CN114085587A

CN114085587A - 一种低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆

Info

Publication number: CN114085587A
Application number: CN202111407466.XA
Authority: CN
Inventors: 郭年华; 薛玉华; 张彪; 阮润琦; 步明升; 汪威; 张岩
Original assignee: Marine Chemical Research Institute Co Ltd
Current assignee: Marine Chemical Research Institute Co Ltd
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2022-02-25

Abstract

本发明公开了一种低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，包括甲组份含有：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，有机防霉剂，消光粉，炭黑及功能填料；乙组份：异氰酸酯类，醇醚类溶剂。该低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆具有低毒低污染、低膜厚(15μm)100％遮光效果，且耐磨、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。涂装实验经证实完全可以在飞机内舱﹑汽车内舱﹑机车内舱等仪表盘上防止仪表盘内部光源漏光对司机的干扰，保证驾驶的安全性及舒服性,具有可观的使用价值与经济价值。

Description

一种低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆

技术领域

本发明涉及功能涂料领域，具体涉及一种低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆。

背景技术

目前涂料主要是无铬高固体份溶剂体系和水基体系，水性涂料是以水为主要溶剂，具有环保，节能，安全等特点，迫切需要研制水性的相当性能的涂料来取代溶剂型的，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、机车内舱等仪表盘上大量使用有机玻璃、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。

现在飞机内舱﹑汽车内舱﹑机车内舱等仪表盘上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，在仪表盘上雕刻很多白底文字及数字作为内部按钮指示用，同时内部存在光源，哑光黑漆的作用是遮盖除白底文字及数字外其它部分不漏光，阻止仪表盘漏光对司机的干扰，保证驾驶的安全性及舒服性，同时，哑光黑漆要求在低膜厚(15μm)情况下达到完全遮光的效果，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。

水性聚氨酯哑光黑漆是以水为主要溶剂，存在水分不易挥发，且挥发易产生微孔现象，导致需要高膜厚达到完全遮光效果。为了达到低膜厚(15μm)完全遮光效果，采用自合成PUA乳液，复配易分散的高色素无机及有机炭黑，搭配具有良好消泡及流平能力助剂，研发的水性聚氨酯哑光黑漆不仅低毒环保，低膜厚(15μm)100％遮光效果，且具有出众的附着力、柔韧性、阻燃性和装饰性，完全可以应用在飞机内舱﹑汽车内舱﹑机车内舱等仪表盘上做遮光和装饰作用, 具有可观的使用价值与经济价值，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，本发明提供了一种低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆。

本发明的技术方案为，一种低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，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：

乙组分：

异氰酸酯类 35～45

醇醚类溶剂 55～65

本发明采用本文采用自合成含羟基、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(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，所述的消光粉为气相二氧化硅，气相二氧化硅优选德固赛ACEMATT OK412，ACEMATT OK500,ACEMATT OK520,ACEMATT OK607,ACEMATT 3600中的一种或几种；所述的炭黑为无机炭黑或有机炭黑一种或混合物，无机炭黑优选氧化铁黑、铜铬黑、铁铬黑、钴黑，有机炭黑优选高色素炭黑日本三菱MA100、卡博特M1300、亿博瑞BR880。

进一步，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，所述的防霉剂为有机防霉剂，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、含硫有机物中的一种或几种。

进一步，所述的阻燃填料为十溴二苯乙烷、十溴联苯醚、三氧化二锑、FR707、FR605一种或几种，所述的一般填料为：滑石粉、硫酸钡、硅灰石及云母粉中的一种或几种。

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低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，既可以在有机玻璃﹑ 塑料﹑复合材料及铝合金等表面上应用,又可以在飞机内舱﹑汽车内舱﹑机车内舱等仪表盘上应用。

低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑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。予分散后进行研磨，细度≤15μm，停止研磨，否则进行下一个循环，直至细度达到要求。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。

低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆施工工艺如下：

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：1)该低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆具有低毒低污染、低膜厚(15μm)100％遮光效果，且阻燃、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。2)可以在飞机内舱﹑汽车内舱﹑机车内舱等仪表盘上低膜厚(15μm)100％遮光效果，防止仪表盘内部光源漏光对司机的干扰，保证驾驶的安全性及舒服性,具有可观的使用价值与经济价值。

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：

低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，甲组份按照重量比为：

PUA乳液65.5份，有机炭黑卡博特M1300 6份，无机铜铬黑12份，十溴二苯乙烷6份，三氧化二锑2.5份，硫酸钡2份，聚丙烯酸共聚物钾盐润湿分散剂1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份，有机防霉剂含硫有机物1份，消光粉ACEMATT3600 2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：

低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，甲组份按照重量比为：

PUA乳液65份，有机炭黑三菱M100 5份，无机钴黑10份，十溴二苯乙烷 7份，三氧化二锑2份，云母粉3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份，有机防霉剂含卤有机物1份，ACEMATT OK607 3份。

乙组份按照重量比为

Bayer 2655 42份，二丙二醇二甲醚58份。

低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆要达到的技术指标如下：

研制的低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆涂覆在有机玻璃﹑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、低膜厚(15μm)遮光、耐磨及防腐等特性，应具有良好的工艺性能，满足仪表盘用有机玻璃﹑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

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

1.一种低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，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：

乙组分：

异氰酸酯类 35～45

醇醚类溶剂 55～65

所述PUA乳液为合成的有机氟硅改性丙烯酸接枝氨酯油乳液，PUA乳液合成路线为：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述的低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，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述的低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，其特征在于：所述的炭黑为无机炭黑或有机炭黑一种或混合物，无机炭黑优选氧化铁黑、铜铬黑、铁铬黑、钴黑，有机炭黑优选高色素炭黑日本三菱MA100、卡博特M1300、亿博瑞BR880。

4.根据权利要求1述的低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，其特征在于：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，所述的防霉剂为有机防霉剂，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、含硫有机物中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，其特征在于：所述的阻燃填料为十溴二苯乙烷、十溴联苯醚、三氧化二锑、FR707、FR605一种或几种；所述的一般填料为：滑石粉、硫酸钡、硅灰石及云母粉中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，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。

7.根据权利要求1所述的低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆，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。

8.一种权利要求1-7中所述低膜厚遮光水基聚氨酯哑光黑漆的应用，其特征在于：用于有机玻璃﹑塑料﹑复合材料、铝合金表面以及飞机内舱﹑汽车内舱﹑机车内舱仪表盘上。