CN113999586A - 一种耐候性水基聚氨酯哑光清漆 - Google Patents

一种耐候性水基聚氨酯哑光清漆 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐候性水基聚氨酯哑光清漆，包含甲组份：PUA乳液(有机氟硅改性丙烯酸接枝氨酯油乳液)，阻燃剂，润湿分散剂，基材润湿剂，流变剂，消泡剂，增稠剂，防霉剂及消光粉；乙组份：异氰酸酯类，醇醚类溶剂。该耐候性水基聚氨酯哑光清漆具有低毒低污染、耐候、耐沾污及易清洁、耐磨、阻燃、柔韧性好、附着力好以及防腐好，对有机玻璃﹑塑料﹑复合材料等溶剂敏感型制件无不良影响的特点。可以在有机玻璃﹑塑料﹑复合材料及铝合金等表面上保护应用。

Description

一种耐候性水基聚氨酯哑光清漆
技术领域
本发明涉及一种功能涂料领域，具体地说是涉及一种耐候性水基聚氨酯哑光清漆。
背景技术
近几年来国家推行工业“绿色制造”国家战略，实现生产制造无污染、无毒害、节约能源、运输贮存安全，对环保要求越来越高，并通过立法来限制VOC排放和重金属用量，目前欧美发达国家采用的涂料主要是无铬高固体份溶剂体系和水基体系。现在飞机内舱﹑汽车内舱﹑机车内舱等使用的涂料为了达到乘客视觉稳重舒适效果，一般采用哑光涂料，但哑光涂料不可避免的会受到环境的污染，如接触污染(汗液及油渍等)及烟污等，需要定期清理，为了有更好的易清洁性，涂覆一层哑光清漆，效果非常明显，哑光清漆一般要经受住温度的起伏、高强度的紫外线长期照射、潮湿环境、化学品侵袭(如燃油、液压油、清洗化学剂)、腐蚀等的考验。
溶剂性聚氨酯哑光清漆VOC较高，不环保，不利于施工人员的健康和安全，在生产施工过程中挥发的有机溶剂量为涂料量的50％以上，成为大气污染主要污染源之一。水性聚氨酯哑光清漆是以水为主要溶剂，具有环保，节能，安全等特点，迫切需要研制水性的聚氨酯哑光清漆来取代溶剂型的，来达到无毒害无污染的效果。除此之外，在飞机内舱﹑汽车内舱﹑机车内舱等大量使用有机玻璃﹑塑料﹑复合材料等，其对溶剂敏感，不适合使用溶剂型涂料进行涂覆，水基涂料会将成为首选。水性聚氨酯哑光清漆，不仅低毒环保，VOC含量低，还具有出众的附着力、耐候性、柔韧性、易清洁性、阻燃性和出色的装饰性，可以用在各种非金属基材上，例如聚苯砜、聚酯/玻纤层板、酚醛/玻纤层、热塑性制件上等，还能用在金属上，符合国家绿色环保材料的发展趋势。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种耐候性水基聚氨酯哑光清漆。
本发明的技术方案为，一种耐候性水基聚氨酯哑光清漆，包括甲组份和乙组份按照重量比10:1组合而成。甲组份和乙组份组成分别如下：
Figure BDA0003372120370000021
乙组分：
异氰酸酯类 3.5～4.5
醇醚类溶剂 5.5～6.5
本发明采用自合成含羟基、丙烯酸基、有机氟及有机硅基团的水性PUA乳液,用含异氰酸根的亲水性聚氨酯固化剂来固化，异氰酸根与羟基、酸基均发生反应交联；同时油解物中的双键在催干剂存在下自氧化交联，实行多重交联，提高了交联密度，提高了综合性能，如耐水性及耐介质等。将有机聚硅氧烷及氟单体引入水性丙烯酸改性氨酯油体系，可提供特殊性能如耐高低温，耐候，耐老化，耐沾污及易清洁等。所述的PUA乳液为合成的有机氟硅改性丙烯酸接枝氨酯油乳液。
所述的PUA乳液(有机氟硅改性丙烯酸接枝氨酯油乳液)合成路线：在反应器中加入计量的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)10～15份,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)20～30份，端羟丙基硅油(PDMS)3.0～5.0份以及植物油醇解物30～50份，滴加几滴催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL),升温到80℃～90℃，通入氮气保护反应1～2h，得到端基-NCO的含硅的聚氨酯乳液；然后降温至40℃～50℃，滴加4～6份二羟甲基丙酸(DMPA)，升温到80℃～90℃并缓慢滴加几滴DBTDL,反应2～3h，使-NCO基含量不在变化，此时得到端基为-NCO的预聚物，降温至60℃～65℃，加入预聚物中-NCO物质量双倍的甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA),保温2～3h后缓慢加入丙烯酸羟乙基磷酸酯5-10份和甲基丙烯酸十二氟庚酯10-15份，并加入3～5份乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)和100～150份的去离子水进行强制分散乳化20～40min,升温至75℃～85℃，并缓慢滴加用去离子水提前溶解好的1～2份过硫酸胺(APS)，保温反应3～4h后，搅拌降温至40℃,以氨水的水溶液调节乳液pH值在7.5左右，得到有机氟硅改性丙烯酸接枝氨酯油乳液。
进一步，所述的消光粉为气相二氧化硅，气相二氧化硅优选德固赛ACEMATTOK412，ACEMATT OK500,ACEMATT OK520,ACEMATT OK607,ACEMATT 3600中的一种或几种。
进一步，所述的阻燃助剂为FR707、FR605一种或几种，所述的润湿分散剂为聚丙烯酸共聚物钾盐，所述的基材润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液，所述的消泡剂为以聚醚改性的非硅表面活性剂，所述的增稠剂为非离子水性聚氨酯，所述的流平剂为聚醚改性有机硅，所述的有机防霉剂为酚类化合物、元素有机化合物、含氮有机物、含卤有机物、含硫有机物的一种或几种。
进一步，所述的异氰酸酯类为Bayer304、305、3100、2487/1、2655中的一种或几种。
进一步，所述的醇醚类溶剂为二乙二醇单甲醚、丙二醇甲醚，二丙二醇二甲醚中的一种或几种。
本发明还公开了一种耐候性水性聚氨酯哑光清漆，在有机玻璃﹑塑料﹑复合材料及铝合金等表面上保护应用。
耐候性水性聚氨酯哑光清漆分为甲组份和乙组份，甲组份的制备方法如下：
依据作业指示单领料，按照作业指示单进行称料，一人操作，一人复核。预混合生产100kg以下产品预混合转速控制500±200r/min(小功率高速搅拌器)，生产100kg以上产品预混合转速控制150±50r/min(大功率高速搅拌器)，搅拌时间为充分搅拌均匀为宜，一般搅拌时间为30min左右。然后出厂检验，出厂检验合格后过滤包装、入成品库，标注表识。
乙组份的制备方法如下：
依据作业指示单领料，按照作业指示单进行称料，一人操作，一人复核。预混合生产100kg以下产品预混合转速控制250±150r/min(小功率高速搅拌器)，生产100kg以上产品预混合转速控制100±50r/min(大功率高速搅拌器)，搅拌时间为20min左右。然后出厂检验，出厂检验合格后过滤包装、入成品库，标注表识。
耐候性水性聚氨酯哑光清漆施工工艺如下：
首先基材处理，复合材料与塑料板：用异丙醇、乙醇或其他合适的溶剂清洗剂，彻面清洗干净其表面，在使用之前，个别有需要时进行轻微打磨再清洗，晾干喷涂；铝合金板：表面阳极化处理,24h之内涂装。施工前先将A组分搅拌均匀，然后将A组分、B组分按比例10：1混合并搅拌均匀，添加软水后再充分搅拌均匀，使涂-4杯粘度在15～30秒，并静置熟化5～20分钟，为了避免杂质的干扰，建议用240目以上滤网过滤后再喷涂，干膜厚度单道控制在20～30μm。
本发明的有益效果：该耐候性水性聚氨酯哑光清漆具有低毒低污染、耐候性、耐沾污及易清洁性、耐磨、阻燃、柔韧性好、附着力好、防腐好，对有机玻璃﹑塑料﹑复合材料等溶剂敏感型制件无不良影响的特点。
具体实施方式
下面用实例来对本发明作进一步说明，但本发明绝不局限于这些实案例。
实施例1：
耐候性水性聚氨酯哑光清漆，甲组份按照重量比为：
PUA乳液89份，阻燃助剂为FR605 3份，聚丙烯酸共聚物钾盐润湿分散剂1.0份聚醚改性有机硅流平剂0.2份，聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液基材润湿剂0.3份，聚醚改性的非硅表面活性剂消泡剂0.5份，非离子水性聚氨酯增稠剂1.0份，有机防霉剂含硫有机物2份，消光粉ACEMATT 3600 3份。
乙组份按照重量比为
Bayer 2655 40份，二丙二醇二甲醚60份。
实施例2：
耐候性水性聚氨酯哑光清漆，甲组份按照重量比为：
PUA乳液86份，阻燃助剂为FR707 4份，聚丙烯酸共聚物钾盐润湿分散剂0.8份聚醚改性有机硅流平剂0.3份，聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液基材润湿剂0.4份，聚醚改性的非硅表面活性剂消泡剂0.5份，非离子水性聚氨酯增稠剂1.0份，有机防霉剂含卤有机物3份，ACEMATT OK607 4份。
乙组份按照重量比为
Bayer 2655 42份，二丙二醇二甲醚58份
耐候性水性聚氨酯哑光清漆要达到的技术指标如下：
研制的水基内舱防腐涂层涂覆在有机玻璃﹑塑料﹑复合材料及铝合金材料表面上应与基材具有良好的附着力，应具有良好的机械性能及耐水性、耐候性、耐沾污、耐磨及防腐等特性，应具有良好的工艺性能，满足有机玻璃﹑塑料﹑复合材料及铝合金材料表面的涂覆工艺要求。
具体达到的性能指标见表1。
表1涂料性能要求
Figure BDA0003372120370000051
Figure BDA0003372120370000061
本公开已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本公开的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本公开的范围。相反，在不脱离本公开的精神和范围内所作的变动与润饰，均属本公开的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种耐候性水基聚氨酯哑光清漆，其特征在于：包括甲组份和乙组份按照重量比10:1组合而成,甲组份和乙组份组成分别如下：
Figure FDA0003372120360000011
所述的PUA乳液为合成的有机氟硅改性丙烯酸接枝氨酯油乳液，PUA乳液合成路线：在反应器中加入计量的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)10～15份,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)20～30份，端羟丙基硅油(PDMS)3.0～5.0份以及植物油醇解物30～50份，滴加几滴催化剂二月桂酸二丁基锡(DBTDL),升温到80℃～90℃，通入氮气保护反应1～2h，得到端基-NCO的含硅的聚氨酯乳液；然后降温至40℃～50℃，滴加4～6份二羟甲基丙酸(DMPA)，升温到80℃～90℃并缓慢滴加几滴DBTDL,反应2～3h，使-NCO基含量不在变化，此时得到端基为-NCO的预聚物，降温至60℃～65℃，加入预聚物中-NCO物质量双倍的甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA),保温2～3h后缓慢加入丙烯酸羟乙基磷酸酯5-10份和甲基丙烯酸十二氟庚酯10-15份，并加入3～5份乳化剂十二烷基硫酸钠(SDS)和100～150份的去离子水进行强制分散乳化20～40min,升温至75℃～85℃，并缓慢滴加用去离子水提前溶解好的1～2份过硫酸胺(APS)，保温反应3～4h后，搅拌降温至40℃,以氨水的水溶液调节乳液pH值在7.5左右，得到有机氟硅改性丙烯酸接枝氨酯油乳液。
2.根据权利要求1中所述的耐候性水基聚氨酯哑光清漆，其特征在于：所述的消光粉为气相二氧化硅，所述气相二氧化硅优选德固赛ACEMATT OK412，ACEMATT OK500,ACEMATTOK520,ACEMATT OK607,ACEMATT 3600中的一种或几种。
3.根据权利要求1中所述的耐候性水基聚氨酯哑光清漆，其特征在于：所述的阻燃助剂为FR707、FR605一种或几种，所述的润湿分散剂为聚丙烯酸共聚物钾盐，所述的基材润湿剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷溶液，所述的消泡剂为以聚醚改性的非硅表面活性剂，所述的增稠剂为非离子水性聚氨酯，所述的流平剂为聚醚改性有机硅，所述的有机防霉剂为酚类化合物、元素有机化合物、含氮有机物、含卤有机物、含硫有机物的一种或几种。
4.根据权利要求1中所述的耐候性水基聚氨酯哑光清漆，其特征在于：所述的异氰酸酯类为Bayer304、305、3100、2487/1、2655中的一种或几种。
5.根据权利要求1中所述的耐候性水基聚氨酯哑光清漆，其特征在于：所述的醇醚类溶剂为二乙二醇单甲醚、丙二醇甲醚，二丙二醇二甲醚中的一种或几种。
6.一种权利要求1-5中所述耐候性水性聚氨酯哑光清漆的应用，其特征在于：用于有机玻璃﹑塑料﹑复合材料及铝合金表面。
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