CN113817380A - 耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于涂料技术领域。一种耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，包括以下按质量份数计算的组分：聚氨酯改性硅丙乳液45‑60份、聚酯多元醇0.1‑3份、聚偏二氯乙烯‑丙烯酸酯共聚乳液15‑30份、填料1‑20份、固化剂5‑12份、分散剂0.1‑1份、水30‑50份。本发明涂料成膜性能好，漆膜具有良好的韧性、基材附着力、机械性能、耐化学品性能和耐低温性能，低温条件下不易脆裂，拉伸强度高，抗冲击性能好。

Description

耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于技术领域，具体涉及一种耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯树脂具有软硬段前段共聚物的结构，使得聚氨酯涂料具有良好的机械性能、耐老化性和耐油性。水性聚氨酯涂料含有大量的极性基团，常温下具有良好的附着力、弹性、韧性和耐低温性能，但其存在着成膜性能差，漆膜耐水性、耐酸性、抗刮耐磨性能差、漆膜硬度低等问题。丙烯酸乳液稳定性高，流变性和耐候性好，但丙烯酸酯为链状线形结构，漆膜耐低温性能差，对温度极为敏感，低温条件下漆膜易脆裂。二者复合可改善各自缺点，有机硅的加入可降低乳液的玻璃化温度，提高漆膜的耐低温性能，但有机硅具有较低的表面能和较差的力学性能，使得水性聚氨酯改性硅丙乳液乳液粘度低，成膜性能差，漆膜存在漆膜硬度低，机械性能、耐低温性能和耐化学品性能差的缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，该涂料成膜性能好，漆膜具有良好的韧性、基材附着力、机械性能、耐化学品性能和耐低温性能，低温条件下不易脆裂，拉伸强度高，抗冲击性能好。
本发明的技术方案如下：
一种耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，包括以下按质量份数计算的组分：水性聚氨酯改性硅丙乳液45-60份、聚酯多元醇0.1-3份、固化剂1-5份、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液15-30份、填料1-20份、分散剂0.1-1份、水30-50份。
进一步的，所述聚酯多元醇由六氢邻苯二甲酸酐与丁二醇缩合而成。聚酯多元醇增塑性能好，膨胀系数低，可提高漆膜的耐候性能和抗温变性能。
进一步的，所述固化剂为水性多异氰酸酯。水性多异氰酸酯与聚酯多元醇交联固化可增韧漆膜，提高漆膜的基材附着力、弹性和致密性，从而提高漆膜的耐低温性能。
进一步的，所述聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液由以下按质量百分比计算的组分制备而成：偏二氯乙烯55-65%、丙烯酸酯单体25-35%、乙烯基不饱和羧酸1-5%、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1-2%、异丁氧基丙烯酰胺1-3%、金属盐0.1-0.5%、引发剂0.1-0.5%以及余量的水。
聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液可增韧漆膜，提高漆膜的力学性能和耐温性能，有效防止漆膜低温开裂粉化。羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯和异丁氧基丙烯酰胺可提高漆膜在低温固化时的交联速度和交联密度，提高漆膜的致密性、基材附着力和耐化学品性能。金属盐可与乙烯基不饱和羧酸发生螯合交联，少量金属盐的加入可提高了漆膜的韧性和交联度，降低交联温度，提高漆膜的力学性能、耐化学品性能和抗刮耐磨性能，但金属盐与乳液的相容性差，用量过高会导致乳液破乳，影响涂料储存稳定性和漆膜性能。
进一步的，所述金属盐为铬盐，包括硝酸铬、氯化铬、硫酸铬中的至少一种。金属盐为铬盐可大大提高漆膜的交联强度。
进一步的，所述填料为玻璃纤维。玻璃纤维可降低漆膜收缩率，提高漆膜的力学性能、耐磨性能、耐腐蚀性能和抗温变性能，提高低温下漆膜的抗冲击强度，低温下漆膜不易开裂粉化。
进一步的，所述分散剂为马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物。马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物可吸附于填料表面成膜，防止填料团聚，降低表面张力，提高填料的分散性能。同时可降低涂料粘度，提高涂料的成膜性能，提高漆膜柔韧性和基材附着力。
进一步的，还包括助剂0.1-3%，所述助剂包括以下组分中的至少一种：消泡剂、防腐剂、成膜助剂、流平剂。
进一步的，所述消泡剂为聚氧乙烯醚或改性聚硅氧烷；所述成膜助剂为聚乙二醇脂肪酸酯和/或二丙二醇丁醚；流平剂为有机硅改性聚硅氧烷。
一种所述的耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：将助剂、分散剂、聚酯多元醇和水混合，加热至80-85℃，300-500r/min搅拌均匀；加入填料，1500-3000r/min搅拌均匀；降温至40-50℃，加入水性聚氨酯改性硅丙乳液、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，300-500r/min搅拌10-30min；降至室温加入固化剂，搅拌均匀即可。
本发明具有如下有益效果：
水性聚氨酯改性硅丙乳液具有良好的延伸性、耐候性和疏水性，可提高漆膜的韧性、抗拉强度、抗冲击强度和抗刮耐磨性。以其作为主要的成膜物质，可提高漆膜的基材附着力和柔韧性。聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液的添加，提高了涂料成膜性能，降低了成膜温度，提高了成膜速度，漆膜致密性好，耐水、耐化学品和防腐蚀性好，同时具有适宜的硬度和力学性能，拉伸强度高，耐候、抗冲击和抗刮耐磨性能好。聚酯多元醇的添加，提高了抗温变性能好，可耐高低温，高温不发粘，低温不脆裂。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细的说明，实施例仅是本发明的优选实施方式，不是对本发明的限定。
实施例1
一种耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，包括以下按质量份数计算的组分：水性聚氨酯改性硅丙乳液55份、聚酯多元醇1.5份、水性多异氰酸酯2.5份、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液20份、玻璃纤维20份、马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物1份、水50份；
其中，所述聚酯多元醇由六氢邻苯二甲酸酐与丁二醇缩合而成；
所述聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液由以下按质量百分比计算的组分制备而成：偏二氯乙烯55%、丙烯酸酯单体25%、丙烯酸2.5%、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1%、异丁氧基丙烯酰胺1%、硝酸铬0.5%、引发剂0.5%以及余量的水。
实施例2
一种耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，包括以下按质量份数计算的组分：水性聚氨酯改性硅丙乳液55份、聚酯多元醇1.5份、水性多异氰酸酯2.5份、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液20份、玻璃纤维20份、马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物1份、水50份；
其中，所述聚酯多元醇由六氢邻苯二甲酸酐与丁二醇缩合而成；
所述聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液由以下按质量百分比计算的组分制备而成：偏二氯乙烯55%、丙烯酸酯单体27.5%、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1%、异丁氧基丙烯酰胺2%、引发剂0.5%以及余量的水。
实施例3
一种耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，包括以下按质量份数计算的组分：水性聚氨酯改性硅丙乳液55份、聚酯多元醇1.5份、水性多异氰酸酯2.5份、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液20份、玻璃纤维20份、聚乙烯吡咯烷酮1份、水50份；
其中，所述聚酯多元醇由甲基丙烯酸酐与丁二醇缩合而成；
所述聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液由以下按质量百分比计算的组分制备而成：偏二氯乙烯55%、丙烯酸酯单体25%、丙烯酸2.5%、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1%、异丁氧基丙烯酰胺1%、硝酸铬0.5%、引发剂0.5%以及余量的水。
对比例1
一种耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，包括以下按质量份数计算的组分：水性聚氨酯改性硅丙乳液75份、聚酯多元醇1.5份、水性多异氰酸酯2.5份、玻璃纤维20份、马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物1份、水50份；
其中，所述聚酯多元醇由六氢邻苯二甲酸酐与丁二醇缩合而成。
对比例2
一种耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，包括以下按质量份数计算的组分：水性聚氨酯改性硅丙乳液55份、水性多异氰酸酯2.5份、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液21.5份、玻璃纤维20份、马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物1份、水50份；
其中，所述聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液由以下按质量百分比计算的组分制备而成：偏二氯乙烯55%、丙烯酸酯单体25%、丙烯酸2.5%、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1%、异丁氧基丙烯酰胺1%、硝酸铬0.5%、引发剂0.5%以及余量的水。
一种所述的耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：将助剂、分散剂、聚酯多元醇和水混合，加热至110℃，500r/min搅拌15min；降温至90℃加入填料，3000r/min搅拌均匀；保持温度在85-90℃，加入水性聚氨酯改性硅丙乳液、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，500r/min搅拌2h；降温至60-80℃加入固化剂，500r/min搅拌2h，保温1h即可。
测试本发明耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料实施例1-3和对比例1-2的各项性能，测试结果见下表：
测试项目 测试标准 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
附着力/级 GB/T 5210-2006 0 0 0 1 1
低温柔韧性（-35℃） GB/T 1731-1993 无裂痕 无裂痕 无裂痕 轻微开裂 轻微开裂
低温断裂强度（-35℃）/MPa ISO 523-2003 43.5 41.3 39.8 32.2 37.5
铅笔硬度 GB/T 6739-2006 3H 2H 2H H 2H
耐酸性盐雾/h GB/T T1771-91 3500 3000 3000 2500 3000
盐雾测试后附着力/级 GB/T 5210-2006 0 1 1 2 1
可见，本发明涂料具有良好的基材附着力、低温柔韧性和耐酸性盐雾性能，低温断裂强度高，耐低温性能好。
本发明涂料成膜性能好，漆膜具有良好的韧性、基材附着力、机械性能、耐化学品性能和耐低温性能，低温条件下不易脆裂，拉伸强度高，抗冲击性能好。

Claims (10)

1.一种耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，其特征在于，包括以下按质量份数计算的组分：水性聚氨酯改性硅丙乳液45-60份、聚酯多元醇0.1-3份、固化剂1-5份、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液15-30份、填料1-20份、分散剂0.1-1份、水30-50份。
2.根据权利要求1所述的耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，其特征在于，所述聚酯多元醇由六氢邻苯二甲酸酐与丁二醇缩合而成。
3.根据权利要求1所述的耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，其特征在于，所述固化剂为水性多异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，其特征在于，所述聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液由以下按质量百分比计算的组分制备而成：偏二氯乙烯55-65%、丙烯酸酯单体25-35%、乙烯基不饱和羧酸1-5%、羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯1-2%、异丁氧基丙烯酰胺1-3%、金属盐0.1-0.5%、引发剂0.1-0.5%以及余量的水。
5.根据权利要求4所述的耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，其特征在于，所述金属盐为铬盐，包括硝酸铬、氯化铬、硫酸铬中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，其特征在于，所述填料为玻璃纤维。
7.根据权利要求1所述的耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，其特征在于，所述分散剂为马来酸酐-醋酸乙烯酯共聚物。
8.根据权利要求1所述的耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，其特征在于，还包括助剂0.1-3%，所述助剂包括以下组分中的至少一种：消泡剂、防腐剂、成膜助剂、流平剂。
9.根据权利要求8所述的耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚氧乙烯醚或改性聚硅氧烷；所述成膜助剂所述成膜助剂为聚乙二醇脂肪酸酯和/或二丙二醇丁醚；流平剂为有机硅改性聚硅氧烷。
10.一种权利要求8或9所述的耐低温水性聚氨酯改性硅丙防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将助剂、分散剂、聚酯多元醇和水混合，加热至100-110℃，300-500r/min搅拌15-30min；降温至85-90℃加入填料，1500-3000r/min搅拌均匀；保持温度在85-90℃，加入水性聚氨酯改性硅丙乳液、聚偏二氯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液，300-500r/min搅拌1-2h；降温至60-80℃加入固化剂，300-500r/min搅拌1-2h，保温0.5-1h即可。
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Application publication date: 20211221