CN113045979B - 一种高弹性高强度耐候性丙烯酸聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一种高弹性高强度耐候性丙烯酸聚氨酯涂料及其制备方法，属于重防腐领域。所述的防腐漆由A组分和B组分组成，其中所述的A组分由如下成分构成：改性羟基丙烯酸树脂，聚酯树脂，改性多元醇、弹性粉体、颜料、增塑剂、有机催干剂、分散剂、流平剂和混合溶剂；B组分由如下成分构成：HDI三聚体固化剂、改性异氰酸酯弹性固化剂和溶剂。本发明通过上述成分之间的相互作用，使得涂料具有高抗拉强度、高断裂伸长率、高耐候性的特点，可涂装于桥梁、隧道、市政工程的混凝土结构表面，延长被涂物的使用寿命，节省维护成本。

Description

一种高弹性高强度耐候性丙烯酸聚氨酯涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及重防腐领域，涉及一种高弹性高强度耐候性丙烯酸聚氨酯涂料及其制备方法，可用于桥梁、隧道、市政工程的混凝土结构的防腐涂装。

背景技术

目前桥梁、隧道以及市政工程中采用了大量的混凝土结构，但混凝土经过长期的日晒雨淋、高低温环境变化，由于其自身的无机结构缺乏柔性及抗拉伸性，表面极易出现开裂现象。传统防腐涂料由于缺乏抗拉伸性，在混凝土基材出现开裂后，其表面的防腐涂料也会随之开裂，既会加速混凝土内部腐蚀，也影响外部美观。针对这一情况，传统的做法就是除掉表面涂层，对混凝土进行修补，造成整个混凝土结构的维护期缩短，增加维护成本。因而市场需要一款具有较高的弹性、强度，可以有良好的抗拉伸性，同时具有户外耐候性、防腐性的涂料产品。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供了一种具有高弹性、高强度、耐候性的防腐涂料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高弹性高强度耐候性丙烯酸聚氨酯涂料，该涂料由A组分和B组分组成，所述的A组分和B组分成分如下：

A组分：

改性羟基丙烯酸树脂10-50份，聚酯树脂5-20份，改性多元醇0.1-10份，弹性粉体1-15份，增塑剂1-10份，有机催干剂0.01-3份，颜料10-40份，分散剂1-10份，流平剂0.1-5份，混合溶剂10-50份；

B组分：

HDI三聚体固化剂10-30份，改性异氰酸酯弹性固化剂20-60份，溶剂10-40份；

其中：所述的混合溶剂为质量比为1：1～5的丙二醇甲醚醋酸酯和二甲苯。

在一些优选的技术方案中，所述的A组分和B组分成分如下：

A组分：

改性羟基丙烯酸树脂30-50份，聚酯树脂5-15份，改性多元醇1-10份，弹性粉体3～8份，增塑剂1-5份，有机催干剂0.01-1份，颜料10-30份，分散剂1-5份，流平剂0.1-1份，混合溶剂10-30份；

B组分：

HDI三聚体固化剂15-30份，改性异氰酸酯弹性固化剂30-60份，溶剂20-40份。

本发明技术方案中：改性羟基丙烯酸树脂与聚酯树脂的质量比为4：(0.8～1.5)；改性羟基丙烯酸树脂为湛新羟基丙烯酸树脂

1187XX-60，聚酯树脂为海名斯德谦羟基聚酯树脂Hypomer PE-8043或海名斯德谦羟基聚酯树脂Hypomer PE-9624。

本发明技术方案中：改性多元醇为湛新Allnex醇酸树脂

D 1150。

本发明技术方案中：弹性粉体为日本大日精化弹性粉RHU-5070D。

本发明技术方案中：HDI三聚体固化剂为巴斯夫BASF固化剂BasonatHI190B/S或万华HDI脂肪族三聚体固化剂HT-90BS。

本发明技术方案中：改性异氰酸酯弹性固化剂为科思创

N3600或旭化成多耐德E405-80T。

本发明技术方案中：HDI三聚体固化剂与改性异氰酸酯弹性固化剂的质量比为1：(1～5)。

本发明技术方案中：B组分中所述的溶剂为醋酸仲丁酯。

本发明技术方案中：有机催干剂为深竹化工SN-9301。

本发明技术方案中：增塑剂为己二酸二辛酯(DOA)。

本发明技术方案中：分散剂为毕克化学BYK-180。

本发明技术方案中：流平剂为毕克化学BYK-300。

一种上述的高弹性高强度耐候性丙烯酸聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

A组分的制备方法包括如下步骤：

首先将改性羟基丙烯酸树脂、聚酯树脂、分散剂、混合溶剂高速搅拌分散均匀，得到混合物；之后在搅拌状态下按50g/min加入弹性粉体，分散均匀后加入颜料并高速分散均匀，经过研磨机分散至细度≤20μm；在分散好的浆料中加入改性多元醇、增塑剂、有机催干剂、流平剂，分散均匀得到A组分；

B组分的制备方法包括如下步骤：

在搅拌釜中加入配方量的HDI三聚体固化剂、改性异氰酸酯弹性固化剂和溶剂，分散均匀；

A组分和B组分的质量比为1～5：1。

本发明的有益效果：

本发明通过改性羟基丙烯酸树脂、聚酯树脂、改性多元醇、弹性粉体、颜料、分散剂、流平剂、有机催干剂、HDI三聚体固化剂、改性异氰酸酯弹性固化剂之间的相互作用，使得涂料具有高弹性、高强度、高耐候性、优良的耐化学腐蚀性的特点，可涂装于桥梁、隧道、市政工程的混凝土结构等场所，对化学品具有良好的防腐性，延长被涂物的使用寿命，节省维护成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

所使用的树脂、固化剂均为市售产品。

表1实施例1～3各组分的成分及用量

表2对比例1～4各组分的成分及用量

实施例1～3和对比例1～4的制备方法：

A组分的制备方法包括如下步骤：

首先将改性羟基丙烯酸树脂、聚酯树脂、分散剂、溶剂高速搅拌分散均匀，得到混合物；其次在搅拌状态下按50g/min加入弹性粉体(不要接触釜壁和搅拌轴)，分散均匀后加入颜料并高速分散均匀，经过研磨机分散至细度≤20μm；在分散好的浆料中加入改性多元醇、增塑剂、有机催干剂、流平剂，分散均匀得到A组分；

B组分的制备方法包括如下步骤：

在搅拌釜中加入配方量的HDI三聚体固化剂、改性异氰酸酯弹性固化剂、醋酸仲丁酯，分散均匀；

将实施例1～3与对比例1～4得到的样品进行附着力、拉伸强度、断裂伸长率、耐候性性能检测，检测结果见表3：

表3

检测结果说明：

1、实施例1与对比例1对比：实施例1中主体树脂为湛新羟基丙烯酸树脂

1187XX-60，对比例1中去掉该树脂，以聚酯树脂为主体成膜树脂，导致对比例1的附着力、拉伸强度、断裂伸长率、耐紫外老化性、耐碱性均有较大的下降。这里的聚酯树脂因采用多元醇及多元酸聚合得到，因而分子量较小，结构中多为直链结构，具有较好的柔韧性，弹性较好。但聚酯树脂固化后的交联强度、耐光性、耐化学品性不如羟基丙烯酸树脂，因而单独用聚酯树脂做主体树脂时，其附着力、拉伸强度、断裂伸长率、耐老化性、耐介质性均较差。

2、实施例2与对比例2对比：对比例2中没有添加湛新Allnex醇酸树脂

D1150，该款树脂为蓖麻油基多元醇，具有高韧性、高弹性的特点，可显著增强涂层的弹性，对比例2中由于未添加该树脂，可以看出其柔性降低，断裂伸长率下降；因柔性的降低，也影响到其拉伸强度，但由于醇酸树脂在耐光性上不足，未添加该树脂的对比例2在耐紫外老化性上反而稍好一些。

3、实施例3与对比例3对比：对比例3中B组分未添加HDI三聚体固化剂，HDI三聚体固化剂是目前使用量最广泛的脂肪族异氰酸酯固化剂，耐候性好，附着力高，干燥速度较快，但弹性不足；科思创和旭化成的这两款弹性固化剂是采用多元醇改性的异氰酸酯固化剂，利用结构中的碳链、酯键的可旋转性获得较好的弹性，但相对于HDI三聚体固化剂也具有反应速率慢、附着力及耐介质性较差的缺点。因而表3可见对比例3的附着力、干性、拉伸强度、耐碱性均有所下降，但断裂伸长率较好。

4、实施例3与对比例4对比：对比例4中未使用改性异氰酸酯弹性固化剂，单独使用HDI三聚体固化剂，HDI三聚体虽具有较好的附着力、干性和耐碱性，但弹性较差，抗拉伸性不足，从表3可见其附着力、耐紫外老化性、耐碱性较好，但断裂伸长率、低温柔性较差，而较低的断裂伸长率也影响到拉伸强度的数值。正因为HDI三聚体固化剂与改性异氰酸酯弹性固化剂性能上的互补特点，本申请中采用二者搭配使用。

Claims (5)

1.一种高弹性高强度耐候性丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于：该涂料由A组分和B组分组成，所述的A组分和B组分成分如下：

A组分：

改性羟基丙烯酸树脂10-50份，聚酯树脂5-20份，改性多元醇0.1-10份，弹性粉体1-15份，增塑剂1-10份，有机催干剂0.01-3份，颜料10-40份，分散剂1-10份，流平剂0.1-5份，混合溶剂10-50份；

B组分：

HDI三聚体固化剂10-30份，改性异氰酸酯弹性固化剂20-60份，溶剂10-40份；

其中：所述的混合溶剂为质量比为1：1~5的丙二醇甲醚醋酸酯和二甲苯；

改性羟基丙烯酸树脂与聚酯树脂的质量比为4：（0.8~1.5）；改性羟基丙烯酸树脂为湛新羟基丙烯酸树脂SETALUX® 1187 XX-60，聚酯树脂为海名斯德谦羟基聚酯树脂HypomerPE-8043或海名斯德谦羟基聚酯树脂Hypomer PE-9624；

改性异氰酸酯弹性固化剂为科思创Desmodur® N3600或旭化成多耐德E405-80T；HDI三聚体固化剂为巴斯夫BASF固化剂 BasonatHI190B/S或万华HDI脂肪族三聚体固化剂 HT-90BS，HDI三聚体固化剂与改性异氰酸酯弹性固化剂的质量比为1：（1~5）;

改性多元醇为湛新Allnex醇酸树脂SETATHANE® D 1150。

2.根据权利要求1所述的高弹性高强度耐候性丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于：

A组分：

改性羟基丙烯酸树脂30-50份，聚酯树脂5-15份，改性多元醇1-10份，弹性粉体3~8份，增塑剂1-5份，有机催干剂0.01-1份，颜料10-30份，分散剂1-5份，流平剂0.1-1份，混合溶剂10-30份；

B组分：

HDI三聚体固化剂15-30份，改性异氰酸酯弹性固化剂30-60份，溶剂20-40份。

3.根据权利要求1所述的高弹性高强度耐候性丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于：弹性粉体为日本大日精化弹性粉RHU-5070D。

4.根据权利要求1所述的高弹性高强度耐候性丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于：B组分中所述的溶剂为醋酸仲丁酯。

5.一种权利要求1所述的高弹性高强度耐候性丙烯酸聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

A组分的制备方法包括如下步骤：

首先将改性羟基丙烯酸树脂、聚酯树脂、分散剂、混合溶剂高速搅拌分散均匀，得到混合物；之后在搅拌状态下按50g/min加入弹性粉体，分散均匀后加入颜料并高速分散均匀，经过研磨机分散至细度≤20μm；在分散好的浆料中加入改性多元醇、增塑剂、有机催干剂、流平剂，分散均匀得到A组分；

B组分的制备方法包括如下步骤：

在搅拌釜中加入配方量的HDI三聚体固化剂、改性异氰酸酯弹性固化剂和溶剂，分散均匀；

A组分和B组分的质量比为1~5：1。