CN114196311A - 轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆及其制备方法,该改性聚氨酯厚涂漆是由轻支化聚酯多元醇树脂、固体环氧树脂、吸水树脂、碳纤维材料、填料、着色颜料、防锈颜料、助剂、溶剂组成漆料组分;六亚甲基二异氰酸酯缩二脲、助剂和溶剂组成固化剂组分。施工时按照漆料:固化剂=100:30的重量比进行配合而成。本发明的主要用途是获得一种轨道交通玻璃钢用厚涂不开裂、干燥性能好、弹性好、附着力优、防腐性能佳、涂层性能满足轨道交通涂料用漆技术要求的聚氨酯厚涂漆。使用该厚涂漆可以免底漆从而减少了工序,提高了生产效益;可厚涂、弹性好、不开裂,可阻止和延缓水汽等侵入,水汽难聚集进而涂层不易起泡。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域,具体是轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆及其制备方法。
背景技术
玻璃钢材料可以有效减轻轨道交通车辆的重量,有利于节省运营成本与维护的费用,并可很好地满足机械强度以及应力的要求,同时具有良好的阻燃、隔声及隔热的性能,因此在轨道交通客室座椅、司机室操作台、侧墙板、中顶板、门立柱罩、空调风道等内装和头罩产品上得到广泛推广使用。
玻璃钢复合材料通常表面比较粗糙,为了达到表面平整美观要求,通常采用先喷涂底漆、涂刮不饱和聚酯腻子、喷中涂漆再喷面漆的工艺,但腻子涂刮较厚时易出现开裂和潮湿环境条件下易起泡的涂层质量问题,特别是轨道交通这种运营环境较恶劣,震动较强的运输装备产品。
发明内容
本发明的目的在于提供轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆及其制备方法,可代替原底漆、中涂两道工序涂层,在使用中耐老化性能好、不易起泡开裂,以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个方面,提供轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆,包括漆料和固化剂两部分,所述漆料的各原料重量配比为:
所述固化剂各原料的重量配比为:
其中,六亚甲基二异氰酸酯缩二脲N-75为产品供应形式,其为以下质量比的成分组成:六亚甲基二异氰酸酯缩二脲:丙二醇甲醚醋酸酯:二甲苯=75:12.5:12.5;
所得改性聚氨酯厚涂漆的拉开法附着力不小于5.78MPa,耐盐雾性:720h,板面无气泡、不生锈,划痕处涂膜锈蚀宽度<2mm。
进一步地,所述改性聚氨酯厚涂漆的细度≤40μm;所述中空玻璃微珠粉的粒度为30-60μm;所述绢云母粉的粒度为30-50μm。
进一步地,所述着色颜料为二氧化钛、浅铬黄、中铬黄、深铬黄、柠檬铬黄、钼铬红、群青蓝、氧化铁红、氧化铁黄和氧化铁黑中的一种。
进一步地,改性聚氨酯厚涂漆在玻璃钢材料表面上应用。
进一步地,中分子量双酚A环氧树脂液为以下质量比的成分组成:中分子量双酚A固体环氧树脂:二甲苯:醋酸丁酯=5:3:2;中分子量双酚A固体环氧树脂为E12类环氧树脂。
进一步地,醛酮树脂液为以下质量比的成分组成:固体醛酮树脂:二甲苯:醋酸丁酯=2:1:1。
进一步地,碳纤维浆为以下质量比的成分组成:轻支化聚酯多元醇树脂:碳纤维:二甲苯:醋酸丁酯=10:2:1:2;
稀释剂为以下质量比的成分组成:丙二醇甲醚:醋酸丁酯=3:2。
轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆的制备方法,包括下述步骤:
A、中分子量双酚A环氧树脂液的制备:将中分子量固体双酚A环氧树脂与二甲苯、醋酸丁酯按5:3:2的质量比依次加入至反应釜中,调节搅拌桨转速为200-300转/分钟,加热至95±2℃保持,溶解均匀即成中分子量双酚A环氧树脂液,用铁桶包装,待用;
B、碳纤维浆的制备:将轻支化聚酯多元醇树脂、碳纤维、二甲苯与醋酸丁酯按10:2:1:2的质量比混合添加在容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,搅拌3-5分钟,然后用三辊分散机研磨,分散均匀无团聚即成碳纤维浆,用铁桶包装,待用;
C、醛酮树脂液的制备:将固体醛酮树脂与二甲苯、醋酸丁酯按2:1:1的质量比依次加入容器缸中,浸泡24小时,搅拌分散均匀,即成醛酮树脂液,用铁桶包装,待用;
D、漆料的制备:将组成漆料的上述除碳纤维浆、SPA高吸水性树脂外的十二种原料按重量配比,先将轻支化聚酯多元醇树脂、中分子量双酚A环氧树脂液和醛酮树脂液添加在容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,然后在搅拌状态下依次加入稀释剂、球形硅微粉、中空玻璃微珠、着色颜料、疏水型聚酰胺蜡、绢云母粉、分散剂、消泡剂及聚四氟乙烯蜡九种原料,加料完毕后,调节分散机转速为800-1000转/分钟,搅拌10-15分钟,即得预分散浆;然后用砂磨机研磨至细度≤40微米,即成漆料半成品备用;
将漆料半成品与SAP高吸水性树脂、碳纤维浆按重量配比加入容器中,然后置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,搅拌10-15分钟,即成漆料,用铁桶包装,待用;
E、固化剂的制备:先将上述固化剂原料中的六亚甲基二异氰酸酯缩二脲N-75按重量配比加入到容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为300-500转/分钟,然后在搅拌状态下加入二甲苯、醋酸丁酯、聚氨酯脱水剂;加料完毕后,调节分散剂转速为500-600转/分钟,搅拌3-5分钟,用120目的滤网中过滤,即成固化剂,包装待用;
F、将漆料与固化剂按100:30的重量比进行混合,即成轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆。
进一步地,所述改性聚氨酯厚涂漆用稀释剂调节后,涂覆在玻璃钢材料表面上。
进一步地,所述中分子量双酚A固体环氧树脂中的仲羟基可与NCO反应,形成网状结构,用以改善改性聚氨酯厚涂漆的干燥性能。
本轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆的作用机理如下:
(1)轻支化的聚酯多元醇的羟基与缩二脲中的NCO基团起化学反应交联固化。
(2)中分子量的双酚A环氧树脂中的仲羟基和环氧基可与缩二脲中的NCO基团起化学反应交联固化。
(3)醛酮树脂的高活性羟基可与缩二脲的NCO反应,固体醛酮树脂可提供良好的初干性。
(4)SPA高吸水性树脂能够吸收自身重量几百倍的水分,无毒无害,无污染。
(5)碳纤维材料具有纤维材料特性,兼具防火性、毛细管作用效果。
(6)添加疏水型聚酰胺蜡有防沉、防流挂、疏水性。
(7)添加球形硅微粉、中空玻璃微球,可提供涂层的填充性、打磨性能,降低吸水性等。
(8)绢云母粉具有片状结构,能阻止介质侵入,兼有良好的填充性、防护性、防火性。
(9)添加聚四氟乙烯蜡,可改善涂层表面张力及降低吸水性,具有阻止水汽进入作用。
(10)溶解环氧树脂及涂料体系选用二甲苯/醋酸丁酯,不含醇类材料,避免醇类材料与NCO基团起化学反应,从而引起副反应,使涂层产品性能下降,同时选该两种溶剂,可得到适宜的干燥条件要求。
涂料固化成膜,树脂、颜填料、助剂、固化剂相互作用及反应形成网状结构,漆膜性能综合平衡,使得涂膜及涂料具有良好的各项性能,并能满足轨道交通涂料相关要求。
利用轻支化聚酯多元醇树脂的柔性,结合中分子量环氧树脂的刚性,同时添加纤维材料及功能性填料、助剂等,使涂层厚涂不开裂、不易起泡、易施工,变二道施工为一道施工,从而提升生产效率。
总之,本发明是针对解决玻璃钢材料表面涂装易开裂及起泡的质量问题而专门研发的一种涂料,新的轨道交通玻璃钢涂料利用环氧树脂改性聚氨酯树脂,从而提升了聚氨酯体系的干燥性能。
本发明的轻支化聚酯多元醇树脂具有良好的柔性、弹性。
本发明的中分子量环氧树脂中的仲羟基可与NCO反应,形成网状结构,提升其干燥性能。
本发明的醛酮树脂可提高体系的耐水性、耐热性及防腐性能。
本发明的SPA高吸水性树脂吸水能力强,能实现动态平衡,可反复释水、吸水。
本发明的缩二脲比三聚体柔性更好。
本发明碳纤维材料,具有防开裂、阻燃及阻止水汽聚集功能。
本发明的聚酰胺蜡功能可提升涂层厚涂不流挂,且可解决涂料防沉降性,同时具有疏水功能。
本发明的聚四氟乙烯蜡,具有抗划伤、耐磨及延展性。
本发明的球形硅微粉,有悬浮的再分散性,有增稠和触变性,良好的疏水性及干燥打磨性。
本发明的中空玻璃微球,具有重量轻、导热系数低、吸油量低、分散稳定性好的优点,可提升耐磨及打磨性能。
本发明的绢云母粉具有优良的防护性、防火性、填充性。
本发明选择绢云母粉作防锈颜料,因玻璃钢本身不是金属底材,不会被锈蚀,只需阻隔水汽等小分子物质进入,不使涂层起泡,其防锈性能便可实现,绢云母粉有良好的化学惰性,在涂层中形成鳞片排列,形成涂层内复杂曲折的扩散路径,使腐蚀介质的扩散渗透变得相当曲折。
本发明着色颜料主要为二氧化钛、氧化铁红,具有良好的着色力及防护性能。
本发明使用二甲苯与醋酸丁酯混合溶剂,其干燥性能适中,溶解性能较好,无高沸点及醇类溶剂,从而保证了施工干燥性能及漆膜成膜良好。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本聚氨酯底中合一漆,可直接喷涂在玻璃钢底材上,无需喷涂底漆。
2、本聚氨酯底中合一漆,后续可直接喷涂面漆,无需喷涂中涂漆。
3、本聚氨酯底中合一漆,与玻璃钢基材及面漆兼容性好,层间附着力可达0-1级(划格试验)。
4、本聚氨酯底中合一漆与玻璃钢底材及面漆配套性好,可打磨,同时与腻子的兼容性很好,从而可局部小量找补腻子。
5、本聚氨酯底中合一漆,易施工、可厚涂、弹性好、不开裂,可阻止和延缓水汽等侵入,水汽难聚集进而涂层不易起泡。
6、产品综合性能好,生产工艺较简单,产品贮存稳定性高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的工艺流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面通过实施例,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆及其制备方法限制。
另外,在下面的详细描述中,为便于解释,阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地,一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。
请参阅图1所示,根据本发明的一个总体技术构思,提供轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆,包括漆料和固化剂两部分,所述漆料的各原料重量配比为:
其中,中分子量双酚A环氧树脂液为以下质量比的成分组成:中分子量双酚A固体环氧树脂:二甲苯:醋酸丁酯=5:3:2;中分子量双酚A固体环氧树脂为E12类环氧树脂;
醛酮树脂液为以下质量比的成分组成:固体醛酮树脂:二甲苯:醋酸丁酯=2:1:1;
碳纤维浆为以下质量比的成分组成:轻支化聚酯多元醇树脂:碳纤维:二甲苯:醋酸丁酯=10:2:1:2;
稀释剂为以下质量比的成分组成:丙二醇甲醚:醋酸丁酯=3:2;
所述固化剂各原料的重量配比为:
其中,六亚甲基二异氰酸酯缩二脲N-75为产品供应形式,其为以下质量比的成分组成:六亚甲基二异氰酸酯缩二脲:丙二醇甲醚醋酸酯:二甲苯=75:12.5:12.5;
所得改性聚氨酯厚涂漆在玻璃钢材料表面上应用,改性聚氨酯厚涂漆的拉开法附着力不小于5.78MPa,耐盐雾性:720h,板面无气泡、不生锈,划痕处涂膜锈蚀宽度<2mm。
其中,改性聚氨酯厚涂漆的细度≤40μm;所述中空玻璃微珠粉的粒度为30-60μm;所述绢云母粉的粒度为30-50μm。
其中,着色颜料为二氧化钛、浅铬黄、中铬黄、深铬黄、柠檬铬黄、钼铬红、群青蓝、氧化铁红、氧化铁黄和氧化铁黑中的一种。
实施例1
轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆制备方法,包括:
漆料的制备:将组成漆料的各原料除碳纤维浆、SPA高吸水性树脂外的其余按重量配比,先将轻支化聚酯多元醇树脂27份、中分子量双酚A环氧树脂液5份和醛酮树脂液2份添加在容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,然后在搅拌状态下依次加入稀释剂6份、球形硅微粉9份、中空玻璃微珠11份、氧化铁红5份、疏水型聚酰胺蜡1份、绢云母粉13份、分散剂1.5份、消泡剂0.5份及聚四氟乙烯蜡2份九种原料,加料完毕后,调节分散机转速为800-1000转/分钟,搅拌10-15分钟,即得预分散浆;然后用砂磨机研磨至细度≤40微米,即成漆料半成品备用;
将漆料半成品与SAP高吸水性树脂1份、碳纤维浆16份按重量配比加入容器中,然后置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,搅拌10-15分钟,即成漆料,用铁桶包装,待用。
固化剂的制备:先将上述固化剂原料中的六亚甲基二异氰酸酯缩二脲(N-75)78份按重量配比加入到容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为300-500转/分钟,然后在搅拌状态下加入二甲苯10份、醋酸丁酯10份、聚氨酯脱水剂2份;加料完毕后,调节分散剂转速为500-600转/分钟,搅拌3-5分钟,用120目的滤网中过滤,即成固化剂,包装待用;
最后,将漆料与固化剂按100:30的重量比进行混合,即成轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆。
实施例2
轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆制备方法,包括:
漆料的制备:将组成漆料的各原料除碳纤维浆、SPA高吸水性树脂外的其余按重量配比,先将轻支化聚酯多元醇树脂23份、中分子量双酚A环氧树脂液7份和醛酮树脂液2份添加在容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,然后在搅拌状态下依次加入稀释剂5份、球形硅微粉10份、中空玻璃微珠10份、氧化铁红8份、疏水型聚酰胺蜡1份、绢云母粉14份、分散剂1.5份、消泡剂0.5份及聚四氟乙烯蜡2份九种原料,加料完毕后,调节分散机转速为800-1000转/分钟,搅拌10-15分钟,即得预分散浆;然后用砂磨机研磨至细度≤40微米,即成漆料半成品备用;
将漆料半成品与SAP高吸水性树脂1份、碳纤维浆15份按重量配比加入容器中,然后置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,搅拌10-15分钟,即成漆料,用铁桶包装,待用。
固化剂的制备:先将上述固化剂原料中的六亚甲基二异氰酸酯缩二脲(N-75)80份按重量配比加入到容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为300-500转/分钟,然后在搅拌状态下加入二甲苯10份、醋酸丁酯9份、聚氨酯脱水剂1份;加料完毕后,调节分散剂转速为500-600转/分钟,搅拌3-5分钟,用120目的滤网中过滤,即成固化剂,包装待用;
最后,将漆料与固化剂按100:30的重量比进行混合,即成轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆。
实施例3
轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆制备方法,包括:
漆料的制备:将组成漆料的各原料除碳纤维浆、SPA高吸水性树脂外的其余按重量配比,先将轻支化聚酯多元醇树脂25份、中分子量双酚A环氧树脂液6份和醛酮树脂液2份添加在容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,然后在搅拌状态下依次加入稀释剂8份、球形硅微粉9份、中空玻璃微珠9份、钛白粉5份、疏水型聚酰胺蜡1份、绢云母粉16份、分散剂1.5份、消泡剂0.5份及聚四氟乙烯蜡2份九种原料,加料完毕后,调节分散机转速为800-1000转/分钟,搅拌10-15分钟,即得预分散浆;然后用砂磨机研磨至细度≤40微米,即成漆料半成品备用;
将漆料半成品与SAP高吸水性树脂1份、碳纤维浆14份按重量配比加入容器中,然后置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,搅拌10-15分钟,即成漆料,用铁桶包装,待用。
固化剂的制备:先将上述固化剂原料中的六亚甲基二异氰酸酯缩二脲(N-75)82份按重量配比加入到容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为300-500转/分钟,然后在搅拌状态下加入二甲苯9份、醋酸丁酯8份、聚氨酯脱水剂1份;加料完毕后,调节分散剂转速为500-600转/分钟,搅拌3-5分钟,用120目的滤网中过滤,即成固化剂,包装待用;
最后,将漆料与固化剂按100:30的重量比进行混合,即成轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆。
本轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆,其主要性能检测结果如下:
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
2.根据权利要求1所述的轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆,其特征在于,所述改性聚氨酯厚涂漆的细度≤40μm;所述中空玻璃微珠粉的粒度为30-60μm;所述绢云母粉的粒度为30-50μm。
3.根据权利要求1所述的轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆,其特征在于,所述着色颜料为二氧化钛、浅铬黄、中铬黄、深铬黄、柠檬铬黄、钼铬红、群青蓝、氧化铁红、氧化铁黄和氧化铁黑中的一种。
4.根据权利要求1-3任一项所述的轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆,其特征在于,在玻璃钢材料表面上应用。
5.根据权利要求1所述的轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆,其特征在于,所述中分子量双酚A环氧树脂液为如下质量比的成分组成:中分子量双酚A固体环氧树脂:二甲苯:醋酸丁酯=5:3:2;中分子量双酚A固体环氧树脂为E12类环氧树脂。
6.根据权利要求1所述的轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆,其特征在于,所述醛酮树脂液为以下质量比的成分组成:固体醛酮树脂:二甲苯:醋酸丁酯=2:1:1。
7.根据权利要求1所述的轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆,其特征在于,所述碳纤维浆为以下质量比的成分组成:轻支化聚酯多元醇树脂:碳纤维:二甲苯:醋酸丁酯=10:2:1:2;
所述稀释剂为如下质量比的成分组成:丙二醇甲醚:醋酸丁酯=3:2。
8.轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:
A、中分子量双酚A环氧树脂液的制备:将中分子量固体双酚A环氧树脂与二甲苯、醋酸丁酯按5:3:2的质量比依次加入至反应釜中,调节搅拌桨转速为200-300转/分钟,加热至95±2℃保持,溶解均匀即成中分子量双酚A环氧树脂液,用铁桶包装,待用;
B、碳纤维浆的制备:将轻支化聚酯多元醇树脂、碳纤维、二甲苯与醋酸丁酯按10:2:1:2的质量比混合添加在容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,搅拌3-5分钟,然后用三辊分散机研磨,分散均匀无团聚即成碳纤维浆,用铁桶包装,待用;
C、醛酮树脂液的制备:将固体醛酮树脂与二甲苯、醋酸丁酯按2:1:1的比例依次加入容器缸中,浸泡24小时,搅拌分散均匀,即成醛酮树脂液,用铁桶包装,待用;
D、漆料的制备:将组成漆料的各原料中除碳纤维浆、SPA高吸水性树脂外的十二种原料按重量配比,先将轻支化聚酯多元醇树脂、中分子量双酚A环氧树脂液和醛酮树脂液添加在容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,然后在搅拌状态下依次加入稀释剂、球形硅微粉、中空玻璃微珠、着色颜料、疏水型聚酰胺蜡、绢云母粉、分散剂、消泡剂及聚四氟乙烯蜡九种原料,加料完毕后,调节分散机转速为800-1000转/分钟,搅拌10-15分钟,即得预分散浆;然后用砂磨机研磨至细度≤40微米,即成漆料半成品备用;
将漆料半成品与SAP高吸水性树脂、碳纤维浆按重量配比加入容器中,然后置于分散机下,开启分散机,调节转速为400-600转/分钟,搅拌10-15分钟,即成漆料,用铁桶包装,待用;
E、固化剂的制备:先将上述固化剂原料中的六亚甲基二异氰酸酯缩二脲N-75按重量配比加入容器中,并把该容器置于分散机下,开启分散机,调节转速为300-500转/分钟,然后在搅拌状态下加入二甲苯、醋酸丁酯、聚氨酯脱水剂;加料完毕后,调节分散剂转速为500-600转/分钟,搅拌3-5分钟,用120目的滤网中过滤,即成固化剂,包装待用;
F、将漆料与固化剂按100:30的重量比进行混合,即成轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆。
9.根据权利要求8所述的轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆的制备方法,其特征在于,所述改性聚氨酯厚涂漆用稀释剂调节后,涂覆在玻璃钢材料表面上。
10.根据权利要求8或9所述的轨道交通玻璃钢材料用改性聚氨酯厚涂漆的制备方法,其特征在于,所述中分子量双酚A固体环氧树脂中的仲羟基可与NCO反应,形成网状结构,用以改善改性聚氨酯厚涂漆的干燥性能。
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