CN111234683A - 一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液及水性底面合一防腐涂料 - Google Patents

一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液及水性底面合一防腐涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液及水性底面合一防腐涂料。本发明的聚氨酯改性醇酸树脂乳液由以下质量百分比的原料制备得到：醇酸树脂：38％～52％；2,2‑二羟甲基丙酸或/和2,2‑二羟甲基丁酸：1.5％～3.9％；异佛尔酮二异氰酸酯：2.9％～10.2％；三乙胺：1.2％～3.2％；N‑甲基吡咯烷酮：0～1％；丁酮：余量。本发明的水性底面合一防腐涂料包括以下质量百分比的组分：聚氨酯改性醇酸树脂乳液：50％～70％；防锈颜料：2％～10％；填料：6％～30％；助剂：1％～5％；水：余量。本发明的聚氨酯改性醇酸树脂乳液属于快干型乳液，将其作为成膜物质制备的水性底面合一防腐涂料的干燥速度快，得到的漆膜硬度高、耐水性好、耐酸性好、耐盐雾性能优异、耐候性好，具有很好的应用前景。

Description

一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液及水性底面合一防腐涂料
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液及水性底面合一防腐涂料，属于防腐涂料技术领域。
背景技术
金属腐蚀是工业面临的一个非常棘手的问题，造成了巨大的经济损失。防腐涂料是解决或者缓解金属腐蚀的一种有效途径，广泛应用于建筑物、船舶、汽车、输送管道等领域。目前，工业防腐涂料以溶剂型为主，溶剂型防腐涂料含有大量的有机溶剂，不仅会造成严重的环境污染，而且还会危害施工人员的身体健康。
近年来，水性防腐涂料发展迅速，并开始慢慢取代溶剂型防腐涂料。醇酸树脂是水性防腐涂料中比较常见的一种成膜树脂，具有原料价廉易得、涂膜附着力好、光亮、丰满、对颜填料润湿性能好等优点，且具有良好的施工性能。然而，由醇酸树脂制备得到的水性防腐涂料的干燥速度慢，形成的漆膜硬度低、耐水性差、耐盐雾性差、耐候性差。
因此，有必要对醇酸树脂进行改性提升其性能，并利用改性后的醇酸树脂制备一种快干超耐水型水性防腐涂料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液和一种水性底面合一防腐涂料。
本发明所采取的技术方案是：
一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液，由以下质量百分比的原料制备得到：
醇酸树脂：38％～52％；
2,2-二羟甲基丙酸或/和2,2-二羟甲基丁酸：1.5％～3.9％；
异佛尔酮二异氰酸酯：2.9％～10.2％；
三乙胺：1.2％～3.2％；
N-甲基吡咯烷酮：0～1％；
丁酮：余量。
优选的，一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液，由以下质量百分比的原料制备得到：
醇酸树脂：38％～45％；
2,2-二羟甲基丙酸或/和2,2-二羟甲基丁酸：2％～3％；
异佛尔酮二异氰酸酯：7％～9％；
三乙胺：2％～3％；
N-甲基吡咯烷酮：0～0.5％；
丁酮：余量。
优选的，所述醇酸树脂由以下质量百分比的原料制备得到：
一元酸：2％～22％；
二元酸：15％～30％；
多元醇：15％～25％；
LiOH·H2O：0～0.5％；
植物油或/和植物酸：余量。
进一步优选的，所述醇酸树脂由以下质量百分比的原料制备得到：
一元酸：5％～15％；
二元酸：19％～29％；
多元醇：17％～25％；
LiOH·H2O：0～0.3％；
植物油或/和植物酸：余量。
优选的，所述一元酸为苯甲酸、松香酸中的至少一种。
优选的，所述二元酸为苯酐、间苯二甲酸、己二酸中的至少一种。
优选的，所述多元醇为三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油中的至少一种。
优选的，所述植物油为豆油、妥尔油、亚麻油中的至少一种。
优选的，所述植物酸为豆油酸、妥尔油酸、亚麻酸中的至少一种。
优选的，所述醇酸树脂通过以下方法制备得到：将一元酸、二元酸、多元醇、LiOH·H2O、植物油或/和植物酸、二甲苯混合均匀，保护气氛下170～190℃回流1～3h，再升温至220～240℃，充分反应，得到醇酸树脂。
上述聚氨酯改性醇酸树脂乳液的制备方法包括以下步骤：将醇酸树脂、2,2-二羟甲基丙酸或/和2,2-二羟甲基丁酸、异佛尔酮二异氰酸酯、三乙胺、N-甲基吡咯烷酮和丁酮充分干燥后混合均匀，70～80℃回流5～10h，再加水乳化，得到聚氨酯改性醇酸树脂乳液。
一种水性底面合一防腐涂料，包括以下质量百分比的组分：
上述聚氨酯改性醇酸树脂乳液：50％～70％；
防锈颜料：2％～10％；
填料：6％～30％；
助剂：1％～5％；
水：余量。
优选的，所述防锈颜料为改性铁酸锌、多磷酸盐、改性多磷酸盐中的至少一种。
进一步优选的，所述防锈颜料为Nubirox 302(西班牙纽碧莱公司，主要成分为改性铁酸锌)、HEUCOPHOSR CAPP(德国凯佰公司，主要成分为多磷酸盐)、HEUCOPHOSR ZAM+(德国凯佰公司，主要成分为改性多磷酸盐)、HEUCOPHOSR ZCP+(德国凯佰公司，主要成分为改性多磷酸盐)中的至少一种。
优选的，所述填料为钛白粉、云母粉、滑石粉、长石粉中的至少一种。
优选的，所述助剂为消泡剂、分散剂、流平剂、增稠剂、催干剂、防闪锈剂、成膜助剂中的至少一种。
优选的，所述消泡剂为BYK-028(毕克公司，主要成分为有机硅)、BYK-024(毕克公司，主要成分为聚硅氧烷混合物)、Tego Foamex 810(迪高公司，主要成分为聚醚硅氧烷共聚物)中的至少一种。
优选的，所述分散剂为BYK-191(毕克公司，主要成分为有机硅)、OROTAN 731-AER(陶氏公司，主要成分为聚羧酸钠盐)、Disuper S19(核心化学，主要成分为嵌段共聚体)中的至少一种。
优选的，所述流平剂为BYK-346(毕克公司，主要成分为聚丙烯酸酯)、BYK-333(毕克公司，主要成分为聚丙烯酸酯)、BYK-349(毕克公司，主要成分为聚醚改性二甲基硅氧烷共聚体)中的至少一种。
优选的，所述增稠剂为ACRYSOL RM-5000(陶氏公司，主要成分为非离子型聚氨酯)、ACRYSOL RM8W(陶氏公司，主要成分为聚氨酯)、ACRYSOL RM-275(陶氏公司，主要成分为非离子型聚氨酯)、PU2020(海德公司，主要成分为非离子型缔合型增稠剂)中的至少一种。
优选的，所述催干剂为Octa-Soligen 421Aqua(拜耳公司，主要成分为钴、锌、锆和矿物油)、Octa-Soligen 123Aqua(拜耳公司，主要成分为钴、钡、锌和石油溶剂)、Octa-Soligen 1101(拜耳公司，主要成分为铁、水)中的至少一种。
优选的，所述防闪锈剂为AC18(科莱恩公司，主要成分为亚硝酸盐)、155(海洛斯公司，主要成分为亚硝酸盐)中的至少一种。
优选的，所述成膜助剂为醇酯十二、丙二醇甲醚、二醇二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种。
本发明的有益效果是：本发明的聚氨酯改性醇酸树脂乳液属于快干型乳液，将其作为成膜物质制备的水性底面合一防腐涂料的干燥速度快，得到的漆膜硬度高、耐水性好、耐酸性好、耐盐雾性能优异、耐候性好，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为醇酸树脂和聚氨酯改性醇酸树脂的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释和说明。
实施例1：
一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其原料组成如下表所示：
表1一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液的原料组成表
原料 质量百分比(％)
醇酸树脂 40.1
2,2-二羟甲基丙酸 2.8
异佛尔酮二异氰酸酯 7.5
三乙胺 2.2
N-甲基吡咯烷酮 0.5
丁酮 46.9
上述聚氨酯改性醇酸树脂乳液的制备方法包括以下步骤：将醇酸树脂、2,2-二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯、三乙胺、N-甲基吡咯烷酮和丁酮充分干燥后混合均匀，80℃下回流7h，再加去离子水乳化，得到聚氨酯改性醇酸树脂乳液(醇酸树脂和聚氨酯改性醇酸树脂的红外光谱图如图1所示)；
所述醇酸树脂由以下质量百分比的原料制备而成：苯甲酸：5.38％；苯酐：14.67％；间苯二甲酸；13.85％；甘油：5.87％；季戊四醇：11.82％；LiOH·H2O：0.21％；妥尔油：48.20％；所述醇酸树脂的制备方法包括以下步骤：将苯甲酸、苯酐、间苯二甲酸、甘油、季戊四醇、LiOH·H2O和妥尔油混合均匀，180℃下回流1h，再升温至230℃反应至体系的酸值小于8mgKOH/g，得到醇酸树脂。
一种水性底面合一防腐涂料，包含上述聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其组成如下表所示：
表2一种水性底面合一防腐涂料的组成表
Figure BDA0002374199200000041
Figure BDA0002374199200000051
实施例2：
表3一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液的原料组成表
原料 质量百分比(％)
醇酸树脂 39.1
2,2-二羟甲基丙酸 2.7
异佛尔酮二异氰酸酯 8
三乙胺 2.3
N-甲基吡咯烷酮 0.5
丁酮 47.4
上述聚氨酯改性醇酸树脂乳液的制备方法包括以下步骤：将醇酸树脂、2,2-二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯、三乙胺、N-甲基吡咯烷酮和丁酮混合均匀，80℃下回流7h，再加去离子水乳化，得到聚氨酯改性醇酸树脂乳液；
所述醇酸树脂由以下质量百分比的原料制备而成：苯甲酸：13.88％；苯酐：8.49％；间苯二甲酸：11.3％；三羟甲基丙烷：16.66％；甘油：4.9％；妥尔油酸：44.77％；所述醇酸树脂的制备方法包括以下步骤：将苯甲酸、苯酐、间苯二甲酸、三羟甲基丙烷、甘油和妥尔油酸混合均匀，180℃下回流1h，再升温至230℃反应至体系的酸值小于8mgKOH/g，得到醇酸树脂。
一种水性底面合一防腐涂料，包含上述聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其组成如下表所示：
表4一种水性底面合一防腐涂料的组成表
原料 质量百分比(％)
聚氨酯改性醇酸树脂乳液 65.1
HEUCOPHOSR ZCP+ 4
钛白粉2360 20
云母粉 1
BYK-028 0.22
OROTAN 731-AER 0.54
BYK-349 0.45
ACRYSOL RM-5000 0.32
ACRYSOL RM8W 0.33
Octa-Soligen 123Aqua 0.7
AC18 0.5
丙二醇甲醚醋酸酯 1
去离子水 5.84
实施例3：
一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其原料组成如下表所示：
表5一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液的原料组成表
原料 质量百分比(％)
醇酸树脂 42.1
2,2-二羟甲基丁酸 2.9
异佛尔酮二异氰酸酯 8.3
三乙胺 2.4
丁酮 44.3
上述聚氨酯改性醇酸树脂乳液的制备方法包括以下步骤：将醇酸树脂、2,2-二羟甲基丁酸、异佛尔酮二异氰酸酯、三乙胺和丁酮混合均匀，80℃下回流7h，再加去离子水乳化，得到聚氨酯改性醇酸树脂乳液；
所述醇酸树脂由以下质量百分比的原料制备而成：苯甲酸：11.78％；苯酐：10.30％；间苯二甲酸：9.20％；三羟甲基丙烷：10.46％；季戊四醇：14.16％；豆油酸：44.10％；所述醇酸树脂的制备方法包括以下步骤：将苯甲酸、苯酐、间苯二甲酸、三羟甲基丙烷、季戊四醇和豆油酸混合均匀，180℃下回流1h，再升温至230℃反应至体系的酸值小于8mgKOH/g，得到醇酸树脂。
一种水性底面合一防腐涂料，包含上述聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其组成如下表所示：
表6一种水性底面合一防腐涂料的组成表
原料 质量百分比(％)
聚氨酯改性醇酸树脂乳液 65.1
HEUCOPHOSR ZAM+ 4
钛白粉2360 20
滑石粉 3.5
BYK-024 0.20
BYK-191 0.52
BYK-346 0.91
PU2020 0.32
ACRYSOL RM-275 0.33
Octa-Soligen 421Aqua 0.7
AC18 0.5
醇酯十二 1
去离子水 2.92
实施例4：
一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其原料组成如下表所示：
表7一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液的原料组成表
Figure BDA0002374199200000071
Figure BDA0002374199200000081
上述聚氨酯改性醇酸树脂乳液的制备方法包括以下步骤：将醇酸树脂、2,2-二羟甲基丙酸、异佛尔酮二异氰酸酯、三乙胺和丁酮混合均匀，80℃下回流7h，再加去离子水乳化，得到聚氨酯改性醇酸树脂乳液；
所述醇酸树脂由以下质量百分比的原料制备而成：苯甲酸：5.28％；苯酐：14.40％；间苯二甲酸；13.60％；三羟甲基丙烷：5.60％；季戊四醇：13.60％；LiOH·H2O：0.3％；妥尔油：47.22％；所述醇酸树脂的制备方法包括以下步骤：将苯甲酸、苯酐、间苯二甲酸、三羟甲基丙烷、季戊四醇、LiOH·H2O和妥尔油混合均匀，180℃下回流1h，再升温至230℃反应至体系的酸值小于8mgKOH/g，得到醇酸树脂。
一种水性底面合一防腐涂料，包含上述聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其组成如下表所示：
表8一种水性底面合一防腐涂料的组成表
原料 质量百分比(％)
聚氨酯改性醇酸树脂乳液 65.1
Nubirox 302 4
钛白粉2360 20
云母粉 1
Tego Foamex 810 0.20
BYK-191 0.52
BYK-346 0.91
ACRYSOL RM-5000 0.32
ACRYSOL RM-275 0.33
Octa-Soligen 421Aqua 0.7
AC18 0.5
醇酯十二 1
去离子水 5.42
对比例1：
一种水性防腐涂料，除了成膜树脂为实施例1中的醇酸树脂外，其它和实施例1中的水性底面合一防腐涂料完全一样。
对比例2：
一种水性防腐涂料，除了成膜树脂为实施例3中的醇酸树脂外，其它和实施例3的水性底面合一防腐涂料完全一样。
性能测试：
1)对实施例1～4的水性防腐涂料进行性能测试，测试结果如下表所示：
表9实施例1～4的水性防腐涂料的性能测试结果
Figure BDA0002374199200000091
2)对对比例1～2的水性防腐涂料进行性能测试，测试结果如下表所示：
表10对比例1～2的水性防腐涂料的性能测试结果
Figure BDA0002374199200000092
Figure BDA0002374199200000101
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其特征在于：由以下质量百分比的原料制备得到：
醇酸树脂：38％～52％；
2,2-二羟甲基丙酸或/和2,2-二羟甲基丁酸：1.5％～3.9％；
异佛尔酮二异氰酸酯：2.9％～10.2％；
三乙胺：1.2％～3.2％；
N-甲基吡咯烷酮：0～1％；
丁酮：余量。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其特征在于：所述醇酸树脂由以下质量百分比的原料制备得到：
一元酸：2％～22％；
二元酸：15％～30％；
多元醇：15％～25％；
LiOH·H2O：0～0.5％；
植物油或/和植物酸：余量。
3.根据权利要求2所述的聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其特征在于：所述一元酸为苯甲酸、松香酸中的至少一种。
4.根据权利要求2或3所述的聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其特征在于：所述二元酸为苯酐、间苯二甲酸、己二酸中的至少一种。
5.根据权利要求2或3所述的聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其特征在于：所述多元醇为三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘油中的至少一种。
6.根据权利要求2或3所述的聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其特征在于：所述植物油为豆油、妥尔油、亚麻油中的至少一种；所述植物酸为豆油酸、妥尔油酸、亚麻酸中的至少一种。
7.根据权利要求2或3所述的聚氨酯改性醇酸树脂乳液，其特征在于：所述醇酸树脂通过以下方法制备得到：将一元酸、二元酸、多元醇、LiOH·H2O、植物油或/和植物酸、二甲苯混合均匀，保护气氛下170～190℃回流1～3h，再升温至220～240℃，充分反应，得到醇酸树脂。
8.权利要求1～7中任意一项所述聚氨酯改性醇酸树脂乳液的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将醇酸树脂、2,2-二羟甲基丙酸或/和2,2-二羟甲基丁酸、异佛尔酮二异氰酸酯、三乙胺、N-甲基吡咯烷酮和丁酮充分干燥后混合均匀，70～80℃回流5～10h，再加水乳化，得到聚氨酯改性醇酸树脂乳液。
9.一种水性底面合一防腐涂料，其特征在于：包括以下质量百分比的组分：
权利要求1～7中任意一项所述的聚氨酯改性醇酸树脂乳液：50％～70％；
防锈颜料：2％～10％；
填料：6％～30％；
助剂：1％～5％；
水：余量。
10.根据权利要求9所述的水性底面合一防腐涂料，其特征在于：所述助剂为消泡剂、分散剂、流平剂、增稠剂、催干剂、防闪锈剂、成膜助剂中的至少一种。
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