CN110964428B - 一种城轨及动车车体用双组分超支化聚酯树脂高固体分高光清漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种城轨及动车车体用双组分超支化聚酯树脂高固体分高光清漆及其制备方法，所述主体涂料由以下组分组成：高固含树脂40‑65份，超支化聚酯树脂15‑35份，消泡剂0.2‑1.0份，混合助剂3‑6份，流平剂0.2‑1.0份，催化剂0.03‑0.08份；混合溶剂15‑20份；所述固化剂由聚1，6‑六亚甲基二异氰酸酯75‑100份，混合溶剂0‑25份组成；所述主体涂料和固化剂的重量比为100：50‑70。本发明提供的清漆具有VOC含量低，环保性能好的特点，其各项指标如光泽性、耐候性、耐腐蚀和耐水性比同类型水性涂料具有明显优势，通过主体涂料和固化剂两部分混合交联成膜，对城轨及动车的外表面有优异的保护作用和高装饰性。

Description

一种城轨及动车车体用双组分超支化聚酯树脂高固体分高光 清漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种城轨及动车车体用双组分超支化聚酯树脂高固体分高光清漆及其制备方法。

背景技术

随着国家环保要求的日益提高，对涂料产品的环保性能提出了更高的要求，低VOC成为涂料产品开发过程中最重要的指标。水性涂料以其施工过程中的VOC成为新一代环保涂料中翘楚，但由于用于轨道交通的低温固化水性涂料在其成膜机理上的固有缺陷，使得其诸多性能如耐水性、耐候性、硬度等指标上仍难以达到传统溶剂型涂料的标准；传统的溶剂型涂料虽然耐水性、耐候性、硬度等指标较好，但是存在施工VOC高的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种施工VOC低、高光泽、高耐候性、高耐腐蚀和高耐水性的清漆，具体技术方案如下：

一种城轨及动车车体用双组分超支化聚酯树脂高固体分高光清漆，包括主体涂料和固化剂，其特征在于，按重量份计，所述主体涂料由以下组分组成：高固体分树脂40-65份，超支化聚酯树脂15-35份，消泡剂0.2-1.0份，混合助剂3-6份，流平剂0.2-1.0份，催化剂0.03-0.08份；混合溶剂15-20份。

所述催化剂由聚1,6-六亚甲基二异氰酸酯(简称HDI)75-100份，混合溶剂0-25份组成。

所述主体涂料和固化剂的重量比为100:50-70。

优选地，所述高固体分树脂选自丙烯酸树脂和/或其改性树脂。

优选地，所述高固体分树脂选自聚硅氧烷树脂和/或其改性树脂。

优选地，所述消泡剂为改性聚硅氧烷溶液。

优选地，所述流平剂为有机硅类流平剂。

优选地，所述混合助剂由光稳定、流平剂和混合溶剂混合而成。

优选地，所述混合溶剂为二甲苯、醋酸和丙二醇甲醚醋酸酯按重量比4:3:3混合而成。

所述高固体分树脂是指固含≥70％的树脂，所述城轨及动车车体用双组分超支化聚氨酯高固体分高光清漆中的高固体分是指在施工时固含≥60％。

本发明还提供上述城轨及动车车体用双组分超支化聚酯树脂高固体分高光清漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按配方称取各原料，将高固体分树脂在转速为800-1000r/min下分散8-12min，分散时缓慢加入超支化聚酯树脂，然后在转速为1000-1200r/min下分散，分散时每2-3min分别依次加入消泡剂、混合助剂、流平剂和催化剂，然后缓慢降速至400-600r/min分散15-25min，分散时加入混合溶剂，然后静置6-12小时密封待用；

将聚1,6-六亚甲基二异氰酸酯在400-500r/min转速下分散8-12min，分散时加入混合溶剂，然后静置5-8min密封保存；

(2)使用时将主体涂料和固化剂按比例混合均匀即得清漆。施工时，添加适量稀释剂调节至合适粘度。

本发明的主要作用机理是：混合后的清漆被喷涂在配套底色漆上，随着溶剂的挥发，主体涂料中高固体分树脂及超支化聚酯树脂所含的羟基与固化剂中HDI所含的NCO基团进行反应，生产氨基甲酸酯健，从而形成立体的网络结构，最终赋予涂膜良好的机械、耐候、耐化性能及出色的外观。本产品能在常温下成膜，在60℃的温度下烘烤成膜效果更佳，相比于氨基烤漆及粉末涂料需要在180℃以上的温度成膜，能耗大大降低。

本发明由于采用高固体分树脂，大大提高了成品的固含量，从而相对大大降低了有机溶剂的添加量，达到减少有机溶剂的挥发，来降低清漆施工过程中对大气的污染。

本发明采用高固体分树脂作为主体涂料的主要成分，它对与固化剂交联后所形成漆膜的耐光性、耐化学性、耐水性、机械性能起主导作用。在本发明中，该树脂主要有两种选择：a.可以选择丙烯酸树脂或其改性树脂，该类型树脂使漆膜具有良好的耐光性、耐化学性、耐水性和机械性能，同时成本适中，是平衡性设计的首选。b.可以选择聚硅氧烷树脂或其改性树脂。该树脂具有极高的耐紫外光能力及耐水性，同时能够提供漆膜防涂鸦效果。

本发明中采用超支化聚酯树脂，在继承传统聚酯树脂高丰满度，高光泽度，良好流平性的特点上，耐候性及漆膜长期耐性也大大提高，超支化聚酯能和多元醇高固体分树脂及HDI固化剂交联形成更加密集的立体网状结构，聚酯的柔性基团能进一步改善成膜后漆膜的各项性能，不但不会降低主体高固体分树脂的各项指标，还会对主体树脂产生增益作用。

本发明中的消泡剂使用改性聚硅氧烷溶液，能降低起泡表面张力致其破裂，从而达到消除起泡的目的。

由于高固体份清漆固含量高，其流平特性极难处理，除了混合溶剂中的流平剂外，本发明还额外添加有机硅类流平剂来进一步改善漆膜的流平特性。

本发明将混溶性好，储存稳定性好，通用性强的光稳定剂、流平剂及混合溶剂混合制成混合助剂，可以起到提高漆膜耐紫外线能力和改善漆膜流平的作用。大大缩短了制备时间，提高了作业效率。

本发明将溶解能力不同、沸点不同的几种溶剂混合制成符合产品需求的混合溶剂，可以溶解异氰酸酯组分，使其与主体涂料充分混合反应交联，同时还能调节混合后干燥速度及施工黏度，缩短了制备时间，提高了效率，并且该混合溶剂可以同时作为稀释剂使用。

本发明使用聚1,6-六亚甲基二异氰酸酯(简称HDI)作为催化剂的主要成分，可以与主体涂料中的高固体分树脂及超支化聚酯树脂中的羟基反应形成立体网状结构从而形成具有优异耐光性、耐化学性、耐水性、机械性能、光泽度、硬度的漆膜，并且它具有聚合度较低，粘度较低的特点，可以使高固含涂料更容易施工。

本发明在提高固含量的同时，选用各组分均严格控制其黏度，因此最终成品的黏度很低，无需添加大量溶剂调整黏度，进一步降低了本发明的施工VOC。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明提供的含超支化聚酯树脂高固体分低温固化清漆具有VOC含量低，环保性能好的特点，其各项指标如光泽性、耐候性、耐腐蚀和耐水性比同类型的传统溶剂型涂料和水性涂料具有明显优势，通过主体涂料和固化剂两部分混合交联成膜，对城轨及动车的外表面有优异的保护作用和高装饰性，由于不含水，产品能在零度以下储存，施工的温湿度范围也比水性涂料更加宽广。

附图说明

图1是城轨及动车车体用双组分超支化聚酯树脂高固体分高光清漆的生产工艺流程图。

具体实施方式

以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域普通技术人员如何实施和再现本明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域普通技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本发明的保护范围内。本领域普通技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

本发明实施例中各原料组分基本情况如下：

所述的高固体分树脂：高固体分树脂1(为高固体分丙烯酸树脂，下述实例中为湛新树脂(中国)有限公司的SETALUX 1921BA-78，固含78％，固体分羟基含量3.9％，黏度320-900mPa˙s)；高固体分树脂2(为高固体分聚硅氧烷树脂，下述实例中为德国迪高涂料助剂公司的SILIKOTOP E 901，固含90％，羟基含量6.1％,黏度600-800mPa˙s)。

所述的超支化聚酯树脂:超支化聚酯树脂1(为中等固含超支化聚酯树脂，下述实例中为德国巴斯夫集团，BASF Basonol HPE 1170B，固含70％，固体分羟基含量8.5％,黏度400-500mPa˙s))或超支化聚酯树脂2(为高固含超支化聚酯树脂，下述实例中为D荷兰皇家帝斯曼集团,Uralac SY944，固含96％，固体分羟基含量8.2％，黏度400-700mPa˙s))。

所述消泡剂为(破泡聚硅氧烷溶液，下述实例中为德国毕克化学公司，BYK 141)

所述的混合助剂主要有以下成份构成：

流平剂1：(丙烯酸酯流平剂，下述实例中为德国毕克化学公司，BYK 358)。

流平剂2：(氟改性丙烯酸酯平剂，下述实例中为德国毕克化学公司，EFKA-3770)

光稳定剂1：(紫外线吸收剂，下述实例中为德国巴斯夫集团，BASF Tinuvin 1130)

光稳定剂2：(位阻胺，下述实例中为德国巴斯夫集团，BASF Tinuvin 292)

表1：混合助剂成分表

成分	质量分数
		光稳定剂1	37.5
光稳定剂2	30.5
		流平剂1	10
流平剂2	6.5
		混合溶剂(成分见后文)	16

制备混合助剂时，先按上表所示质量分数将光稳定剂加入搅拌容器中，开启搅拌子，转速为300转/分，然后依次加入上表所示成分。添加完混合溶剂后，将转速调至500转/分，搅拌5min即制成混合助剂。

所述流平剂为(有机硅流平剂，下述实例中为德国毕克化学公司，BYK 333)

所述催化剂为(胺类催化剂，下述实例中为金团KEPERCAT-532B)

所述混合溶剂为自配混合溶剂，具体为40％二甲苯，30％醋酸丁酯，30％丙二醇甲醚醋酸酯。

所述聚1,6-六亚甲基二异氰酸酯(简称HDI)为：HDI1(中高固含HDI,下述实施例中为德国巴斯夫集团，BASONAT HI 190ap,固含90％，NCO值19.8％，黏度450-650mPa˙s)；HDI2(下述实施例中为德国巴斯夫集团，BASONAT HI 2000NG,固含100％，NCO值23％，黏度900-1500mPa˙s)。

实施例1

(1)按下表称取各组分

表2：实施例1组分表

(2)配料分散：先将高固体分树脂缓慢调入调漆缸中，然后开启高速分散机，转速为800转/分钟。在高速搅拌下将称量好的超支化聚酯树脂缓慢倒入至高固体分树脂中。匀速升高转速至1000转/分钟。加盖，维持上述转速10min后。依次加入消泡剂、混合助剂、流平剂、催化剂。每加入一种组分，维持1000转/分钟的转速2ming后再加入下一种组分。逐渐调节转速低至500转/分后，缓慢加入混合溶剂，加盖，维持500转/分转速20min。

调节：将制备完的主体涂料静置6小时消除大部分气泡，分装至金属桶中密封待用，静置过程中注意加盖或用塑料膜覆盖以防止组分挥发。

将聚1,6-六亚甲基二异氰酸酯投入分散机内，开启分散机，转速为500转/分钟，边搅拌边加入助溶剂，搅拌时间为10分钟，搅拌停止后静置5min，密封将产品与空气隔绝。

(3)在使用时，将主体涂料与固化剂按以下重量比进行混合，即主体涂料:固化剂＝100:60；二组份混合均匀即得清漆，施工时，添加适量稀释剂调节至合适粘度。

实施例2

(1)按下表称取各组分

表3：实施例2组分表

(2)同实施例1步骤(2)

(3)在使用时，将主体涂料与固化剂按以下重量比进行混合，即主体涂料:固化剂＝100:66；二组份混合均匀即得清漆。施工时，添加适量稀释剂调节至合适粘度。

对比例1

对比例1提供的双组份聚氨酯溶剂型清漆是以市面常用的丙烯酸树脂(湛新树脂上海有限公司Setalux DA 870BA)为主体树脂，HDI(科斯创聚合物中国有限公司，DesmodurN 3600)为固化剂，其余成分、配比及制备步骤同实施例1。

对比例2

对比例2提供的双组份聚氨酯水性清漆是以市面常用的水性丙烯酸树脂(科斯创聚合物中国有限公司Bayhydrol A 2470)为主体树脂，亲水型HDI(科斯创聚合物中国有限公司，XP 2655)为固化剂，其余成分、配比及制备步骤同实施例1。

清漆的涂膜性能在喷涂后按GB/T9278规定的条件静置1h，60℃烘干2h,再在GB/T9278规定的条件下静置24h，然后进行测定。涂膜试板的制备按GB/T 1727的规定，试板用砂纸打磨，经清洁处理后进行涂装，喷涂配套底色漆或实色面漆后，再喷涂本发明中所述清漆，涂膜厚度为50±5μm。底材为厚度小于0.8mm的冷轧钢板或铝板。弯曲性能测定时底材为0.2-0.3mm的马口铁板。具体测试结果如下：

表4：测试结果表

实施例1采用高固体分丙烯酸树脂作为主体树脂，最后制得的成品具有优异的丰满度、光泽度、机械性能、耐候性、耐水性、耐酸碱性等各项优点，成本适中。

实施例2采用高固体分聚硅氧烷树脂作为主体树脂，最后制得的成品具有优异的丰满度、光泽度、机械性能、耐候性、耐水性、耐酸碱性等各项优点。较实施例1，进一步提高了耐水性和耐候性，但是成本比实施例1高。

相对对比例1提供的传统双组份聚氨酯溶剂型清漆，本发明在耐水、耐酸、耐碱等耐化学液体介质性能上有大大提高，同时耐候性也大大超出，能全面满足城轨及动车表面高耐候、高耐蚀、高机械强度及高装饰性的要求，同时VOC也大大降低。

相对对比例2提供的传统双组份聚氨酯水性清漆，本发明提供的清漆光泽度高，丰满度好，在硬度、耐溶剂、耐水、耐酸、耐碱等耐化学液体介质性能上有大大提高，实施例2中耐候性也大大超出。水性涂料由于含水，由于水的高表面张力和高比热，其干燥速度和流平过程受温湿度影响很大，一般只能在相对湿度35-70％，温度15-30℃的情况下施工。本发明继承了传统溶剂型涂料的特点，能够在相对湿度≤80％，温度10-40℃的情况下施工，施工范围对比水性涂料有明显优势。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (4)

1.一种城轨及动车车体用双组分超支化聚酯树脂高固体分高光清漆，包括主体涂料和固化剂，其特征在于，按重量份计，所述主体涂料由以下组分组成：高固体分树脂40-65份，超支化聚酯树脂15-35份，消泡剂0.2-1.0份，混合助剂3-6份，流平剂0.2-1.0份，催化剂0.03-0.08份；混合溶剂15-20份；

所述固化剂由聚1,6-六亚甲基二异氰酸酯75-100份、混合溶剂0-25份组成；

所述主体涂料和固化剂的重量比为100:50-70；

所述高固体分树脂选自聚硅氧烷树脂，聚硅氧烷树脂的牌号为德国迪高涂料助剂公司的SILIKOTOP E 901；

所述混合助剂由光稳定、流平剂和混合溶剂混合而成；

所述混合溶剂为二甲苯、醋酸丁酯和丙二醇甲醚醋酸酯按重量比4:3:3混合而成；

所述催化剂为胺类催化剂；

所述超支化聚酯树脂的性能参数为固含70％，固体分羟基含量8.5％,黏度400-500mPa·s；

或者，所述超支化聚酯树脂的性能参数为固含96％，固体分羟基含量8.2％，黏度400-700mPa·s。

2.根据权利要求1所述的城轨及动车车体用双组分超支化聚酯树脂高固体分高光清漆，其特征在于，所述消泡剂为改性聚硅氧烷溶液。

3.根据权利要求1所述的城轨及动车车体用双组分超支化聚酯树脂高固体分高光清漆，其特征在于，所述流平剂为有机硅类流平剂。

4.如权利要求1-3任一项所述城轨及动车车体用双组分超支化聚酯树脂高固体分高光清漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按配方称取各原料，将高固体分树脂在转速为800-1000r/min下分散8-12min，分散时缓慢加入超支化聚酯树脂，然后在转速为1000-1200r/min下分散，分散时每2-3min分别依次加入消泡剂、混合助剂、流平剂和催化剂，然后缓慢降速至400-600r/min分散15-25min，分散时加入混合溶剂，然后静置6-12小时密封待用；

将聚1,6-六亚甲基二异氰酸酯在400-500r/min转速下分散8-12min，分散时加入混合溶剂，然后静置5-8min密封保存；

(2)使用时将主体涂料和固化剂按比例混合均匀即得清漆。

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