CN110157318A - 一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents

一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法，该涂料包括以下重量份的组分：A组分80‑90份和B组分10‑20份；其中，A组分包括以下重量份的组分：去离子水15‑35份、石墨烯溶胶4‑10份、成膜助剂8‑12份、分散剂0.5‑1.5份、消泡剂2.5‑5.5份、流平剂0.5‑1.5份、水性聚氨酯乳液45‑55份和增稠剂1‑3份；B组分包括以下重量份的组分：丙二醇甲醚醋酸酯30‑50份、水性多异氰酸酯固化剂45‑65份、防闪锈剂2‑6份、消泡剂0.5‑1.5份。该涂料在高温、酸性以及碱性条件下能稳定使用较长时间。

Description

一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法。
背景技术
换热器是一种在不同温度的两种或两种以上流体间实现物料之间热量传递的节能设备，是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到流程规定的指标，以满足工艺条件的需要，同时也是提高能源利用率的主要设备之一。
在石油化工等领域，一些大功率的换热器使用温度高，且存在腐蚀介质，因此对涂料性能要求较高。但现有的涂料在酸碱或高温情况下稳定性不佳，使用范围受限。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法，该涂料在120-150℃，pH＝3的条件下具有良好的稳定性，大大提高了换热器的使用寿命。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，包括以下重量份的组分：A组分80-90份和B组分10-20份；
其中，A组分包括以下重量份的组分：去离子水15-35份、石墨烯溶胶4-10份、成膜助剂8-12份、分散剂0.5-1.5份、消泡剂2.5-5.5份、流平剂0.5-1.5份、水性聚氨酯乳液45-55份和增稠剂1-3份；
B组分包括以下重量份的组分：丙二醇甲醚醋酸酯30-50份、水性多异氰酸酯固化剂45-65份、防闪锈剂2-6份、消泡剂0.5-1.5份。
进一步地，A组分和B组分的质量比为9:1。
进一步地，水性聚氨酯乳液为科思创Dispercoll U2710。
进一步地，成膜助剂为醇酯十二或二丙二醇丁醚；分散剂为Disperbyk-190；消泡剂为byk-024、byk-022和surfynol DF-40中的至少一种；流平剂为byk-348、TEGO WET-240和byk-333中的至少一种；增稠剂为DOW ACRYSOL RM-12W。
进一步地，水性多异氰酸酯固化剂为万华化学Aquolin 268。
进一步地，防闪锈剂为SER-AD FA 179；消泡剂为TEGO 901W。
进一步地，石墨烯溶胶通过以下方法制备得到：将去离子水和分散剂混合，然后边搅拌边加入有机氟改性剂，再继续加入氧化石墨烯，超声振荡2-2.5h至溶胶状态，制得；其中，去离子水、分散剂、有机氟改性剂和氧化石墨烯的重量比为30-50:1-5:5-10:40-60。
进一步地，去离子水、分散剂、有机氟改性剂和氧化石墨烯的重量比为40:3:7:50。
进一步地，分散剂为COADIS 123K、COADIS 234K、COADIS P30和COADIS P50中的至少一种；有机氟改性剂为斯洛柯化学的Sillok-100和/或Sillok-110；氧化石墨烯为南京先丰纳米材料科技有限公司的XF012氧化石墨烯。
上述耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分
a.边搅拌边向去离子水中加入石墨烯溶胶，于800-1000r/min搅拌25-35min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入成膜助剂，于800-1000r/min搅拌15-20min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入分散剂，于800-1000r/min搅拌15-20min；
d.边搅拌边向步骤c所得物中加入消泡剂，于800-1000r/min搅拌25-35min；
e.边搅拌边向步骤d所得物中加入流平剂，于800-1000r/min搅拌15-20min；
f.边搅拌边向步骤e所得物中加入水性聚氨酯乳液，于800-1000r/min搅拌15-20min；
g.边搅拌边向步骤f所得物中加入增稠剂，于1000-1200r/min搅拌30-40min，停止搅拌，制得A组分；
(2)制备B组分
a.将丙二醇甲醚醋酸酯和水性多异氰酸酯固化剂混合，于800-1000r/min搅拌15-20min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入防闪锈剂，于800-1000r/min搅拌15-20min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入消泡剂，于800-1000r/min搅拌30-40min，停止搅拌，制得B组分；
(3)将A组分和B组分混合均匀，制得耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料。
本发明提供的耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法，具有以下有益效果：
本发明将氧化石墨烯通过有机氟改性剂改性后，制备成石墨烯溶胶，使石墨烯在整个A组分体系中具有良好的分散性和储存稳定性，石墨烯作为一种二维的碳纳米材料，具有良好的导热性能，使得涂料具有良好的导热性，提高了换热器的热交换效率。
本发明制得的涂料，采用科思创Dispercoll U2710和Aquolin 268复配的方式，该双组份体系具有良好的相容性，施工干燥后具有良好的耐热性和抗化学品性(包括耐酸碱性能)，通过引入石墨烯材料，可以提高体系的耐热性和耐化学性能，在高温、酸性以及碱性条件下能稳定使用较长时间。
具体实施方式
实施例1
一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，包括以下重量份的组分：A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为9:1；
其中，A组分包括以下重量份的组分：去离子水28份、石墨烯溶胶4份、成膜助剂二丙二醇丁醚10份、分散剂Disperbyk-190 1份、消泡剂byk-024 4份、流平剂byk-348 1份、水性聚氨酯乳液Dispercoll U2710 50份和增稠剂DOW ACRYSOL RM-12W 2份；
B组分包括以下重量份的组分：丙二醇甲醚醋酸酯40份、水性多异氰酸酯固化剂Aquolin 268 55份、防闪锈剂SER-AD FA 179 4份、消泡剂TEGO 901W 1份。
上述石墨烯溶胶通过以下方法制备得到：边搅拌边向40kg去离子水中加入3kg分散剂COADIS 123K，然后在1000r/min条件下搅拌15min，接着边搅拌边加入7kg有机氟改性剂Sillok-100，在1000r/min条件下搅拌15min，继续边搅拌边加入50kg氧化石墨烯，在1000r/min条件下搅拌30min，最后超声振荡2h至溶胶状态，制得。
上述耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分
a.边搅拌边向去离子水中加入石墨烯溶胶，于1000r/min搅拌30min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入成膜助剂，于1000r/min搅拌15min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入分散剂，于1000r/min搅拌15min；
d.边搅拌边向步骤c所得物中加入消泡剂，于1000r/min搅拌30min；
e.边搅拌边向步骤d所得物中加入流平剂，于1000r/min搅拌15min；
f.边搅拌边向步骤e所得物中加入水性聚氨酯乳液，于1000r/min搅拌15min；
g.边搅拌边向步骤f所得物中加入增稠剂，于1200r/min搅拌30min，停止搅拌，制得A组分；
(2)制备B组分
a.将丙二醇甲醚醋酸酯和水性多异氰酸酯固化剂混合，于1000r/min搅拌15min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入防闪锈剂，于1000r/min搅拌15min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入消泡剂，于1000r/min搅拌30min，停止搅拌，制得B组分；
(3)将A组分和B组分混合均匀，制得耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料。
实施例2
一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，包括以下重量份的组分：A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为9:1；
其中，A组分包括以下重量份的组分：去离子水25份、石墨烯溶胶7份、成膜助剂二丙二醇丁醚10份、分散剂Disperbyk-190 1份、消泡剂byk-024 4份、流平剂byk-348 1份、水性聚氨酯乳液Dispercoll U2710 50份和增稠剂DOW ACRYSOL RM-12W 2份；
B组分包括以下重量份的组分：丙二醇甲醚醋酸酯40份、水性多异氰酸酯固化剂Aquolin 268 55份、防闪锈剂SER-AD FA 179 4份、消泡剂TEGO 901W 1份。
上述石墨烯溶胶通过以下方法制备得到：边搅拌边向40kg去离子水中加入3kg分散剂COADIS 123K，然后在1000r/min条件下搅拌15min，接着边搅拌边加入7kg有机氟改性剂Sillok-100，在1000r/min条件下搅拌15min，继续边搅拌边加入50kg氧化石墨烯，在1000r/min条件下搅拌30min，最后超声振荡2h至溶胶状态，制得。
上述耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分
a.边搅拌边向去离子水中加入石墨烯溶胶，于1000r/min搅拌30min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入成膜助剂，于1000r/min搅拌15min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入分散剂，于1000r/min搅拌15min；
d.边搅拌边向步骤c所得物中加入消泡剂，于1000r/min搅拌30min；
e.边搅拌边向步骤d所得物中加入流平剂，于1000r/min搅拌15min；
f.边搅拌边向步骤e所得物中加入水性聚氨酯乳液，于1000r/min搅拌15min；
g.边搅拌边向步骤f所得物中加入增稠剂，于1200r/min搅拌30min，停止搅拌，制得A组分；
(2)制备B组分
a.将丙二醇甲醚醋酸酯和水性多异氰酸酯固化剂混合，于1000r/min搅拌15min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入防闪锈剂，于1000r/min搅拌15min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入消泡剂，于1000r/min搅拌30min，停止搅拌，制得B组分；
(3)将A组分和B组分混合均匀，制得耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料。
实施例3
一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，包括以下重量份的组分：A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为9:1；
其中，A组分包括以下重量份的组分：去离子水22份、石墨烯溶胶10份、成膜助剂二丙二醇丁醚10份、分散剂Disperbyk-190 1份、消泡剂byk-024 4份、流平剂byk-348 1份、水性聚氨酯乳液Dispercoll U2710 50份和增稠剂DOW ACRYSOL RM-12W 2份；
B组分包括以下重量份的组分：丙二醇甲醚醋酸酯40份、水性多异氰酸酯固化剂Aquolin 268 55份、防闪锈剂SER-AD FA 179 4份、消泡剂TEGO 901W 1份。
上述石墨烯溶胶通过以下方法制备得到：边搅拌边向40kg去离子水中加入3kg分散剂COADIS 123K，然后在1000r/min条件下搅拌15min，接着边搅拌边加入7kg有机氟改性剂Sillok-100，在1000r/min条件下搅拌15min，继续边搅拌边加入50kg氧化石墨烯，在1000r/min条件下搅拌30min，最后超声振荡2h至溶胶状态，制得。
上述耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分
a.边搅拌边向去离子水中加入石墨烯溶胶，于1000r/min搅拌30min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入成膜助剂，于1000r/min搅拌15min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入分散剂，于1000r/min搅拌15min；
d.边搅拌边向步骤c所得物中加入消泡剂，于1000r/min搅拌30min；
e.边搅拌边向步骤d所得物中加入流平剂，于1000r/min搅拌15min；
f.边搅拌边向步骤e所得物中加入水性聚氨酯乳液，于1000r/min搅拌15min；
g.边搅拌边向步骤f所得物中加入增稠剂，于1200r/min搅拌30min，停止搅拌，制得A组分；
(2)制备B组分
a.将丙二醇甲醚醋酸酯和水性多异氰酸酯固化剂混合，于1000r/min搅拌15min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入防闪锈剂，于1000r/min搅拌15min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入消泡剂，于1000r/min搅拌30min，停止搅拌，制得B组分；
(3)将A组分和B组分混合均匀，制得耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料。对比例1
一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，包括以下重量份的组分：A组分和B组分，A组分和B组分的质量比为6:1；
其中，A组分包括以下重量份的组分：去离子水32份、成膜助剂二丙二醇丁醚10份、分散剂Disperbyk-190 1份、消泡剂byk-024 4份、流平剂byk-348 1份、水性氟碳乳液ZT-9610(江苏智泰)50份和增稠剂DOW ACRYSOL RM-12W2份；
B组分包括以下重量份的组分：丙二醇甲醚醋酸酯40份、水性固化剂XC-205(厦门爱珂玛)55份、防闪锈剂SER-AD FA 179 4份、消泡剂TEGO 901W 1份。
上述耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备A组分
a.边搅拌边向去离子水中加入加入成膜助剂，于1000r/min搅拌15min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入分散剂，于1000r/min搅拌15min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入消泡剂，于1000r/min搅拌30min；
d.边搅拌边向步骤c所得物中加入流平剂，于1000r/min搅拌15min；
e.边搅拌边向步骤d所得物中加入水性氟碳乳液ZT-9610，于1000r/min搅拌15min；
f.边搅拌边向步骤e所得物中加入增稠剂，于1200r/min搅拌30min，停止搅拌，制得A组分；
(2)制备B组分
a.将丙二醇甲醚醋酸酯和水性固化剂XC-205混合，于1000r/min搅拌15min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入防闪锈剂，于1000r/min搅拌15min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入消泡剂，于1000r/min搅拌30min，停止搅拌，制得B组分；
(3)将A组分和B组分混合均匀，制得耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料。
对实施例1-3和对比例1制得的涂料进行性能测定，测定结果如下：
由上表可知，本发明制得的耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料具有良好的相容性，施工干燥后具有具有良好的耐热性和耐酸碱性，在高温、酸性以及碱性条件下稳定使用较长时间后也无气泡产生，可涂覆在换热器表面，扩大换热器的使用范围。

Claims (10)

1.一种耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，包括以下重量份的组分：A组分80-90份和B组分10-20份；
其中，A组分包括以下重量份的组分：去离子水15-35份、石墨烯溶胶4-10份、成膜助剂8-12份、分散剂0.5-1.5份、消泡剂2.5-5.5份、流平剂0.5-1.5份、水性聚氨酯乳液45-55份和增稠剂1-3份；
B组分包括以下重量份的组分：丙二醇甲醚醋酸酯30-50份、水性多异氰酸酯固化剂45-65份、防闪锈剂2-6份、消泡剂0.5-1.5份。
2.根据权利要求1所述的耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，A组分和B组分的质量比为9:1。
3.根据权利要求1所述的耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，水性聚氨酯乳液为Dispercoll U2710。
4.根据权利要求1所述的耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，成膜助剂为醇酯十二或二丙二醇丁醚；分散剂为Disperbyk-190；消泡剂为byk-024、byk-022和surfynolDF-40中的至少一种；流平剂为byk-348、TEGO WET-240和byk-333中的至少一种；增稠剂为DOW ACRYSOL RM-12W。
5.根据权利要求1所述的耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，水性多异氰酸酯固化剂为Aquolin 268。
6.根据权利要求1所述的耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，防闪锈剂为SER-AD FA 179；消泡剂为TEGO 901W。
7.根据权利要求1所述的耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，石墨烯溶胶通过以下方法制备得到：将去离子水和分散剂混合，然后边搅拌边加入有机氟改性剂，再继续加入氧化石墨烯，超声振荡2-2.5h至溶胶状态，制得；其中，去离子水、分散剂、有机氟改性剂和氧化石墨烯的重量比为30-50:1-5:5-10:40-60。
8.根据权利要求7所述的耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，去离子水、分散剂、有机氟改性剂和氧化石墨烯的重量比为40:3:7:50。
9.根据权利要求5所述的耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，分散剂为COADIS123K、COADIS 234K、COADIS P30和COADIS P50中的至少一种；有机氟改性剂为Sillok-100和/或Sillok-110。
10.权利要求1-9任一项所述的耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备A组分
a.边搅拌边向去离子水中加入石墨烯溶胶，于800-1000r/min搅拌25-35min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入成膜助剂，于800-1000r/min搅拌15-20min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入分散剂，于800-1000r/min搅拌15-20min；
d.边搅拌边向步骤c所得物中加入消泡剂，于800-1000r/min搅拌25-35min；
e.边搅拌边向步骤d所得物中加入流平剂，于800-1000r/min搅拌15-20min；
f.边搅拌边向步骤e所得物中加入水性聚氨酯乳液，于800-1000r/min搅拌15-20min；
g.边搅拌边向步骤f所得物中加入增稠剂，于1000-1200r/min搅拌30-40min，停止搅拌，制得A组分；
(2)制备B组分
a.将丙二醇甲醚醋酸酯和水性多异氰酸酯固化剂混合，于800-1000r/min搅拌15-20min；
b.边搅拌边向步骤a所得物中加入防闪锈剂，于800-1000r/min搅拌15-20min；
c.边搅拌边向步骤b所得物中加入消泡剂，于800-1000r/min搅拌30-40min，停止搅拌，制得B组分；
(3)将A组分和B组分混合均匀，制得耐酸碱耐高温水性聚氨酯涂料。
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