CN110564255B - 一种舱内装饰用水基聚氨酯面漆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种舱内装饰用水基聚氨酯面漆，是一种双组份水基聚氨酯磁漆，其中甲组份按组成分为：PUA乳液，颜料，功能填料，润湿分散剂，基材润湿剂，流变剂，消泡剂，增稠剂。乙组份：异氰酸酯类，醇醚类溶剂。研发的水基聚氨酯面漆具有低毒低污染、耐沾污、耐磨、阻燃、柔韧性好、附着力好以及防腐好，对有机玻璃﹑塑料﹑复合材料等溶剂敏感型制件无不良影响的特点。在舱内涂装实验经证实完全可以在飞机内舱﹑汽车内舱﹑机车内舱等大范围的推广使用,具有可观的使用价值与经济价值。

Description

一种舱内装饰用水基聚氨酯面漆

技术领域

本发明涉及功能涂料领域，特别涉及的是一种水基聚氨酯面漆，研发的水基聚氨酯面漆具有低毒低污染、耐沾污、耐磨、阻燃、柔韧性好、附着力好、防腐好，对有机玻璃﹑塑料﹑复合材料等溶剂敏感型制件无不良影响的特点。

背景技术

近几年来欧美主要发达国家对飞机涂料的环保要求越来越高，并通过立法来限制VOC排放和重金属用量，因此目前欧美发达国家采用的涂料主要是无铬高固体份体系和水基体系。目前，飞机涂料主要分为两部分：用于飞机蒙皮外表面和其他内部结构表面的无铬高固体份防腐涂料和用于舱内制件表面的水基防腐涂料。

飞机内舱用涂料国外已经发展成熟，不仅低毒环保，还具有出众的附着力、柔韧性、阻燃性和出色的装饰性，可以用在各种非金属基材上，例如聚苯砜、聚酯/玻纤层板、酚醛/玻纤层、热塑性制件上等，还能用在金属上。但目前，由于国内航空涂料产品技术比较落后和没有通过适航认证，国内市场基本被国外产品占据。为了配合我国航空飞机产业的大发展，提高国产航空飞机的国产化率，开发具有自主知识产权的航空配套涂料十分有意义。研制新一代全水性国产航空飞机内舱配套用装饰涂料，配套在国产飞机上使用这符合国际绿色环保材料的发展趋势，并有利于加强在国内航空涂料市场的地位，同时也可填补我国航空飞机内装饰涂料的空白。

发明内容

本发明的目的是提供一种水基聚氨酯面漆，研发的水基聚氨酯面漆具有低毒低污染、耐沾污、耐磨、阻燃、柔韧性好、附着力好、防腐好，对有机玻璃﹑塑料﹑复合材料等溶剂敏感型制件无不良影响的特点。

水基聚氨酯面漆，分为甲组份和乙组份，甲组份和乙组份的比例为10:1(重量比)，甲组份和乙组份分别按照重量份比例为：

本发明采用的水性聚氨酯乳液为合成的有机硅改性含磷丙烯酸接枝氨酯油乳液，水性树脂成膜后的一个共性问题是耐水性差，耐介质性差，阻燃性及耐温性有待提高。解决办法主要是提高漆膜的交联密度，对亲水基团进行反应或封端。本文采用自合成含羟基、丙烯酸基及有机硅基团的水性PUA乳液,用含异氰酸根的亲水性聚氨酯固化剂来固化，异氰酸根与羟基、酸基均发生反应交联；同时油解物中的双键在催干剂存在下自氧化交联，实行多重交联，提高了交联密度，提高了综合性能。将有机聚硅氧烷引入水性丙烯酸改性氨酯油体系，可提供特殊性能如耐高低温，耐候，耐老化等。通过单独添加阻燃剂来达到其阻燃的效果，很难达到，具有阻燃性的树脂才是关键，磷酸酯基团具有一定的阻燃性，通过在合成中引入此基团，可以显著的提高其阻燃效果。PUA乳液合成技术路线如下：

1)在反应器中加入双漂豆油、季戊四醇，摩尔比控制在1:1，通入氮气，搅拌并缓慢升温至120℃，再加入0.5％三壬基酚酯和0.02％环烷酸钙，缓慢升温至250℃，保温反应至醇解结束，醇解约需2h，测定醇容忍度合格后降温待用，得到的产物酸值为0.6mgKOH/g。

2)取上述30～35份油醇解物，加入含羟基有机硅2.0～3.0份、二羟甲基丙酸(DMPA)4.5～5.0份、N-甲基吡咯烷酮(NMP)适量，通入氮气，加热搅拌全部溶解透明后降温到40℃。加入二异氰酸酯(IPDI)30～35份，升温至90℃下保温反应2～3h至NCO基含量不再变化，此时得到端基为-NCO的预聚物，停止通入氮气，改为通入干燥空气，加入丙烯酸羟乙酯(HEA)和微量的二月桂酸二丁基锡进行封端，保温反应2h，控制HEA与端基为-NCO预聚物的物质的量比为2∶1。将以HEA封端的氨酯油降温至60℃,加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)6～8份及丙烯酸丁酯(BA)6～8份、烷基丙烯酸酯磷酸酯6～8份、三乙胺(TEA)2.0～3.0份混合液体,大力搅拌使氨酯油预聚体分散均匀,加入140～150份H₂O,持续大力搅拌30min,得到溶胀了丙烯酸酯类单体的聚氨酯水分散液。

3)将上述得到的液体加热至75℃,停止通入干燥空气,通入氮气,降低搅拌转速,滴加1.5份浓度为50％偶氮二异丁腈(AIBN)的NMP溶液,控制滴加速率,2～3h内滴完,加热至80℃,保温反应2h后,补加0.5份浓度为50％偶氮二异丁腈(AIBN)的NMP溶液,升温至85℃熟化0.5h。

4)将得到的乳液降温至40℃,以氨水的水溶液调节乳液pH值约为7.5，降温搅拌均匀,过滤出料。

颜料为钛白粉R930或R706；功能填料分为阻燃填料及一般填料，阻燃填料为十溴二苯乙烷、十溴联苯醚、三氧化二锑、FR707、FR605一种或几种的混合物；一般填料为：滑石粉、硫酸钡、硅灰石及云母粉中的一种或几种的混合物；润湿分散剂为聚丙烯酸共聚物钾盐；基材润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液；防沉剂为经过处理的易分散型锂蒙脱石粘土类；消泡剂为以聚醚改性的非硅表面活性剂；增稠剂为非离子水性聚氨酯；流平剂为聚醚改性有机硅；防霉剂为无机防霉剂锌类和有机防霉剂含硫有机物的混合物。异氰酸酯类为Bayer304、305、3100、2487/1、2655中的一种或几种的混合物；醇醚类溶剂为二乙二醇单甲醚、丙二醇甲醚，二丙二醇二甲醚中的一种或几种的混合物。

水基聚氨酯面漆分为甲组份和乙组份，甲组份的制备方法如下：

依据作业指示单领料，按照作业指示单进行称料，一人操作，一人复核。预混合生产100kg以下产品预混合转速控制500±200r/min(小功率高速搅拌器)，生产100kg以上产品预混合转速控制150±50r/min(大功率高速搅拌器)，搅拌时间为充分搅拌均匀为宜，一般搅拌时间为30min左右。予分散后进行研磨，研磨过程中注意砂磨机温度变化，调节冷凝水流量控制砂磨机碾磨腔温度≤45℃。调节砂磨机进料口压力在2.0bar以下，保持进料流量稳定。研磨2-4个循环，每个循环研磨结束后，按照要求清洗进完料的物料罐。自第2个循环起，每研磨完一遍，检验人员进行细度检验，细度≤25μm，停止研磨，否则进行下一个循环，直至细度达到要求。然后调色，色差过程检验合格后出厂检验，出厂检验合格后过滤包装、入成品库，标注表识。

乙组份的制备方法如下：

依据作业指示单领料，按照作业指示单进行称料，一人操作，一人复核。预混合生产100kg以下产品预混合转速控制250±150r/min(小功率高速搅拌器)，生产100kg以上产品预混合转速控制100±50r/min(大功率高速搅拌器)，搅拌时间为20min左右。然后出厂检验，出厂检验合格后过滤包装、入成品库，标注表识。

水基聚氨酯面漆施工工艺如下：

首先基材处理，复合材料与塑料板：用异丙醇、乙醇或其他合适的溶剂清洗剂，彻面清洗干净其表面，在使用之前，个别有需要时进行轻微打磨再清洗，晾干喷涂；铝合金板：表面阳极化处理,24h之内涂装。施工前先将A组分搅拌均匀，然后将A组分、B组分按比例10：1混合并搅拌均匀，添加软水后再充分搅拌均匀，使涂-4杯粘度在15～30秒，并静置熟化5～20分钟，为了避免杂质的干扰，建议用240目以上滤网过滤后再喷涂，干膜厚度单道控制在20～30μm；。

水基聚氨酯面漆要达到的技术指标如下：

研制的水基内舱防腐涂层涂覆在有机玻璃﹑塑料﹑复合材料及铝合金材料表面上应与基材具有良好的附着力，应具有良好的机械性能及耐水性、耐沾污、耐磨及防腐等特性，应具有良好的工艺性能，满足有机玻璃﹑塑料﹑复合材料及铝合金材料表面的涂覆工艺要求。

具体达到的性能指标见表1。

表1涂料性能要求

具体实施方式

下面用实例来对本发明作进一步说明，但本发明绝不局限于这些实案例。

实施例1：

水基聚氨酯消声涂料，甲组份按照重量比为：

PUA乳液68.4份，钛白粉R930 15份，十溴联苯醚7.5份，三氧化二锑2.5份，硫酸钡2份，锂蒙脱石粘土0.2份，聚丙烯酸共聚物钾盐润湿分散剂1.0份聚醚改性有机硅流平剂0.2份，聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液基材润湿剂0.2份，聚醚改性的非硅表面活性剂消泡剂0.5份，非离子水性聚氨酯增稠剂1.0份，无机防霉剂锌类1.0份，有机防霉剂含硫有机物0.5份；

乙组份按照重量比为

Bayer 2655 40份，二丙二醇二甲醚60份。

实施例2：

水基聚氨酯消声涂料，甲组份按照重量比为：

PUA乳液66.9份，钛白粉R706 16份，十溴联苯醚7.2份，三氧化二锑2.4份，硫酸钡2份，锂蒙脱石粘土0.3份，聚丙烯酸共聚物钾盐润湿分散剂1.2份聚醚改性有机硅流平剂0.3份，聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液基材润湿剂0.1份，聚醚改性的非硅表面活性剂消泡剂0.4份，非离子水性聚氨酯增稠剂0.8份，无机防霉剂锌类1.6份，有机防霉剂含硫有机物0.8份；

乙组份按照重量比为

Bayer 2655 42份，二丙二醇二甲醚58份。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非是对本发明作其它形式的限制，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等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改﹑等同变化或改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种舱内装饰用水基聚氨酯面漆，其特征在于，分为甲组份和乙组份按照10:1重量比组合而成，甲组份和乙组份组成分别如下：

乙组分：

异氰酸酯类固化剂 3.5-4.5

醇醚类溶剂 5.5-6.5

PUA乳液为合成的有机硅改性含磷丙烯酸接枝氨酯油乳液，

所述的PUA乳液合成路线：

1)在反应器中加入双漂豆油、季戊四醇，摩尔比控制在1:1，通入氮气，搅拌并缓慢升温至120℃，再加入0.5％三壬基酚酯和0.02％环烷酸钙，缓慢升温至250℃，保温反应至醇解结束，醇解需2h，测定醇容忍度合格后降温待用，得到的产物酸值为0.6mgKOH/g；

2)取步骤1)的油醇解产物30～35份，加入含羟基有机硅2.0～3.0份、二羟甲基丙酸(DMPA)4.5～5.0份、N-甲基吡咯烷酮(NMP)适量，通入氮气，加热搅拌全部溶解透明后降温到40℃，加入IPDI30～35份，升温至90℃下保温反应2～3h至NCO基含量不再变化，此时得到端基为-NCO的预聚物，停止通入氮气，改为通入干燥空气，加入丙烯酸羟乙酯(HEA)和微量的二月桂酸二丁基锡进行封端，保温反应2h，控制HEA与端基为-NCO预聚物的物质的量比为2∶1，将以HEA封端的氨酯油降温至60℃,加入甲基丙烯酸甲酯(MMA)6～8份及丙烯酸丁酯(BA)6～8份、烷基丙烯酸酯磷酸酯6～8份、三乙胺(TEA)2.0～3.0份混合液体,大力搅拌使氨酯油预聚体分散均匀,加入140～150份H₂O,持续大力搅拌30min,得到溶胀了丙烯酸酯类单体的聚氨酯水分散液；

3)将上述得到的聚氨酯水分散液加热至75℃,停止通入干燥空气,通入氮气,降低搅拌转速,滴加1.5份浓度为50％偶氮二异丁腈(AIBN)的NMP溶液,控制滴加速率,2～3h内滴完,加热至80℃,保温反应2h后,补加0.5份浓度为50％偶氮二异丁腈(AIBN)的NMP溶液,升温至85℃熟化0.5h；

4)将得到的乳液降温至40℃,以氨水的水溶液调节乳液pH值为7.5，降温搅拌均匀,过滤出料。

2.根据权利要求1中所述的舱内装饰用水基聚氨酯面漆，其特征在于，颜料为进口二氧化钛颜料R930或R760，巴斯夫各色颜料及日本三菱碳黑MA100，功能填料分为阻燃填料和一般填料，阻燃填料为十溴二苯乙烷、十溴联苯醚、三氧化二锑、FR707、FR605一种或几种的混合物，一般填料为：滑石粉、硫酸钡、硅灰石及云母粉中的一种或几种的混合物，润湿分散剂为聚丙烯酸共聚物钾盐，基材润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液。

3.根据权利要求1中所述的舱内装饰用水基聚氨酯面漆，其特征在于，防沉剂为经过处理的易分散型锂蒙脱石粘土，消泡剂为以聚醚改性的非硅表面活性剂，增稠剂为非离子水性聚氨酯，流平剂为聚醚改性有机硅，防霉剂为无机防霉剂锌金属离子抗菌剂和有机防霉剂含硫有机物的混合物。

4.根据权利要求1中所述的舱内装饰用水基聚氨酯面漆，其特征在于，异氰酸酯类固化剂为Bayer304、305、3100、2487/1、2655中的一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1中所述的舱内装饰用水基聚氨酯面漆，其特征在于，醇醚类溶剂为二乙二醇单甲醚、丙二醇甲醚，二丙二醇二甲醚中的一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1中所述的舱内装饰用水基聚氨酯面漆，其特征在于，在塑料﹑复合材料及铝合金表面上保护应用。