CN113698859A - 一种高耐侯型聚氨酯防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐侯型聚氨酯防腐涂料，属于涂料领域，所述涂料由A组份和B组份混合反应所得，所述A组份的重量百分比：改性多元醇树脂53.5%～65%；无机颜填料30%～43.5%；助剂3.5%～5%；所述B组份为多异氰酸酯；涂装前，将A组份与B组份按（2～6）：（1～4）的比例混合均匀使用；本发明提供的防腐涂料具备优良的附着力、柔韧性、抗冲击性能、耐候性、耐盐雾性、抗低温冻融性、耐水、耐酸，耐碱，常温固化，涂装方式多样（可常温刷涂、喷涂、辊涂），施工便捷，且无有机挥发性溶剂添加，绿色环保、安全，具备较广泛的多场合适用性，特别适用于岛礁码头钢体结构防腐方面的应用。

Description

一种高耐侯型聚氨酯防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯涂料技术领域，具体涉及一种能与底漆、中间漆配套组 成高防腐蚀性能、长效耐候的双组份无溶剂聚氨酯涂料，可广泛应用于有高耐 腐蚀、长效耐候性能要求的暴露于各种大气环境条件下的钢体结构防腐，特别 适用于暴露于海洋大气环境下的岛礁码头钢体结构防腐。

背景技术

聚氨酯涂料作为一种常见的防腐蚀的涂料，由于其具有长效耐腐蚀性能、 优良的机械力学性能、施工简易、适应性强、易于维护且经济效益好等综合优 势，因此用途十分广泛。特别是在一些较为严苛的环境中也能得到较为广泛的 成功应用。

无溶剂聚氨酯涂料具有安全环保、无挥发性有机溶剂添加，具有优良的抗 渗透性及屏蔽性，且机械性能优良，固化速度快，耐酸碱盐腐蚀；即使是在秋 冬季节气温较低的情况下也能便于施工，涂膜干燥时间及涂层弹性可调节；施 工后的涂层致密度高，电性能、耐磨性等性能优良。

涉海岛礁码头钢结构对防腐涂装技术提出了长效性需求。同时， 随着社会要求，涂装技术环保化也是大势所趋。现涉海岛礁码头钢结 构主要多采用溶剂型配套方案：环氧富锌底涂+环氧厚浆中涂+氟碳面 涂，主要存在以下缺点：

1、不环保：VOC含量超标(＞200g/L),污染环境，环保压力大；

2、不安全：溶剂型产品，易燃易爆，存在安全隐患；

3、施工难度大：施工条件高，工艺复杂。

发明内容

本发明的目的就在于解决上述存在的问题，提供一种无溶剂高耐候型聚氨 酯防腐涂料。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种高耐侯型聚氨酯防腐涂料，包括A组份和B组份，其中，

所述A组份各原料重量百分比为：

改性多元醇树脂 53.5％～65％

助剂 3.5％～5％

无机颜填料 30％～43.5％

所述组份B重量百分比为：

多异氰酸酯 100％

以上所述双组份原料，在施涂前，按(2-6):(1-4)的重量比充分混合反 应后使用。

优选地，所述改性多元醇树脂为有机硅改性聚酯多元醇树脂。以有机硅改 性多元醇树脂作为涂料骨架，有利于提升涂层附着力、柔韧性、抗冲击及耐腐 蚀性能。

进一步优选地，所述改性树脂是由三羟甲基丙烷与异戊二醇，经中间单体 有机硅改性，酯化缩聚而制得。该改性树脂羟基值范围为187～234mgKOH/g,官 能度为2.8，含水量＜0.2％。

优选地，所述助剂为流平剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、紫外光吸收剂。

优选地，所述流平剂为丙烯酸类共聚物流平剂。

优选地，所述分散剂为含颜料亲和基团的羧酸盐类共聚物分散剂。

优选地，所述消泡剂为含疏水基团的高分子共聚物消泡剂。

优选地，所述润湿剂为聚醚改性有机硅基材润湿剂。

优选地，所述紫外光吸收剂为羟基苯丙三唑紫外光吸收剂。

优选地，所述无机颜料为钛白粉、重晶石粉、重质碳酸钙。

优选地，所述多异氰酸酯为三甲基六亚甲基二异氰酸酯。

本发明的涂料是由A组份与B组份混合反应所得，利用A组份中较高含量 的官能度与羟值，在与B组份固化剂反应产生高致密性的交联密度，从而使得 生产的产物在软硬链段比例均衡，提高了涂层的柔韧性、硬度、耐水性及一次 性成膜厚度；同时通过对A组份与B组份质量份比例调节，促使反应物涂层具 有优良的固化干燥时间，并易于调节掌控；再通过对助剂与颜填料的优选复配， 有效防止了涂层常见的开裂、润湿性、粉化、脱落等涂层问题的产生，并进一 步调节涂层的耐磨性与硬度，提高涂层耐酸碱腐蚀性与耐候型。通过筛选复配 的紫外光吸收剂，提高了涂层耐紫外光及长效耐候性能，从而提高了涂料的有 效使用寿命周期。除此之外，为了平衡两组分之间的粘度差，对A组分中的颜 填料比例，也做了配比优化。

优选地，一种高耐侯型聚氨酯防腐涂料，包括A组份和B组份，其中，

所述A组份中各原材料重量百分比为：

在施涂前，将A组份和B组份按(2-6):(1-4)的重量比充分混合反应后 使用。

本发明还提供上述的高耐侯型聚氨酯防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别将改性多元醇树脂与羧酸盐类共聚物分散剂、高分子共聚物消泡 剂、聚醚改性有机硅基材润湿剂添加投入后，利用搅拌设备进行充分搅拌混合 均匀；

(2)将钛白粉、重晶石粉及重质碳酸钙等颜填料，利用烘箱进行干 燥脱水；

(3)在低速搅拌的作用下将(2)所述的脱水颜填料加入到步骤(1)所述 的混合溶液中，提升搅拌速率，进行高速剪切，并确保搅拌均匀；

(4)降低(3)步骤中所述高速搅拌速率至中速搅拌速率，分别将丙烯酸 类共聚物流平剂、羟基苯丙三唑紫外光吸收剂添加到(3)中所述的混合浆液中， 提升搅拌速率至中速，确保混合物料分散均匀，从而得到无溶剂聚氨酯涂料。

优选地，所述步骤(1)中，所述搅拌速率为400～600rpm，分散时间为 10min。

优选地，所述步骤(2)中，所述颜填料利用烘箱干燥脱水，烘烤温度为 140℃，脱水时间为1h。

优选地，所述步骤(3)中，所述低速搅拌速率为300～400rpm，所述高速 搅拌速率为800～1200rpm，分散时间为30～40min。

优选地，所述步骤(4)中，所述中速搅拌速率为600～800pm，分散时间为 10min。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的涂料，其VOC含量复合绿色环保涂料产品标准＜200g/L要求；

(2)本发明的涂料具有适宜的粘度，常温固化，施工便宜，解决了涂料需 要专门设备喷涂给施工造成的不便的问题，且本发明涂料 可随用量任意配置，也适用于小面积涂装。并且，在海水临界低温下，也能 固化成膜，不受季节限制；

(3)本发明的涂料的涂层可根据实际需求涂装厚度，且干燥时间可控可调 节；

(4)本发明的涂料具有极佳的抗紫外线性能，与底漆或中间漆配套使用， 可替代传统方案中的氟碳面涂，新配套体系具有长效的耐候性(耐候性能＞ 3000h)；通过将颜填料进行干燥处理，降低了二异氰酸酯与水发生反应的可能 性，提高了涂料的理化性能，涂层的附着力、硬度、抗冲击性、柔韧性能、耐 水性能、耐酸碱性能优良，特别是具有极佳的耐盐雾性能(＞5000h)；

(5)本发明的涂料具备广泛、多场合适用性，特别是针对涉海岛礁码头钢 体结构防腐方面的应用。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步说明。但需要说明的是，本发明的实 施并不限制于以下的实施方式。下面所述的本发明各个实施方式中所涉及的技 术特征只要相互之间不构成显著冲突，就可以随机组合。

实施例1

一种高耐侯型聚氨酯防腐涂料，包括A组份和B组份，所述A组份中各 原材料重量百分比为：

所述多元醇改性树脂为有机硅改性多元醇树脂，重量为53.5％，该树脂是由 三羟甲基丙烷与异戊二醇，经中间单体有机硅改性，酯化缩聚而制得；该改性 树脂羟基值为210mgKOH/g,官能度为2.8，含水量＜0.2％；

丙烯酸类共聚物流平剂0.5％；BYK-361N

含颜料亲和基团的羧酸盐类共聚物分散剂0.5％；BYK-9076

含疏水基团的高分子共聚物消泡剂1％；BYK-088

聚醚改性有机硅基材润湿剂0.5％；BYK-331

羟基苯丙三唑紫外光吸收剂1％；

钛白粉15％；

重晶石粉8％；

重质碳酸钙20％；

所述B组份为三甲基六亚甲基二异氰酸酯100％；

上述涂料的制备方法为，包括以下步骤：

(1)分别将改性多元醇树脂与羧酸盐类共聚物分散剂、高分子共聚物消泡 剂、聚醚改性有机硅基材润湿剂添加投入后，利用搅拌设备进行充分搅拌混合 均匀，搅拌速率为500rpm，分散时间为10min；

(2)将钛白粉、重晶石粉及重质碳酸钙等颜填料，利用烘箱进行干燥脱水；

(3)在350rpm的搅拌速度作用下将步骤(2)所述的脱水颜填料加入到步 骤(1)所述的混合溶液中，提升搅拌速率至1000rpm，进行高速剪切，并确保 搅拌均匀；

(4)降低步骤(3)中搅拌速率700rpm，分别将丙烯酸类共聚物流平剂、 羟基苯丙三唑紫外光吸收剂添加到步骤(3)中所述的混合浆液中，提升搅拌速 率至中速，确保混合物料分散均匀，从而得到无溶剂聚氨酯涂料。

上述涂料的施工方法：

(1)涂装前将A组份与B组份按照3:2的配比混合均匀，使得双组份充分 反应；

(2)使用前需在施工物体表面涂装底漆或中间漆，底漆或中间漆表面应干 燥且无其它污染物质；

(3)涂装1～2道，干膜厚度控制在60um～80um为宜。

实施例2

一种高耐侯型聚氨酯防腐涂料，包括A组份和B组份，所述A组份中各 原材料重量百分比为：

有机硅改性多元醇树脂，重量为60％；

丙烯酸类共聚物流平剂0.5％；

含颜料亲和基团的羧酸盐类共聚物分散剂0.7％；

含疏水基团的高分子共聚物消泡剂1％；

聚醚改性有机硅基材润湿剂0.5％；

羟基苯丙三唑紫外光吸收剂1％；

钛白粉10％；

重晶石粉6.3％；

重质碳酸钙20％；

所述B组份为三甲基六亚甲基二异氰酸酯100％。

上述涂料的原料厂家、性能以及制备方法与实施例1相同。

上述涂料的施工方法为：

涂装前将A组份与B组份按照2:1的配比混合均匀，使得双组份充分反应， 其它的使用方法与实施例1相同。

实施例3

一种高耐侯型聚氨酯防腐涂料，包括A组份和B组份，所述A组份中各 原材料重量百分比为：有机硅改性多元醇树脂，重量为65％；

丙烯酸类共聚物流平剂0.5％；

含颜料亲和基团的羧酸盐类共聚物分散剂0.7％；

含疏水基团的高分子共聚物消泡剂1％；

聚醚改性有机硅基材润湿剂0.5％；

羟基苯丙三唑紫外光吸收剂0.6％；

钛白粉10％；

重晶石粉5％。；

重质碳酸钙16.7％；

所述B组份为三甲基六亚甲基二异氰酸酯100％；

上述涂料的原料厂家、性能以及制备方法与实施例1相同。

上述涂料的施工方法与实施例2相同。

对比例1

选用的市面所售氟碳面漆(双狮耐候氟碳涂料)，本对比例1防腐体系采用 的与本发明防腐体系类似，即采用环氧富锌底漆+环氧云铁中间漆+氟碳面漆得 出防腐体系组成，如此选择对比例，便于对比各自面漆优劣。

施工方法如下：

(1)表面处理

被涂的金属表面，必须彻底清除油污、氧化皮、铁锈、旧涂层等，可采 取抛丸或喷砂方法，达瑞典除锈标准sa2.5级，粗糙度达30-70μm；也可采用 手工除锈方法，达瑞典除锈标准ST3级，粗糙度达30-70μm。

(2)油漆涂装

氟碳漆与固化剂按照10比1的比例混合，加入氟碳专用稀释剂(添加量 5％-15％)，充分搅拌均匀，并且静置熟化20分钟；采用底漆-中间漆-面漆的顺 序涂装，注意涂装间隔；底漆选用环氧富锌底漆等、中间漆选用环氧云铁中间 漆，另有其他类型的涂装体系，可根据实际情况选择。

(3)注意事项

双组份涂料应在4-6小时内用完，避免涂料胶化无法使用；氟碳漆在大风 雨雪天气，空气湿度大于85％环境下不可施工；被涂基材温度需要大于露点3℃， 避免表面结露。

对实施例1～3所制备的高耐侯型聚氨酯防腐涂料以及对比例1进行制板涂 膜，底漆膜层厚度70um,中间漆膜层厚度150um,面漆膜层厚度80um。并将制得 的各实施例涂膜层进行检测，检测结果见表1。

表1.实施例1～3所制备的涂料涂膜性能对比。

从上述表1检测结果中可以看到，采用本发明的实施例1～3中各组分配比 适量调配，将双组份混合反应后，制得的无溶剂聚氨酯涂料的各项性能优异， 特别是在耐盐雾性、耐紫外光老化、耐候性、附着力、耐水性及耐化学腐蚀性 能等方面，均呈现出对比常见氟碳面涂的可替代性。除此之外，本发明所实施 例1～3个配比组分反应制得的无溶剂聚氨酯涂料是一种绿色环保(VOC≦60) 且施工便捷的高性能涂料。

对比例2

为了验证本发明制备方法中，对颜料等进行干燥脱水所起的作用，本对比 例与实施例1相比，仅取消步骤(2)，其余与实施例1相同。(注：厂家可根据 降本增效因素考虑针对原材料选型中部分粉料水分含量作进厂检测管控，或选 用含水率<0.2％的更优质粉料，对比例2仅针对选型常规含水率供应商粉料产品 实施)

对实施例1所制备的高耐侯型聚氨酯防腐涂料以及对比例2进行制板涂膜，，膜 层厚度上同。并将制得的各实施例涂膜层进行检测，检测结果见表2。

表2.实施例1所制备的涂料涂膜性能与对比例2对比表

以上所述仅是本发明优选的实施方式，并不限制于本发明。若本领域技术 人员得知基本创造性概念，则可对这些实施例作另外的变更与修改。所以，所 附权利意欲解释为包括优选实施例以及本发明所属范围内的所有变更与改动都 应算作本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高耐侯型聚氨酯防腐涂料，其特征在于，由A组份和B组份混合反应所得，其中，

所述A组份各原料重量百分比为：

改性多元醇树脂 53.5%～65%

助剂 3.5%～5%

无机颜填料 30%～43.5%

所述助剂为流平剂、分散剂、消泡剂、润湿剂、紫外光吸收剂，

所述无机颜料为钛白粉、重晶石粉、重质碳酸钙；

所述B组份重量百分比为：

多异氰酸酯 100%

上述A组份和B组份的重量比为（2-6）:（1-4）。

2.根据权利要求1所述的高耐侯型聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述改性多元醇树脂为有机硅改性聚酯多元醇树脂。

3.根据权利要求2所述的高耐侯型聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述有机硅改性聚酯多元醇树脂，是由三羟甲基丙烷与异戊二醇，经中间单体有机硅改性，酯化缩聚而制得，该改性树脂羟基值范围为210mgKOH/g,官能度为2.8，含水量＜0.2%。

4.根据权利要求3所述的高耐侯型聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述流平剂为丙烯酸类共聚物流平剂；所述分散剂为含颜料亲和基团的羧酸盐类共聚物分散剂；所述消泡剂为含疏水基团的高分子共聚物消泡剂；所述润湿剂为聚醚改性有机硅基材润湿剂；所述紫外光吸收剂为羟基苯丙三唑紫外光吸收剂。

5.根据权利要求1所述的高耐侯型聚氨酯防腐涂料，其特征在于，所述多异氰酸酯为三甲基六亚甲基二异氰酸酯。

6.权利要求1-5任意一项的涂料的制备方法，其特征在于，其中的A组份单独制备，制备方法为：

（1）分别将改性多元醇树脂与分散剂、消泡剂、润湿剂投入后，进行充分搅拌混合均匀，得到混合溶液；

（2）将钛白粉、重晶石粉及重质碳酸钙进行干燥脱水，得到脱水颜填料；

（3）在300～400rpm搅拌的作用下将步骤（2）所得的脱水颜填料加入到步骤（1）所述的混合溶液中，进行800～1200rpm剪切，并确保搅拌均匀，得到混合浆液；

（4）将搅拌速度调整至600～800rpm，分别将流平剂、紫外光吸收剂添加到（3）中所述的混合浆液中，搅拌分散均匀，得到A组份。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的烘烤温度为140℃，脱水时间为1h。

8.权利要求1-5任意一项所述的涂料在用于涂装岛礁码头钢体结构防腐中的用途。

9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于，将A组份和B组份经混合均匀充分反应后，涂覆在钢体结构面层。