐蚀，有较好的耐酸、碱、盐、油脂、洗涤剂等化学品沾污及腐蚀性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行详细的说明。
实施例一
哑光超硬耐候罩光材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：A组份的制备：(1)将上述重量份数的聚氨酯预聚体和醋酸乙酯混合后搅拌均匀，搅拌速度为2500r/min，温度为80℃，搅拌时间为30min；：(2)在3000转/分的搅拌下缓慢加入上述重量份数的二月桂酸二丁基锡、BYK-052、600目氧化钴和二氧化硅纳米粉末，充分搅拌并调节均匀，搅拌时间为30min,温度为80℃；(3)最后在步骤(2)中加入上述重量份数的BYK-306，搅拌均匀，搅拌速度为3000转/分，搅拌时间为15min,温度为80℃；
S2：B组份的制备：将上述重量份数的含羟基有机硅树脂和丙烯酸树脂，在1800转/分中转速下搅拌30分钟，搅拌温度为80min；
S3：将制备好的A组份和B组份以10:1的重量份数比混合并搅拌均匀，即得哑光超硬耐候罩光材料。
所述改性二氧化硅纳米粉末制备方法如下：
(A)二氧化硅的制备：将30重量份的铝矾土和45重量份的氟化钠混合后进行煅烧，煅烧温度为600℃，煅烧温度的升温速率为45℃/分钟，升温至600℃后温度保持3小时，得到气相四氟化硅；将所述四氟化硅在水解温度为810℃条件下水解得到纳米级二氧化硅；对上述制备的二氧化硅进行骤冷结晶处理，冷却速度为50℃/min，冷却后温度为100℃；
(B)二氧化硅的改性：氮气经过硅胶干燥去除杂质和水份，然后经过预热器预热到200℃；接着将六甲基二硅胺烷与预热氮气混合汽化后，一起进入流化床底部，使步骤(A)制备好的二氧化硅纳米粉末在流化床中流化包覆，包覆温度为280℃，包覆时间为30min，即得改性二氧化硅纳米粉末。
进一步的，所述聚氨酯预聚体的制备方法如下：
(a)将含有8重量份的聚醚多元醇、35重量份的聚酯多元醇、18重量份的异氰酸酯的原料置于30℃下进行第一阶段预反应，反应时间为0.5小时，得到前驱体I；(b)向步骤(a)所得前驱体I中加入0.1重量份的N,N’-二甲基吡啶，并置于50℃下进行第二阶段预反应，反应时间为0.5小时，得到前驱体II；(c)向步骤(b)所得前驱体II中加入1.2重量份二乙醇胺和0.05重量份的改性有机硅油，并置于65℃下进行第三阶段预反应，反应0.5小时后，将体系温度降至30℃，经真空消泡，即得到所述聚氨酯预聚体。
实施例二
哑光超硬耐候罩光材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：A组份的制备：(1)将上述重量份数的聚氨酯预聚体和醋酸乙酯混合后搅拌均匀，搅拌速度为2300r/min，温度为75℃，搅拌时间为30min；：(2)在2800转/分的搅拌下缓慢加入上述重量份数的二月桂酸二丁基锡、BYK-052、600目氧化钴和二氧化硅纳米粉末，充分搅拌并调节均匀，搅拌时间为30min,温度为75℃；(3)最后在步骤(2)中加入上述重量份数的BYK-306，搅拌均匀，搅拌速度为3000转/分，搅拌时间为10min,温度为75℃；
S2：B组份的制备：将上述重量份数的含羟基有机硅树脂和丙烯酸树脂，在1600转/分中转速下搅拌25分钟，搅拌温度为75min；
S3：将制备好的A组份和B组份以10:1的重量份数比混合并搅拌均匀，即得哑光超硬耐候罩光材料。
所述改性二氧化硅纳米粉末制备方法如下：
(A)二氧化硅的制备：将40重量份的铝矾土和60重量份的氟化钠混合后进行煅烧，煅烧温度为1000℃，煅烧温度的升温速率为50℃/分钟，升温至1000℃后温度保持8小时，得到气相四氟化硅；将所述四氟化硅在水解温度为1200℃条件下水解得到纳米级二氧化硅；对上述制备的二氧化硅进行骤冷结晶处理，冷却速度为100℃/min，冷却后温度为150℃；
(B)二氧化硅的改性：氮气经过硅胶干燥去除杂质和水份，然后经过预热器预热到200℃；接着将六甲基二硅胺烷与预热氮气混合汽化后，一起进入流化床底部，使步骤(A)制备好的二氧化硅纳米粉末在流化床中流化包覆，包覆温度为300℃，包覆时间为40min，即得改性二氧化硅纳米粉末。
进一步的，所述聚氨酯预聚体的制备方法如下：
(a)将含有10重量份的聚醚多元醇、40重量份的聚酯多元醇、25重量份的异氰酸酯的原料置于40℃下进行第一阶段预反应，反应时间为0.8小时，得到前驱体I；(b)向步骤(a)所得前驱体I中加入0.15重量份的N,N’-二甲基吡啶，并置于55℃下进行第二阶段预反应，反应时间为0.8小时，得到前驱体II；(c)向步骤(b)所得前驱体II中加入1.5重量份二乙醇胺和0.1重量份的改性有机硅油，并置于70℃下进行第三阶段预反应，反应0.8小时后，将体系温度降至35℃，经真空消泡，即得到所述聚氨酯预聚体。
实施例三
哑光超硬耐候罩光材料的制备方法，包括如下步骤：
S1：A组份的制备：(1)将上述重量份数的聚氨酯预聚体和醋酸乙酯混合后搅拌均匀，搅拌速度为2000r/min，温度为70℃，搅拌时间为30min；：(2)在2500转/分的搅拌下缓慢加入上述重量份数的二月桂酸二丁基锡、BYK-052、600目氧化钴和二氧化硅纳米粉末，充分搅拌并调节均匀，搅拌时间为30min,温度为70℃；(3)最后在步骤(2)中加入上述重量份数的BYK-306，搅拌均匀，搅拌速度为2500转/分，搅拌时间为10min,温度为70℃；
S2：B组份的制备：将上述重量份数的含羟基有机硅树脂和丙烯酸树脂，在1500转/分中转速下搅拌20分钟，搅拌温度为70min；
S3：将制备好的A组份和B组份以10:1的重量份数比混合并搅拌均匀，即得哑光超硬耐候罩光材料。
所述改性二氧化硅纳米粉末制备方法如下：
(A)二氧化硅的制备：将55重量份的铝矾土和70重量份的氟化钠混合后进行煅烧，煅烧温度为1300℃，煅烧温度的升温速率为60℃/分钟，升温至1300℃后温度保持10小时，得到气相四氟化硅；将所述四氟化硅在水解温度为1500℃条件下水解得到纳米级二氧化硅；对上述制备的二氧化硅进行骤冷结晶处理，冷却速度为200℃/min，冷却后温度为200℃；
(B)二氧化硅的改性：氮气经过硅胶干燥去除杂质和水份，然后经过预热器预热到200℃；接着将六甲基二硅胺烷与预热氮气混合汽化后，一起进入流化床底部，使步骤(A)制备好的二氧化硅纳米粉末在流化床中流化包覆，包覆温度为350℃，包覆时间为60min，即得改性二氧化硅纳米粉末。
进一步的，所述聚氨酯预聚体的制备方法如下：
(a)将含有13重量份的聚醚多元醇、55重量份的聚酯多元醇、42重量份的异氰酸酯的原料置于45℃下进行第一阶段预反应，反应时间为1小时，得到前驱体I；(b)向步骤(a)所得前驱体I中加入0.2重量份的N,N’-二甲基吡啶，并置于60℃下进行第二阶段预反应，反应时间为1小时，得到前驱体II；(c)向步骤(b)所得前驱体II中加入1.6重量份二乙醇胺和0.12重量份的改性有机硅油，并置于85℃下进行第三阶段预反应，反应1小时后，将体系温度降至45℃，经真空消泡，即得到所述聚氨酯预聚体。
对比实施例
罩光材料的制备方法，包括以下依序进行的步骤：S1：配制A组分，包括以下依序进行的子步骤：1)在第一分散容器中加入1，6-己二异氰酸酯20份和异佛尔酮二异氰酸酯20份，在1000r/min的转速下分散40分钟；2)调整分散机转速至1800r/min，边分散边加入聚醚3份、聚丙烯酸树脂8份、对叔丁基苯基缩水甘油醚8份，分散30分钟；3)调整分散机转速至1000-1200r/min，边分散边依次加入流平剂0.6份和消泡剂0.5份，分散22分钟至混合均匀；S2：配制B组分：在第二分散容器加入含羟基有机氟树脂10份、含羟基有机硅树脂11份，在800r/min的转速下分散30分钟。施工时，分别将步骤S1中得到的A组分和步骤S2中得到的B组分在施工现场按2:1的重量配比配制并搅拌均匀。
将实施例1-3和对比实施例所制备的罩光材料喷涂于施工后的地坪上，进行一下测试，结果如下：
由上表可知，本发明制备的罩光材料喷涂的地坪表面与喷涂对比实施例制备的罩光材料的地坪表面相比，具有更优的耐水、耐化学、防滑、防霉、防渗、铅笔硬度超硬等力学性能，而且没有改变地坪原有的结构及色彩，并且提高了色泽的饱满度，并可应用于混凝土基、聚氨酯基、环氧基等地坪材料。
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他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.哑光超硬耐候罩光材料，其特征在于：由A组份和B组份组成，所述A组份和B组份重量份数比为10:1-3，其中所述A组份和B组份分别由下列重量份数的原料组成：
A组份：
B组份：
含羟基有机硅树脂 20-30份；
丙烯酸树脂 1-5份。
2.如权利要求1所述的哑光超硬耐候罩光材料，其特征在于：所述二氧化硅为改性二氧化硅纳米粉末。
3.如权利要求2所述的哑光超硬耐候罩光材料，其特征在于：所述改性二氧化硅纳米粉末制备方法如下：
(A)二氧化硅的制备：将30-55重量份的铝矾土和45-70重量份的氟化钠混合后进行煅烧，煅烧温度为600-1300℃，煅烧温度的升温速率为45-60℃/分钟，升温至600-1300℃后温度保持3-10小时，得到气相四氟化硅；将所述四氟化硅在水解温度为810-1500℃条件下水解得到纳米级二氧化硅；对上述制备的二氧化硅进行骤冷结晶处理，冷却速度为50-200℃/min，冷却后温度为100-200℃；
(B)二氧化硅的改性：氮气经过硅胶干燥去除杂质和水份，然后经过预热器预热到200℃；接着将六甲基二硅胺烷与预热氮气混合汽化后，一起进入流化床底部，使步骤(A)制备好的二氧化硅纳米粉末在流化床中流化包覆，包覆温度为280-350℃，包覆时间为30-60min，即得改性二氧化硅纳米粉末。
4.如权利要求1所述的哑光超硬耐候罩光材料，其特征在于：所述聚氨酯预聚体的制备方法如下：
(a)将含有8-13重量份的聚醚多元醇、35-55重量份的聚酯多元醇、18-42重量份的异氰酸酯的原料置于30-45℃下进行第一阶段预反应，反应时间为0.5-1小时，得到前驱体I；
(b)向步骤(a)所得前驱体I中加入0.1-0.2重量份的N,N’-二甲基吡啶，并置于50-60℃下进行第二阶段预反应，反应时间为0.5-1小时，得到前驱体II；
(c)向步骤(b)所得前驱体II中加入1.2-1.6重量份二乙醇胺和0.05-0.12重量份的改性有机硅油，并置于65-85℃下进行第三阶段预反应，反应0.5-1小时后，将体系温度降至30-45℃，经真空消泡，即得到所述聚氨酯预聚体。
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