CN110066593A - 一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料及其制备方法 - Google Patents

一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料加工技术领域，具体涉及一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料及其制备方法，所述涂料的组分为：聚丙二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、2，2‑二羟甲基丙酸、三羟基丙烷、环氧树脂、1，4‑丁二醇、三乙胺、乙二胺、N‑甲基吡咯烷酮、去离子水、填料和助剂。本发明利用三羟甲基丙烷辅助交联，提高涂料的化学交联密度，进而提高涂膜的结构稳定性和力学性能；不添加丙酮，所以不需要对乳液进行蒸馏回收溶剂，在降低VOC含量的同时，减少能源消耗；同时将硅烷偶联剂按涂料配方直接加入环氧树脂改性聚氨酯涂料中，显著地提高了涂层与底材的附着力。

Description

一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料加工技术领域，具体涉及一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料及其制备方法。
背景技术
目前，有人用异氰酸酯和聚酯多元醇先合成聚氨酯预聚体，然后加入助剂、填料搅拌、球磨等工序做成聚氨酯水性涂料，但传统聚氨酯水性涂料性能一般，应用范围单一，用环氧树脂对聚氨酯进行改性，可提高水性涂料的力学性能，但单组份环氧树脂改性聚氨酯水性涂料贮存稳定性不高，容易固化。CN201710580899.2环氧改性的水性聚氨酯涂料及其制备方法和CN20181047999000.7一种环氧树脂改性聚氨酯防水涂料及其制备方法中都添加了丙酮，但丙酮需要回收，且回收率低，难以重复利用，这将会导致工艺路线成本的提高。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为克服上述现有问题，本发明提供一种一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，所述涂料的组分按重量份计为：
聚丙二醇 18.37-20.24份
异佛尔酮二异氰酸酯 17.33-20.01份
二月桂酸二丁基锡 0.05-0.10份
2，2-二羟甲基丙酸 2.00-3.50份
三羟基丙烷 1.00-1.50份
环氧树脂 3.25-4.25份
1，4-丁二醇 2.50-4.00份
三乙胺 1.05-1.84份
乙二胺 0.75-1.50份
N-甲基吡咯烷酮 8.22-15.42份
去离子水 37.50-62.50份
填料 2.50-3.50份
助剂 3.50-9.00份。
作为优选，所述助剂的组分按重量份为：硅烷偶联剂1.25-1.50份，成膜助剂1.00-1.50份，润湿剂为0.50-1.00份，消泡剂0.50-1.00份，分散剂0.25-0.50份。
作为优选，所述异佛尔酮二异氰酸酯中-NCO和聚丙二醇中-OH摩尔比为（1.3-1.5）：1。
作为优选，所述聚丙二醇的分子量为2000。
作为优选，所述环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚，环氧值为0.41-0.47。
作为优选，所述填料为纳米二氧化硅。
作为优选，所述硅烷偶联剂为KH-500、KH-550和KH-570中的一种；所述成膜助剂为丁基卡必醇、丙二醇正丁醚、丙二醇苯醚中的一种或几种；所述润湿剂为BYK-307、BYK-333、BYK-341中的一种或几种；所述消泡剂为Foamaster309A、FoamasterH、Foamaster60中的一种或几种；所述分散剂为LOPON P、LOPON LF、LOPON 890中的一种或几种。
本发明还提供了所述的环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 按重量份配比称取涂料各组分；
S2. 将2，2-二羟甲基丙酸溶于3.40-6.45份的N-甲基吡咯烷酮，得到第一混合液；将环氧树脂和三羟基丙烷溶于4.75-9.00份的N-甲基吡咯烷酮，得到第二混合液；
S3. 将聚丙二醇加入到三口烧瓶中，加热脱水，降温，加入异佛尔酮二异氰酸酯，升温，加入二月桂酸二丁基锡，搅拌反应1.5h，加入第一混合液，搅拌反应1h得到聚氨酯预聚体；
S4. 将第二混合液逐滴滴加聚氨酯预聚体中，70℃保温搅拌反应2-2.5h，逐滴滴加加入1，4-丁二醇，保温搅拌0.5h，降温至40℃以下，加入三乙胺中和0.5h，加入乙二胺和去离子水，快速搅拌，扩链1.0-2.0h，得到环氧树脂改性聚氨酯乳液；
S5. 将环氧树脂改性聚氨酯乳液中加入填料和助剂，均质，即得所述环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料。
作为优选，所述步骤S3中加热脱水的温度为120℃，时间为0.5h，降温至60-80℃。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明利用三羟甲基丙烷辅助交联，提高涂料的化学交联密度，进而提高涂膜的结构稳定性和力学性能；
（2）本发明的涂料，不添加丙酮，所以不需要对乳液进行蒸馏回收溶剂，在降低VOC含量的同时，也减少能源消耗；
（3）本发明将硅烷偶联剂按涂料配方直接加入环氧树脂改性聚氨酯涂料中，一方面使硅羟基与底材以化学键相互作用，另一方面使氨基与环氧涂料中的环氧基反应形成互穿网络结构，从而显著地提高了涂层与底材的附着力。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，所述涂料的组分为：
聚丙二醇 18.37g
异佛尔酮二异氰酸酯 17.33g
二月桂酸二丁基锡 0.05g
2，2-二羟甲基丙酸 2.00g
三羟基丙烷 1.00g
环氧树脂E-44 3.25g
1，4-丁二醇 2.50g
三乙胺 1.05g
乙二胺 0.75g
N-甲基吡咯烷酮 8.22g
去离子水 37.50g
纳米二氧化硅 2.50g
丁基卡必醇 1.00g
硅烷偶联剂KH-500 1.25g
BYK-307 0.50g
Foamaster309A 0.50g
LOPON P 0.25g。
实施例2
一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，所述涂料的组分为：
聚丙二醇 19.31g
异佛尔酮二异氰酸酯 18.67g
二月桂酸二丁基锡 0.075g
2，2-二羟甲基丙酸 2.75g
三羟基丙烷 1.25g
环氧树脂E-44 3.75g
1，4-丁二醇 3.25g
三乙胺 1.45g
乙二胺 1.13g
N-甲基吡咯烷酮 11.82g
去离子水 50.00g
纳米二氧化硅 3.00g
丙二醇正丁醚 1.25g
硅烷偶联剂KH-550 1.38g
BYK-333 0.75g
FoamasterH 0.75g
LOPON LF 0.38g。
实施例3
一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，所述涂料的组分为：
聚丙二醇 20.24g
异佛尔酮二异氰酸酯 20.01g
二月桂酸二丁基锡 0.10g
2，2-二羟甲基丙酸 3.50g
三羟基丙烷 1.50g
环氧树脂E-44 4.25g
1，4-丁二醇 4.00g
三乙胺 1.84g
乙二胺 1.50g
N-甲基吡咯烷酮 15.42g
去离子水 62.50g
纳米二氧化硅 3.50g
丙二醇正丁醚 1.50g
硅烷偶联剂KH-570 1.50g
BYK-341 1.00g
Foamaster60 1.00g
LOPON 89 0.50g。
实施例4
一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，所述涂料的组分为：
聚丙二醇 20.00g
异佛尔酮二异氰酸酯 18.71g
二月桂酸二丁基锡 0.07g
2，2-二羟甲基丙酸 2.32g
三羟基丙烷 1.16g
环氧树脂E-44 3.75g
1，4-丁二醇 3.25g
三乙胺 1.45g
乙二胺 0.96g
N-甲基吡咯烷酮 12.98g
去离子水 50.00g
纳米二氧化硅 2.50g
丙二醇正丁醚 1.50g
硅烷偶联剂KH-550 1.50g
BYK-333 1.00g
FoamasterH 1.00g
LOPON LF 0.50g
对比例1
一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，所述涂料的组分为：
聚丙二醇 20.00g
异佛尔酮二异氰酸酯 18.71g
二月桂酸二丁基锡 0.07g
2，2-二羟甲基丙酸 2.32g
环氧树脂E-44 3.75g
1，4-丁二醇 3.25g
三乙胺 1.45g
乙二胺 0.96g
N-甲基吡咯烷酮 12.98g
去离子水 50.00g
纳米二氧化硅 2.50g
丙二醇正丁醚 1.50g
硅烷偶联剂KH550 1.50g
BYK-333 1.00g
FoamasterH 1.00g
LOPON LF 0.50g；
与实施例4相比缺少三羟基丙烷和硅烷偶联剂。
对比例2
一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，所述涂料的组分为：
聚丙二醇 20.00g
异佛尔酮二异氰酸酯 18.71g
二月桂酸二丁基锡 0.07g
2，2-二羟甲基丙酸 2.32g
三羟基丙烷 1.16g
环氧树脂E-44 3.75g
1，4-丁二醇 3.25g
三乙胺 1.45g
乙二胺 0.96g
N-甲基吡咯烷酮 12.98g
去离子水 50.00g
纳米二氧化硅 2.50g
丙二醇正丁醚 1.50g
BYK-333 1.00g
FoamasterH 1.00g
LOPON LF 0.50g；
与实施例4相比缺少硅烷偶联剂。
性能测试
通过本发明记载的制备方法制备实施例4、对比例1和对比例2制备的环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，然后将制备所得的涂料分别均匀涂抹到马口铁片上，待干燥后，分别测试性能，测试结果见下表1。
表1. 本发明的环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料性能测试结果
组别 附着力(拉开法)/Mpa 硬度 耐冲击力/cm﹒kg 漆膜外观
实施例4 9 HB 50 表面较平整，致密性较好
对比例1 3 4B 10 表面平整，致密性较差
对比例2 5 B 40 表面较平整，致密性好
从表1可以看出，实施例4制备的环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料的力学性能得到明显提高，可以扩大水性涂料的应用范围。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，其特征在于，所述涂料的组分按重量份计为：
聚丙二醇 18.37-20.24份
异佛尔酮二异氰酸酯 17.33-20.01份
二月桂酸二丁基锡 0.05-0.10份
2，2-二羟甲基丙酸 2.00-3.50份
三羟基丙烷 1.00-1.50份
环氧树脂 3.25-4.25份
1，4-丁二醇 2.50-4.00份
三乙胺 1.05-1.84份
乙二胺 0.75-1.50份
N-甲基吡咯烷酮 8.22-15.42份
去离子水 37.50-62.50份
填料 2.50-3.50份
助剂 3.50-9.00份。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，其特征在于，所述助剂的组分按重量份为：硅烷偶联剂1.25-1.50份，成膜助剂1.00-1.50份，润湿剂为0.50-1.00份，消泡剂0.50-1.00份，分散剂0.25-0.50份。
3.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，其特征在于，所述异佛尔酮二异氰酸酯中-NCO和聚丙二醇中-OH摩尔比为（1.3-1.5）：1。
4.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，其特征在于，所述聚丙二醇的分子量为2000。
5.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚，环氧值为0.41-0.47。
6.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，其特征在于，所述填料为纳米二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH500、KH550和HK570中的一种；所述成膜助剂为丁基卡必醇、丙二醇正丁醚、丙二醇苯醚中的一种或几种；所述润湿剂为BYK-307、BYK-333、BYK-341中的一种或几种；所述消泡剂为Foamaster309A、FoamasterH、Foamaster60中的一种或几种；所述分散剂为LOPON P、LOPON LF、LOPON 890中的一种或几种。
8.根据上述任一项权利要求所述的环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1. 按重量份配比称取涂料各组分；
S2. 将2，2-二羟甲基丙酸溶于3.40-6.45份的N-甲基吡咯烷酮，得到第一混合液；将环氧树脂和三羟基丙烷溶于4.75-9.00份的N-甲基吡咯烷酮，得到第二混合液；
S3. 将聚丙二醇加入到三口烧瓶中，加热脱水，降温，加入异佛尔酮二异氰酸酯，升温，加入二月桂酸二丁基锡搅拌反应1.5h，加入第一混合液，搅拌反应1h得到聚氨酯预聚体；
S4. 将第二混合液逐滴滴加聚氨酯预聚体中，70℃保温搅拌反应2-2.5h，逐滴滴加加入1，4-丁二醇，保温搅拌0.5h，降温至40℃以下，加入三乙胺中和0.5h，加入乙二胺和去离子水，快速分散，扩链1.0-2.0h，得到环氧树脂改性聚氨酯乳液；
S5. 在环氧树脂改性聚氨酯乳液中加入填料和助剂，搅拌至均匀，即得所述环氧树脂改性聚氨酯防腐水性涂料。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中加热脱水的温度为120℃，时间为0.5h，降温至60-80℃，升温至80℃。
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