CN112111214A - 一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层及其制备方法 - Google Patents

一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层，由A组分和B组分组成，其中：A组分包含以下重量份数的原料：羟基丙烯酸分散体35～55份，疏水改性粉体15～30份，助溶剂Ⅰ1～3份，聚氨酯增稠剂0.1～1份，去离子水5～15份，消泡剂0.1～0.5份，分散剂1～2份，颜料5～10份，润湿剂0.1～1份；B组分包含以下重量份数的原料：水性异氰酸酯固化剂55～80份，助溶剂Ⅱ20～45份；所述A组分与B组分的质量比为6～8:1。本发明还提供了一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层的制备方法，解决了舰船发动机水性涂料防腐性能差，易流挂，不耐高温等问题。

Description

一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层及其制备 方法
技术领域
本发明应用于涂料技术领域，具体涉及一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层及其制备方法。
背景技术
在低碳经济的发展趋势下，人们对涂料的污染及人身健康日益重视，挥发性有机物含量很高的溶剂型涂料的使用受到越来越严格的限制。我国在1994年颁布了《环境标志产品技术要求》，1996年出台了《大气污染物综合排放标准》，2000年出台了《中华人民共和国大气污染防治法》等等都标志着国家对环境保护的重视。预计2019年《挥发性有机物无组织排放控制标准》正式实施后，市场上水性涂料所占比重会逐渐变的更大。传统油性涂料虽然有价格优势，但却消耗资源污染环境，发展水性涂料从行业而言是大势所趋。
目前中国市场的舰船发动机外壳涂料性能要求高，主要以油性为主，水性漆应用很少。现有技术中发动机外壳用水性涂层存在着水性漆喷涂膜厚低(30-50um)、易流挂，不能满足舰船发动机粗糙表面厚涂要求(60-100um)，难以满足舰船发动机耐温工作要求(120摄氏度168h色差≤1)，在高温下水性聚氨酯树脂耐易变色等问题。因此研制一种防腐性能好、耐高温、不易流挂的环保水性涂层具有十分重要的意义。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的水性涂料防腐性能差，易流挂，不耐高温等问题，提供一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层及其制备方法。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层，由A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0002689975250000011
Figure BDA0002689975250000021
B组分包含以下重量份数的原料：
水性异氰酸酯固化剂 55～80份，
助溶剂Ⅱ 20～45份；
所述A组分与B组分的质量比为6～8:1。
进一步的，一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层，由A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0002689975250000022
B组分包含以下重量份数的原料：
水性异氰酸酯固化剂 55～80份，
助溶剂Ⅱ 20～45份；
所述A组分与B组分的质量比为6～8:1。
进一步的，所述羟基丙烯酸分散体为纯丙烯酸羟基丙烯酸分散体或氟改性羟基丙烯酸分散体；优选的，所述羟基丙烯酸分散体选用43401氟改性羟基丙烯酸分散体、FD4400氟改性羟基丙烯酸分散体、2035纯丙烯酸羟基丙烯酸分散体中的一种或几种。
进一步的，所述聚氨酯增稠剂为低剪缔合型聚氨酯增稠剂。优选的，所述低剪缔合型聚氨酯增稠剂选用Gel 0620聚氨酯增稠剂。
进一步的，所述分散剂为疏水型高分子共聚物。优选的，所述疏水型高分子共聚物分散剂选用752分散剂、W100分散剂、755分散剂、FA196分散剂中的一种或几种。
进一步的，所述消泡剂为炔二醇消泡剂或分子矿物油消泡剂。优选的，所述消泡剂选用532消泡剂、AD-1消泡剂、A10消泡剂、541bc消泡剂中的一种或几种。
进一步的，所述助溶剂Ⅰ为二丙二醇丁醚，二丙二醇甲醚，丙二醇苯醚，二丙酮醇、醇酯十二中的一种或几种。
进一步的，所述颜料为BGS酞青蓝，金红石钛白粉828，dpp大红，10#炭黑中的一种或几种。
进一步的，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物或含氟丙烯酸共聚物。优选的，所述润湿剂选用270润湿剂、3593润湿剂、4100润湿剂中的一种或几种。
进一步的，所述疏水改性粉体包括超细长石粉，超细滑石粉，超细硫酸钡，硅灰石粉中的一种或几种和疏水改性助剂。
进一步的，所述疏水改性助剂为KH560，KH570，MP200中的一种或几种。
进一步的，所述疏水改性粉体的制备方法为：将超细长石粉，超细滑石粉，超细硫酸钡，硅灰石粉的其中一种或几种加入金属搅拌罐体内，密闭罐体，高速搅拌，缓慢加入粉料总量的千分之1-10的疏水改性助剂，30min内滴完，继续搅拌2h，停止搅拌，得到蓬松的疏水改性粉体。
疏水改性粉体使用前通过疏水改性助剂进行包裹改性，改进了产品沉降流挂性能，提升产品储存稳定性。
进一步的，所述水性异氰酸酯固化剂为水性有机硅改性异氰酸酯固化剂、疏水型异氰酸酯固化剂、IPDI水性异氰酸酯固化剂中的一种或几种。优选的，所述水性异氰酸酯固化剂选用XD-83水性异氰酸酯固化剂、7110固化剂、HT600固化剂、401-70固化剂中的一种或几种。
进一步的，所述助溶剂Ⅱ为丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇二醋酸酯或其混合物。
一种上述舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)按配方称取各原料组分，搅拌下向去离子水中依次加入称取的消泡剂、分散剂、颜料、疏水改性粉体混合、研磨处理，使固体颗粒细度≤25um形成浆料；
2)在搅拌下向羟基丙烯酸分散体中按顺序加入步骤1)中的所述浆料、润湿剂、助溶剂Ⅰ、剩余的去离子水，混合搅拌均匀；
3)向步骤2)中的混合物中加入聚氨酯增稠剂，搅拌均匀制得A组分；
4)将称取的水性异氰酸酯固化剂、助溶剂Ⅱ混合均匀，制得B组分，使用前按6～8:1比例将制得的A组分与B组分混合得到所述水性双组聚氨酯面漆涂层。
进一步的，步骤1)中消泡剂、分散剂、颜料、疏水改性粉体之间加入的时间间隔为5～10min，步骤2)中搅拌时间为15～25min。
进一步的，步骤1)中加入消泡剂后的搅拌速度为300～450r/min、加入分散剂后的搅拌速度为500～600r/min、加入颜料后的搅拌速度为600～800r/min、加入疏水改性粉体的搅拌速度为600～800r/min。
进一步的，步骤2)、步骤3)中的搅拌速度为600～800r/min，步骤4)中的搅拌速度为300～450r/min。
进一步的，步骤1)中加入的去离子水量为去离子水总量的80～90％。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明选用水性有机氟改性或纯丙烯酸羟基丙烯酸分散体，不仅满足耐酸碱，耐湿热，耐候等要求，并解决了水性聚氨酯树脂耐高温易变色的问题，同时选用了环保型水性添加剂，降低了环境污染，气味小，避免了大量挥发性有机化合物对工人的伤害和对环境的影响。
(2)本发明疏水改性粉体使用前通过疏水改性助剂进行包裹改性，改进了产品沉降流挂性能，提升产品储存稳定性。
(3)本发明涂层能够满足80um干膜不流挂不起痱子，耐湿热≥360h，耐酸碱≥48h，稳定性好。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明技术方案作进一步详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
另外，除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备均可通过市场购买获得或现有方法制备得到。
实施例1：
一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层，由A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0002689975250000041
Figure BDA0002689975250000051
B组分包含以下重量份数的原料：
XD-83水性异氰酸酯 60g
丙二醇甲醚醋酸酯 10g
丙二醇二醋酸酯 30g
A组分与B组分的质量比为7.5:1。
上述舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)按配方称取各原料组分，在搅拌速度350r/min下向8.5g去离子水里面加入532消泡剂搅拌5min，然后在搅拌速度500r/min下加入757分散剂搅拌5min，再在搅拌速度600r/min下加入疏水改性粉体搅拌10min，最后在搅拌速度600r/min下加入dpp大红粉搅拌10min，进行高速研磨处理，使固体颗粒细度≤25um形成浆料；
2)在搅拌速度700r/min下向43401氟改性羟基丙烯酸分散体中加入步骤1)中制得的浆料，搅拌10min，在搅拌速度700r/min下加入剩余去离子水1g搅拌5min，然后在搅拌速度800r/min下，依次加入润湿剂270，二丙二醇丁醚，醇酯十二，搅拌20min；
3)在搅拌速度800r/min下，向步骤2)中的混合物中加入Gel 0620聚氨酯增稠剂，搅拌25min制得A组分，测试25℃±1条件下粘度为83ku；
4)在搅拌速度300r/min下，将称取的丙二醇二醋酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯混合均匀，搅拌5min，然后加入XD-83固化剂，在搅拌速度450r/min下，搅拌30min，制得B组分，使用前按7.5:1比例将制得的A组分与B组分混合得到所述水性双组聚氨酯面漆涂层。
其中，步骤1)中疏水改性粉体的制备方法为：将超细长石粉加入金属搅拌罐体内，密闭罐体，高速搅拌，缓慢加入粉料总量的千分之五的KH560助剂，30min内滴完，继续搅拌2h，停止搅拌，得到蓬松的疏水改性粉体。
实施例2：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0002689975250000052
Figure BDA0002689975250000061
B组分包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0002689975250000062
A组分与B组分的质量比为7.5:1。
上述舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)按配方称取各原料组分，在搅拌速度400r/min下向9g去离子水里面加入AD-1消泡剂搅拌5min，然后在搅拌速度600r/min下加入W100分散剂搅拌5min，再在搅拌速度700r/min下加入疏水改性粉体搅拌10min，最后在搅拌速度700r/min下加入BGS酞青蓝、828钛白粉搅拌10min，进行高速研磨处理，使固体颗粒细度≤25um形成浆料；
2)在搅拌速度600r/min下向FD4400氟改性羟基丙烯酸分散体中加入步骤1)中制得的浆料，搅拌10min，在搅拌速度600r/min下加入剩余去离子水2.5g搅拌5min，然后在搅拌速度800r/min下，依次加入润湿剂270、润湿剂3593、醇酯十二，搅拌25min；
3)在搅拌速度800r/min下，向步骤2)中的混合物中加入Gel 0620聚氨酯增稠剂，搅拌25min制得A组分，测试25℃±1条件下粘度为88ku；
4)在搅拌速度350r/min下，将称取的丙二醇二醋酸酯和丙二醇甲醚醋酸酯混合均匀，搅拌5min，然后加入HT600固化剂、7110固化剂，在搅拌速度450r/min下，搅拌30min，制得B组分，使用前按质量比7.5:1比例将制得的A组分与B组分混合得到所述水性双组聚氨酯面漆涂层。
其中，步骤1)中疏水改性粉体的制备方法为：将1250目硫酸钡与超细滑石粉按照重量4:1的比例加入金属搅拌罐体内，密闭罐体，高速搅拌，缓慢加入粉料总量的千分之十的KH570助剂，30min内滴完，继续搅拌2h，停止搅拌，得到蓬松的疏水改性粉体。
实施例3：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure BDA0002689975250000071
B组分包含以下重量份数的原料：
XD-83水性异氰酸酯 50g
HT600固化剂 20g
丙二醇二醋酸酯 30g
A组分与B组分的质量比为6:1。
上述舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层的制备方法，包括以下步骤：
1)按配方称取各原料组分，在搅拌速度450r/min下向6g去离子水里面加入AD-1消泡剂、532消泡剂搅拌5min，然后在搅拌速度600r/min下加入755分散剂、757分散剂搅拌5min，再在搅拌速度800r/min下加入疏水改性粉体搅拌10min，最后在搅拌速度800r/min下加入10#炭黑，BGS酞青蓝、828钛白粉搅拌10min，进行高速研磨处理，使固体颗粒细度≤25um形成浆料；
2)在搅拌速度800r/min下向2035纯丙烯酸羟基丙烯酸分散体中加入步骤1)中制得的浆料，搅拌10min，在搅拌速度600r/min下加入剩余去离子水1g搅拌5min，然后在搅拌速度800r/min下，依次加入4100润湿剂、二丙二醇甲醚，二丙酮醇，搅拌25min；
3)在搅拌速度800r/min下，向步骤2)中的混合物中加入Gel 0620聚氨酯增稠剂，搅拌25min制得A组分，测试25℃±1条件下粘度为88ku；
4)在搅拌速度400r/min下，将称取的丙二醇二醋酸酯搅拌5min，然后加入XD-83水性异氰酸酯固化剂、HT600固化剂，在搅拌速度450r/min下，搅拌30min，制得B组分，使用前按质量比6:1比例将制得的A组分与B组分混合得到所述水性双组聚氨酯面漆涂层。
其中，步骤1)中疏水改性粉体的制备方法为：将1250目硫酸钡、硅灰石粉按照质量比3:1加入金属搅拌罐体内，密闭罐体，高速搅拌，缓慢加入粉料总量的千分之八的MP200助剂，30min内滴完，继续搅拌2h，停止搅拌，得到蓬松的疏水改性粉体。
将实施例1-3得到的混合后的舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层进行喷涂，并按照相关标准对所喷涂后的产品涂膜性能进行检测，检测结果如下：
Figure BDA0002689975250000081
Figure BDA0002689975250000091
从上述检测结果可以看出，本发明舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层不仅满足了耐酸碱，耐湿热，耐候，环保等要求，并解决了水性聚氨酯树脂耐高温易变色的问题。本发明涂层改进了产品沉降流挂性能，不易流挂，稳定性好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所作任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层，其特征在于，由A组分和B组分组成，其中：
A组分包含以下重量份数的原料：
Figure FDA0002689975240000011
B组分包含以下重量份数的原料：
水性异氰酸酯固化剂 55～80份，
助溶剂Ⅱ 20～45份；
所述A组分与B组分的质量比为6～8:1。
2.如权利要求1所述一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层，其特征在于：所述聚氨酯增稠剂为低剪缔合型聚氨酯增稠剂。
3.如权利要求1所述一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层，其特征在于：所述助溶剂Ⅰ为二丙二醇丁醚，二丙二醇甲醚，丙二醇苯醚，二丙酮醇、醇酯十二中的一种或几种。
4.如权利要求1所述一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层，其特征在于：所述颜料为BGS酞青蓝，金红石钛白粉828，dpp大红，10#炭黑的一种或几种。
5.如权利要求1所述一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层，其特征在于：所述疏水改性粉体包括超细长石粉，超细滑石粉，超细硫酸钡，硅灰石粉中的一种或几种和疏水改性助剂。
6.如权利要求5所述一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层，其特征在于，所述疏水改性粉体的制备方法为：将超细长石粉，超细滑石粉，超细硫酸钡，硅灰石粉的其中一种或几种加入金属搅拌罐体内，密闭罐体，高速搅拌，缓慢加入粉料总量的千分之1-10的疏水改性助剂，30min内滴完，继续搅拌2h，停止搅拌，得到蓬松的疏水改性粉体。
7.如权利要求1所述一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层，其特征在于：所述助溶剂Ⅱ为丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇二醋酸酯或其混合物。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按配方称取各原料组分，搅拌下向去离子水中依次加入称取的消泡剂、分散剂、颜料、疏水改性粉体混合、研磨处理，使固体颗粒细度≤25um形成浆料；
2)在搅拌下向羟基丙烯酸分散体中按顺序加入步骤1)中的所述浆料、润湿剂、助溶剂Ⅰ、剩余的去离子水，混合搅拌均匀；
3)向步骤2)中的混合物中加入聚氨酯增稠剂，搅拌均匀制得A组分；
4)将称取的水性异氰酸酯固化剂、助溶剂Ⅱ混合均匀，制得B组分，使用前按6～8:1比例将制得的A组分与B组分混合得到所述水性双组聚氨酯面漆涂层。
9.如权利要求8所述一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层的制备方法，其特征在于：步骤1)中消泡剂、分散剂、颜料、疏水改性粉体之间加入的时间间隔为5～10min，步骤2)中搅拌时间为15～25min。
10.如权利要求8所述一种舰船发动机外壳用水性双组聚氨酯面漆涂层的制备方法，其特征在于：步骤1)中加入消泡剂后的搅拌速度为300～450r/min、加入分散剂后的搅拌速度为500～600r/min、加入颜料后的搅拌速度为600～800r/min、加入疏水改性粉体的搅拌速度为600～800r/min。
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