CN114395319A - 一种轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆及其制备方法 - Google Patents

一种轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于水性聚氨酯涂料技术领域，具体公开了一种轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆及其制备方法。该面漆由A组分(主漆)和B组分(固化剂)组成，其中A组分包括：10.0～15.0％的水性聚氨酯树脂、8.0～12.0％的水性羟基丙烯酸分散体树脂1、15.0～22.5％的水性羟基丙烯酸分散体树脂2、1.2～2.6％的纳米硼酸锌、3.6～7.8％的氢氧化镁、3.0～6.5％的氢氧化铝、1.2～2.6％的煅烧高岭土、3.0～6.5％的纳米二氧化钛、23.1～29.1％的消光浆、4.2～5.4％的消泡流平浆、0.3～0.5％的分散剂、0.2～0.5％的增稠剂、5.1～9.5％的水；B组分包括45.0～50.0％的亲水性脂肪族聚异氰酸酯、27.0～40.0％的亲油性脂肪族聚异氰酸酯、15.0～25.0％的丙二醇二醋酸酯；所述A组分与B组分分开保存，使用时按比例混合均匀。

Description

一种轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆及其制备 方法
技术领域
本发明属于水性聚氨酯涂料技术领域，具体涉及一种轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆及其制备方法。
背景技术
轨道交通具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点，包括高铁、动车、地铁、轻轨、有轨电车等，是我国在世界上发展最快、具有自主知识产权、核心竞争力最强的项目之一。
目前，我国轨道交通车辆涂装所用的涂料几乎均为溶剂型。传统溶剂型涂料在使用过程中不可避免地使用了大量的有机溶剂，喷漆和烘干工序VOC排放占到整个涂装车间VOC排放的95％以上。这些有机溶剂释放到大气中，不仅对操作人员造成极大伤害，而且还会污染环境，增加施工场所发生火灾和爆炸的危险性，造成能源和资源的浪费。
近年来，随着社会对环境保护的日益重视和涂料水性化技术的进步，轨道交通车辆用水性涂料研发和推广的进度大大加快，虽然在轨道交通内饰涂装方面，水性化进程起步较晚，但是进展迅速。
轨道交通车辆内饰底材主要为玻璃钢复合材料，涂装配套一般为环氧底漆和聚氨酯面漆。面漆是涂装的最终涂层，体现了轨道交通车辆最终的整体效果，因此，面漆必须兼具装饰和保护的功能，哑光砂纹效果是目前常用的水性聚氨酯漆膜外观，其漆膜光泽度要求在10°～20°(按GB/T9754规定测定，60°)之间。但目前市场上供应的水性聚氨酯哑光砂纹面漆普通存在光泽度不稳定、漆膜表面存在不同程度的粗糙颗粒、漆膜表面气泡难以彻底消除、漆膜抗划耐磨性能有待提高等问题，严重地制约了轨道交通车辆内饰用涂料水性化的规模进程。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆及其制备方法，其漆膜具有光泽稳定、硬度高、抗划伤性强、耐磨性优异等优点，且具有美丽均匀的漆膜砂面效果，涂层表面无气泡、无颗粒，施工方便、健康环保，可广泛应用于轨道交通车辆的内饰涂装。
为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆，由以下重量百分比的A组分(主漆)和B组分(固化剂)组成：
A组分
Figure BDA0003513771200000021
Figure BDA0003513771200000031
其中A组分的重量百分比之和为百分之百；
B组分
亲水性脂肪族聚异氰酸酯 45.0～50.0％
亲油性脂肪族聚异氰酸酯 27.0～40.0％
丙二醇二醋酸酯 15.0～25.0％
其中B组分的重量百分比之和为百分之百；
所述A组分与B组分分开保存，使用时按比例混合均匀。
本发明中A组分中所述水性聚氨酯树脂为泰兴市中纺助剂厂生产的PU2211无卤阻燃水性聚氨酯树脂；所述水性羟基丙烯酸分散体树脂1为江苏富琪森新材料有限公司提供的AQUAPAC-8242树脂，这是一种可厚涂抗起泡的水性羟基丙烯酸分散体树脂；所述水性羟基丙烯酸分散体树脂2为科思创聚合物(中国)有限公司提供的
Figure BDA0003513771200000032
A2695树脂，这是一种抗划耐磨高羟基含量水性丙烯酸分散体树脂。
所述水性聚氨酯树脂、水性羟基丙烯酸分散体树脂1、水性羟基丙烯酸分散体树脂2重量比为1:0.8:1.5。
本发明A组分中，所述消光浆由有机蜡消光粉、砂面粉、超细滑石粉、消光蜡乳液和水组成，所述有机蜡消光粉、砂面粉、超细滑石粉、消光蜡乳液和水的重量比为(0.4～0.8):(0.5～5.0):(5.0～10.0):(5.0～8.0):(5.0～10.0)。
所述消光浆中的有机蜡消光粉选用BYK的CERAFLOUR 920。
所述消光浆中的砂面粉为东莞市隆海新材料科技有限公司提供的粒径为8～10μm的砂面粉3710#、粒径为27～35μm的砂面粉377#、粒径为65～75μm的砂面粉382#中一种或任意几种的混合。
所述超细滑石粉的粒径为5000目。
所述消光蜡乳液为联固精细化学有限公司提供的腊乳液7605。
本发明A组分中，所述消泡流平浆由聚醚硅氧烷共聚物消泡剂、非有机硅类消泡剂、有机硅流平剂和水组成；所述聚醚硅氧烷共聚物消泡剂、非有机硅类消泡剂、有机硅流平剂和水的重量比为(0.2～0.4):(0.3～0.5):(0.3～1.0):(2.0～5.0)。
所述消泡流平浆中聚醚硅氧烷共聚物消泡剂为迪高(中国)有限公司提供的Foamex 810消泡剂；所述非有机硅类消泡剂为是迪高(中国)有限公司提供的Foamex 830消泡剂；所述有机硅流平剂为中山长源富有机硅材料有限公司提供的CYF-533流平剂。
本发明中所述水优选去离子水。
本发明B组分中，所述亲水性脂肪族异氰酸酯和亲油性脂肪族异氰酸酯分别选自科思创聚合物(中国)有限公司提供的Bayhydur XP 2547与Desmodur N 3900。所述亲水性脂肪族异氰酸酯、亲油性脂肪族异氰酸酯的重量比为1:(0.6～0.8)。
本发明还提供了所述的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆的制备方法，具体包括以下步骤：
a.制备消光浆：在分散缸中加入有机蜡消光粉、砂面粉、超细滑石粉、水，高速分散25～35min，再缓慢加入消光蜡乳液，中速分散10～20min即可；
b.制备消泡流平浆：在分散缸中加入聚醚硅氧烷共聚物消泡剂、非有机硅类消泡剂、有机硅流平剂、水，中速分散30～50min即可；
c.制备A组分：分散缸中加入水、水性聚氨酯树脂、水性羟基丙烯酸分散体树脂1、水性羟基丙烯酸分散体树脂2、分散剂，进行中低速分散，再缓慢加入纳米硼酸锌阻燃剂与氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、纳米二氧化钛，用水加入冲洗缸壁，高速分散20～50min至细度≤40μm，将分散机降至低速分散，加入步骤a制取的消光浆、步骤b制取的消泡流平浆、增稠剂、水，再中低速分散20～40min；取样检测成品细度为15～40μm，粘度为60～100s/25℃，过滤包装即得A组分；
d.制备B组分：在分散缸中加入亲水性脂肪族聚异氰酸酯、亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二醋酸酯，中速分散20～30min，过滤包装即得B组分；
e.制备轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆
将A组分与B组分分开保存，使用时按比列混合均匀，静置15min即可。
本发明步骤a～d中的高速分散速度为1200～1500r/min，中速分散速度为800～1000r/min，中低速分散速度为600～800r/min，低速分散速度为300～500r/min。
本发明步骤e中,所述A组分与B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.1～1.3:1的NCO/OH当量比均匀混合，即A组分中的-NCO官能团与B组份中的-OH官能团的当量摩尔比为1.1～1.3。
本发明综合考虑了水性聚氨酯树脂与水性羟基丙烯酸分散体树脂1、水性丙烯酸分散体树脂2的配比，亲水性脂肪族聚异氰酸酯与亲油性脂肪族聚异氰酸酯为固化剂组分及其配比，环保材料的种类与用量、平均粒径不同的砂面粉的选用和复配等多个因素，为了更好地阐述本发明的技术方案，以下对本发明的关键技术和作用机理进行描述：
①以无卤阻燃水性聚氨酯分散体(水性聚氨酯树脂)与可厚涂抗起泡水性羟基丙烯酸分散体(水性羟基丙烯酸分散体树脂1)、抗划耐磨高羟基含量(基于固体份)水性羟基丙烯酸分散体为混拼羟基组份基体树脂(水性羟基丙烯酸分散体树脂2)，通过配方优化，确定三种基体树脂在双组分水性聚氨酯面漆羟基组分中的最优配比，从根本上保证轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯面漆易厚涂施工性能与卓越的力学性能。
与溶剂型双组分聚氨酯涂料制备方法相类似，水性双组分聚氨酯(2K-PU)涂料主要由水性含羟基树脂组分和可水分散性多异氰酸酯固化剂两个组分所组成。其中，水性羟基树脂组分通常设计成含有一定数量的羧基，这些羧基中和成盐后能提供一定的水分散稳定性，可以避免树脂絮凝。水性羟基树脂可以是乳液(通常为丙烯酸型乳液)，也可以是分散体(按分子结构分为水性丙烯酸、水性醇酸和聚酯、水性聚氨酯)，前者通常采用乳液聚合的方式制备而成，后者则主要在溶剂存在下通过各种方式(自由基聚合反应、缩聚、加成聚合反应等)制备而成，然后采用一定的方式将其中溶剂完全脱除或仍保留少量溶剂。
相比于水性丙烯酸型羟基树脂，水性聚氨酯羟基树脂具有单组分聚氨酯树脂的一些性能优势，由其制备的2K-PU涂料，其涂膜的柔韧性、抗冲击性以及涂层的丰满度显然要优于丙烯酸类型。本发明选用泰兴市中纺助剂厂生产的PU2211无卤阻燃水性聚氨酯树脂作为含羟基树脂组分中一种基体树脂。这是一种脂肪族阻燃型聚氨酯水性分散体，不含卤素，成膜柔韧，富有光泽，适用于玻璃钢、金属、炭纤维、塑胶、纺织品等基材的阻燃复合涂层。该聚氨酯分散体树脂成膜富有弹性，透明度好，拉伸强度高，不含APEO、甲醛和添加型的阻燃材料，不含多溴苯醚，不含重金属，符合REACH和ROHS环保标准。
水性聚氨酯砂纹面漆漆膜出现气泡是面漆常见的一种漆病。为解决这一漆膜起泡问题，本发明选用了江苏富琪森新材料有限公司提供的AQUAPAC-8242树脂作为含羟基树脂组分中第2种基体树脂。AQUAPAC-8242是一种可厚涂抗起泡的水性羟基丙烯酸分散体，固体含量为(45±1)％，羟基含量(基于固体份)为4.2％，粘度为500～4500mpa·s。该树脂具有可厚涂施工，漆膜不起泡或抗起泡性能优异，漆膜层间附着力好，耐磨性优异，耐水性突出等优点。
本发明选用作为含羟基树脂组分中的第3种基体树脂，是科思创聚合物(中国)有限公司提供的
Figure BDA0003513771200000071
A2695。
Figure BDA0003513771200000072
A2695是一种水性羟基官能聚丙烯酸二级分散体树脂，固体含量为41％，羟基含量(对固体)为5％。这是一种高羟基含量的水性羟基丙烯酸分散体，该羟基丙烯酸分散体可与脂肪族聚异氰酸酯混合使用，制成水性聚氨酯砂纹面漆时，高羟基含量体系的漆膜交联密度高，有效地提升了漆膜的耐磨性、抗划伤性等力学性能。
通过三种基体树脂及其不同重量配比的多因素正交实验，本发明研究发现，三种基本树脂(包括水性聚氨酯分散体树脂与2种水性丙烯酸分散体树脂与)的重量配比直接影响涂料本身的化学结构、可施工性能以及漆膜的物理化学性能。当水性聚氨酯分散体树脂PU2211、水性羟基丙烯酸分散体树脂AQUAPAC-8242、水性羟基丙烯酸分散体树脂
Figure BDA0003513771200000081
A2695在涂料配方中的重量配比为1:0.8:1.5时，可以获得易厚涂施工、漆膜不起泡、高硬度、抗划伤、耐磨等综合性能优异的水性聚氨酯面漆产品。
②以基于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的亲水性脂肪族聚异氰酸酯与含六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的亲油性脂肪族聚异氰酸酯树脂为固化剂组分，通过配方优化，确定两种聚异氰酸酯在双组分水性聚氨酯固化剂组分中的最优配比，在提高双组分水性聚氨酯涂膜的硬度、耐划伤性与耐磨性的同时，保证涂料湿膜的最适宜的表干时间与漆膜开放时间，降低乃至杜绝漆膜出现气泡的潜在可能性。
对双组分水性聚氨酯涂料体系而言，选择合适的多异氰酸酯固化剂是决定涂膜性能的重要因素。用于双组分水性聚氨酯涂料的固化剂可分为两大类型：亲水性的多异氰酸酯和亲油性的多异氰酸酯。亲水性多异氰酸酯水性涂料体系，通常具有结合稳定性好、耐化学品性优异的特点；而亲油性多异氰酸酯则既赋予漆膜优异的耐候性、保光保色性，又极大地改善涂料的易喷涂雾化效果、提升涂料湿膜的铺展性等。亲水性多异氰酸酯和亲油性多异氰酸酯的互配优化，还可调节涂料湿膜的最适宜的表干时间，让湿膜中的气泡有足够的时间扩散出来，完成从气泡扩散、气泡破除、漆膜流平的全部过程。
本发明选用科思创聚合物(中国)有限公司提供的Bayhydur XP 2547与DesmodurN 3900为混拼聚异氰酸酯组份。Bayhydur XP 2547是一种基于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的亲水性脂肪族聚异氰酸酯，具有无溶剂、低粘度、高耐化性的特点，常用于水性哑光聚氨酯涂料体系，干燥速度适中，可有效地解决双组份聚氨酯涂料因为湿膜表干太快而引起的起泡问题；不需要助溶剂即可实现手工搅拌，操作更方便，分散更均匀，可显著改善多异氰酸酯固化剂与羟基组分的相容性。Desmodur N 3900则是含六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的低粘度脂肪族聚异氰酸酯树脂，是一种性能优异的亲油性聚异氰酸酯，广泛用于轨道交通、汽车修补、塑胶制品等领域。
③优化NCO/OH当量比，获得漆膜干速、硬度、抗划伤性、耐磨性以及耐化学品性、抗漆膜起泡性的最佳平衡。
在双组分水性聚氨酯工业涂料体系中，一般-NCO与-OH之比的理论值为1，但在实际应用中，其比例必须大于1。这是因为涂料干燥过程中，-NCO除了与水性树脂中的-OH反应外，还与水反应产生CO2气体，同时，-NCO还会和其它的官能团反应，如-NCO与胺反应，生成脲。
聚异氰酸酯与混拼树脂羟基的反应速度较与水的反应速度快，但聚异氰酸酯总会被消耗一部分，与水反应生成胺和二氧化碳，胺再与异氰酸酯反应生成脲；此外，-NCO与-OH的反应是多步反应，越到反应后期，反应速率越慢，随着反应后期粘度的升高，有一些-OH很难与-NCO接触而致使-OH残留。-OH的残留，将对涂膜的性能造成不利影响，如使耐水性变差。为了尽可能实现羟基的充分反应，在设计-NCO与-OH的配比时，不得不允许-NCO过量。
随着NCO/OH比例增大，即随着固化剂含量增加，涂膜硬度增大、附着力提高；而较低含量的固化剂有利于表干时间的增多、适用期的延长以及涂膜外观的改善。综合考虑NCO/OH配比大小对各方面的影响，本发明涉及的双组分水性聚氨酯涂料产品体系中，优化NCO/OH当量比为1.1～1.3:1，获得漆膜干速、硬度、耐划伤性、耐磨性以及耐化学品性、抗漆膜起泡性的最佳平衡。
④提出了新型的复合无机纳米材料环保防火阻燃技术，将纳米硼酸锌阻燃剂与氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、纳米二氧化钛等环保材料按最佳重量比优化复合，实现防火阻燃功能提升与有毒物质限量控制的完美融合。
在传统的防火涂料中，通常使用胺类、卤素类阻燃剂。这两大类型的阻燃剂阻燃效果好,但发烟量大，易产生卤化氢等有毒有害气体。本发明产品避开了对胺类与卤素类阻燃剂的使用，提出了以纳米硼酸锌阻燃剂与氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、纳米二氧化钛等无机纳米材料的复合阻燃防火技术。
氢氧化镁阻燃剂系无机添加型环保阻燃剂，具有阻燃、消烟、抗滴落、填充等多重性能，热稳定性高，并具有高效的促基材成炭作用和强除酸能力。
氢氧化铝又称水和氧化铝，是一种白色弱碱性粉末，它在一定温度下分解产生大量水分，因而具有良好的阻燃性能，是一种无机环保阻燃剂。氢氧化铝还能消除有机物因燃烧而产生的熔滴和有毒气体，具有阻燃、消烟、抗熔滴三重功效。
纳米硼酸锌阻燃剂是一种新型的环保型阻燃剂，符合欧盟标准。其表面经过硅烷改性处理，白度高、分散性相容性好，代替有毒的三氧化二锑应用于阻燃体系，具有较好的独立阻燃功效，也可与氢氧化铝、氢氧化镁阻燃剂协同使用，增加涂料体系的阻燃性能。
煅烧高岭土是在一定温度条件下对高岭土进行煅烧热处理而得到，使得高岭土表面的部份或全部的羟基脱掉，从而获得了特殊的理化性能，诸如具有较好的耐火性、较高的白度与分散性等。
纳米TiO2具有优异的化学稳定性、热稳定性与超强的遮盖力，抗紫外线能力强，在水性涂料体系中分散性好。
基于上述材料的特性，本发明通过大量优化实验证明，以纳米硼酸锌阻燃剂与氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、纳米二氧化钛等组成的无机纳米阻燃防火技术，可成功实现防火阻燃功能的提升与有毒物质限量的有效控制。
⑤引进经过特殊处理的高分子量改性蜡砂面粉，对各种平均粒径不同的砂面粉进行复配，并通过优化实验确认砂面粉材料的最佳剂量，获得特殊纹理手感与视觉效果、以及不同表面粗细程度的细砂纹、中砂纹或粗砂纹水性聚氨酯面漆。
本发明优选3种不同粒径的砂面粉进行复配，将其引入到轨道交通车辆用水性聚氨酯面漆，以赋予漆膜特殊的纹理与质感效果。
由东莞市隆海新材料科技有限公司提供的砂面粉3710#、377#、382#，其粒径分别为8～10μm、27～35μm、65～75μm。该砂面粉是一种经特殊处理的高分子量改性蜡，可耐温度150℃以上，具有手感滑爽、不刺手、耐热、化学性质稳定、耐紫外线、耐溶剂等特点，粒径均匀，易分散，跟树脂相容性好，水性、油性均可使用。
通过配方优化实验，本发明研究发现，当配方中砂面粉的重量百分比为3.0％～5.0％时，可以获得轨道交通车辆内饰涂膜理想的砂纹效果，同时显著提高漆膜的耐划伤性、抗磨性与漆膜表面硬度、耐热性以及耐化学品性。漆膜表面砂纹的粗细程度，则可以通过选用3种不同粒径砂面粉中的1种、2种或3种，进而调整各种砂面粉的重量百分比来获得客户满意的粗细砂纹效果。
⑥在使用哑光异氰酸酯固化剂的基础上，制备以有机蜡消光粉、复配砂面粉、超细滑石粉、消光蜡浆等材料为主体的特效消光浆，通过配方优化实验，获得最佳协同效应条件下的各消光材料的添加剂量，确保哑光漆膜的光泽稳定性，以及优异的漆膜耐磨性、抗划伤性与耐沾污性。
本发明研究发现，在双组份水性聚氨酯涂料体系中使用Bayhydur XP2547哑光型异氰酸酯固化剂时，可以快速地将漆膜光泽降低至30°～35°之间(按GB/T9754规定测定，60°)，但很难进一步将漆膜光泽降低至20°以下(按GB/T9754规定测定，60°)。优质有机蜡消光粉(如：BYK的CERAFLOUR 920)，在具有一定消光功能的同时，能赋予漆膜滑爽的表面效果，提高漆膜的耐划伤性、抗磨性，但消光效率偏低且成本较高。滑石粉是一种价格低廉的填料，有较好的消光效果且漆膜的光泽稳定性高，漆膜厚度对光泽影响较小，但大量滑石粉的使用会导致漆膜强度的降低、抗划耐磨性能的变差。
综合考虑上述因素的影响，本发明在使用哑光异氰酸酯固化剂的基础上，引进优质的有机蜡消光粉(BYK的CERAFLOUR 920)、砂面粉(东莞市隆海新材料科技有限公司提供的砂面粉3710#、377#、382#)、超细滑石粉(5000目)、消光蜡乳液(联固精细化学有限公司提供的腊乳液7605)等材料，制备消光浆。通过配方优化实验，获得最佳协同效应条件下的各消光材料的添加剂量。
⑦以可厚涂抗起泡的水性羟基丙烯酸分散体基体树脂为载体，添加最佳重量比例的聚醚硅氧烷共聚物消泡剂、非有机硅类消泡剂、有机硅流平剂，制备长效稳定的消泡流平浆，赋予漆膜优异的消泡与流平功能。
基于轨道交通车辆内饰涂装的通用工艺，水性聚氨酯砂纹面漆漆膜出现气泡已经成为面漆常见的一种漆病，且因为消泡程度与消泡速度的影响，容易引起漆膜表面的流平效果。因此，本产品发明提出了一种解决消泡与流平问题的新型技术，即制备一种长效稳定的消泡流平浆。
如前所述，江苏富琪森新材料有限公司提供的AQUAPAC-8242树脂是本发明所用的一种含羟基基体树脂。该树脂是一种可厚涂抗起泡的水性羟基丙烯酸分散体，具有可厚涂施工，漆膜不起泡或抗起泡性能优异。本发明配方中，将该树脂分成两个部分来添加，一部分在主体配方中使用，一部分用于制备消泡流平浆。
本发明所用的聚醚硅氧烷共聚物消泡剂，是迪高(中国)有限公司提供的Foamex810消泡剂。该助剂在研磨阶段加入，消泡效果优异，且具有非常好的相容性和突出的消泡效能。
本发明所用的非有机硅类消泡剂，是迪高(中国)有限公司提供的Foamex 830消泡剂。该助剂是非硅破泡聚合物和憎水颗粒的混合物，用于水性涂料体系，不含溶剂，相容性高，消泡性好。
本发明所用的有机硅流平剂，是中山长源富有机硅材料有限公司提供的CYF-533流平剂。该助剂是聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚合物，用于水性涂料体系，具有极低的表面张力，优异的流平性能，良好的底材料润湿性能及良好的防缩孔性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明产品在防火阻燃性能方面有取得重大突破，符合中华人民共和国铁道行业标准《TB/T 3237-2010动车组用内装材料阻燃技术条件》要求，其中，氧指数﹥50％，燃烧性达到A级，烟密度与烟毒性均为合格。
(2)本发明产品为健康环保的水性涂料产品，符合中华人民共和国铁道行业标准《TBT_3139-2006机车车辆空气有害物质限量》要求。本发明产品中苯、甲苯、二甲苯、游离甲苯二异氰酸酯(TDT)，以及可溶性铅、可溶性镉、可溶性铬、可溶性汞等重金属含量，均为“未检出(ND)”。
(3)本发明产品在挥发性有机化合物含量(VOC)方面，进行了严格的控制，取得重大突破，本发明产品VOC的检测结果≤28g/L，产品达到中华人民共和国国家环保保护标准《HJ 2537-2014环境标志产品技术要求水性涂料》对于VOC指标的严格要求(指标值为≤80g/L)。
(4)本发明产品具有优异的耐化学品性能，包括耐水(40±1℃，48h)、耐3％(质量百分数)的硫酸2h、耐2％(质量百分数)的氢氧化钠2h、耐5％(质量百分数)的醋酸2h、耐丁酮擦拭试验(往复擦拭50次)等实验测试之后，涂膜基本无变化，达到中国铁路总公司企业标准《Q/CR581-2017铁路客车用涂料技术条件标准》要求。
(5)本发明产品漆膜具有优异的抗划伤性与耐磨性能。依据GB/T 9729标准规定，在划针上给定负荷100g进行划伤试验，检测结果达到“未划伤”的级别。依据GB/T 1768-2006标准规定，在500r/750750g、CS-10型砂轮条件下进行耐磨性检测，耐磨性≤24mg，符合“耐磨性≤30mg”的标准要求。
(6)本发明产品漆膜具有漆膜硬度高、漆膜附着力强、耐冲击性好、抗弯曲性能优异的特点。检测结果表明，漆膜硬度≥H(依据GB/T6739-2006标准测试)，附着力≤1级(依据GB/T9286-1998标准测试)，耐冲击性≥50cm(依据GB/T1732-1993标准测试)，抗弯曲性能≤2mm(依据GB/T6742-2007标准测试)。
(7)本发明产品漆膜无气泡、无颗粒，具有美丽均匀的漆膜砂面效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。
实施例
本实施例中，所述实施例中1～5提供的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆A组分(主漆)配方见表1，用原料质量百分比(％)计：
表1 A组分(主漆)配方组成(单位：％)
Figure BDA0003513771200000151
Figure BDA0003513771200000161
本实施例中A组分中，所述无卤阻燃水性聚氨酯树脂为泰兴市中纺助剂厂生产的PU2211无卤阻燃水性聚氨酯树脂；所述可厚涂抗起泡的水性羟基丙烯酸分散体树脂为江苏富琪森新材料有限公司提供的AQUAPAC-8242树脂；所述抗划耐磨高羟基含量水性丙烯酸分散体树脂为科思创聚合物(中国)有限公司提供的
Figure BDA0003513771200000171
A2695；所述特效消光浆中的有机蜡消光粉选用BYK的CERAFLOUR 920；所述特效消光浆中的砂面粉为东莞市隆海新材料科技有限公司提供的砂面粉3710#、377#、382#；所述消光蜡乳液为联固精细化学有限公司提供的腊乳液7605；所述多功能消泡流平浆中聚醚硅氧烷共聚物消泡剂为迪高(中国)有限公司提供的Foamex 810消泡剂；所述非有机硅类消泡剂为是迪高(中国)有限公司提供的Foamex 830消泡剂；所述有机硅流平剂为中山长源富有机硅材料有限公司提供的CYF-533流平剂；所述超细滑石粉的粒径为5000目。
本实施例中，所述实施例中1～5提供的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆B组分(固化剂)配方见表2，用原料质量百分比(％)计：
表2 B组分(固化剂)配方组成(单位：％)
原料名称 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
亲水性脂肪族聚异氰酸酯 48 47 46 49 49.5
亲油性脂肪族聚异氰酸酯 33.6 32.9 32.2 34.3 34.7
丙二醇二醋酸酯 18.4 20.1 21.8 16.7 15.8
总计 100 100 100 100 100
本实施例B组分中，所述亲水性脂肪族异氰酸酯和亲油性脂肪族异氰酸酯分别选自科思创聚合物(中国)有限公司提供的Bayhydur XP 2547与Desmodur N 3900。
本实施例所述轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆的制备方法，具体步骤如下：
a.制备消光浆
在分散缸中加入有机蜡消光粉、砂面粉、超细滑石粉、水及其它组分，高速分散25～35min，高速分散的速度为1200～1500r/min，再缓慢加入消光蜡乳液，中速分散10～20min即可，中速分散的速度为800～1000r/min；
b.制备消泡流平浆
先在分散缸中加入可厚涂抗起泡水性羟基丙烯酸基体树脂、聚醚硅氧烷共聚物消泡剂、非有机硅类消泡剂、有机硅流平剂、水及其它组分，中速分散30～50min即可，中速分散的速度为800～1000r/min；
c.制备A组分(主漆)
分散缸中加入水、无卤阻燃水性聚氨酯树脂、可厚涂抗起泡水性羟基丙烯酸分散体树脂、抗划耐磨高羟基含量水性丙烯酸分散体树脂、分散剂，进行中低速分散，中低速分散速率为600～800r/min，再缓慢加入纳米硼酸锌阻燃剂与氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、纳米二氧化钛，用水加入冲洗缸壁，高速分散(1200～1500r/min)20～50min至细度≤40μm，将分散机降至低速分散，低速分散速率为300～500r/min，加入步骤a制取的特效消光浆、步骤b制取的消泡流平浆、增稠剂、水及其它组份，再中低速(600～800r/min)分散20～40min；取样检测成品细度与粘度，若成品细度达到15～40μm，粘度为60～100s/25℃时过滤包装即得A组分；
d.制备B组分(固化剂)
在分散缸中加入亲水性脂肪族聚异氰酸酯、亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二醋酸酯，中速(800～1000r/min)分散20～30min，过滤包装即得B组分；
e.制备轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆
将A组分与B组分分开保存，使用时A组分(主漆)与B组分(固化剂)按照n(-NCO):n(-OH)＝1.1～1.3:1的NCO/OH当量比均匀混合，静置15min即可。
性能测试
将本实施例1-5制备的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆产进行检测，测试结果如表3所示：
表3测试结果
Figure BDA0003513771200000191
Figure BDA0003513771200000201
以上实施例性能测试方法和效果评价方法如下所述：
(1)防火阻燃性能测试
参照中华人民共和国铁道行业标准TB/T 3237-2010《动车组用内装材料阻燃技术条件》指标要求，来测试其防火阻燃性能。
(2)环保性能测试
参照中华人民共和国铁道行业标准TB/T 3139-2006《机车车辆内装材料及室内空气有害物质限量》指标要求，来测试其环保性能。
(3)漆膜耐水、耐酸碱性试验
产品分别经过耐水(40±1℃，48h)，耐3％(质量百分数)的硫酸2h、耐2％(质量百分数)的氢氧化钠2h，耐5％(质量百分数)的醋酸2h，耐丁酮擦拭试验(往复擦拭50次)等实验测试之后，观察漆膜状态。
(4)抗划伤性试验
依据GB/T 9729标准规定，在划针上给定负荷100g进行划伤试验。
(5)耐磨性检测
依据GB/T 1768-2006标准规定，在500r/750750g、CS-10型砂轮条件下进行耐磨性检测，耐磨检测的标准要求为“耐磨性≤30mg”。
(6)铅笔硬度测试
依据GB/T6739-2006标准测试。
(7)附着力测试
依据GB/T9286-1998标准测试。
(8)耐冲击性测试
依据GB/T1732-1993标准测试。
(9)抗弯曲性能测试
依据GB/T6742-2007标准测试。
(10)漆膜表面光泽度测试
按GB/T9754规定，60°几何条件测定。
根据表3测试结果可知，本实施例1-5制备的产品各项性能均符合国家标准，其漆膜光泽稳定、硬度高、抗划伤性强、耐磨性优异，且具有美丽均匀的漆膜砂面效果，涂层表面无气泡、无颗粒，施工方便、健康环保，可应用于轨道交通车辆的内饰涂装。

Claims (10)

1.一种轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆，其特征在于由以下重量百分比的A组分和B组分组成：
A组分
Figure FDA0003513771190000011
其中A组分的重量百分比之和为百分之百；
B组分
亲水性脂肪族聚异氰酸酯 45.0～50.0％
亲油性脂肪族聚异氰酸酯 27.0～40.0％
丙二醇二醋酸酯 15.0～25.0％
其中B组分的重量百分比之和为百分之百；
所述A组分与B组分分开保存，使用时A组分与B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.1～1.3:1的NCO/OH当量比均匀混合。
2.根据权利要求1所述的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆，其特征在于：所述A组分中水性聚氨酯树脂为泰兴市中纺助剂厂生产的PU2211无卤阻燃水性聚氨酯树脂；所述水性羟基丙烯酸分散体树脂1为江苏富琪森新材料有限公司提供的AQUAPAC-8242树脂；所述水性羟基丙烯酸分散体树脂2为科思创聚合物(中国)有限公司提供的
Figure FDA0003513771190000021
A2695树脂；所述水性聚氨酯树脂、水性羟基丙烯酸分散体树脂1、水性羟基丙烯酸分散体树脂2重量比为1:0.8:1.5。
3.根据权利要求1所述的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆，其特征在于：所述A组分中消光浆由有机蜡消光粉、砂面粉、超细滑石粉、消光蜡乳液和水组成，所述有机蜡消光粉、砂面粉、超细滑石粉、消光蜡乳液和水的重量比为0.4～0.8:0.5～5.0:5.0～10.0:5.0～8.0:5.0～10.0。
4.根据权利要求3所述的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆，其特征在于：所述有机蜡消光粉选用BYK的CERAFLOUR 920；所述消光蜡乳液为联固精细化学有限公司提供的腊乳液7605。
5.根据权利要求3所述的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆，其特征在于：所述砂面粉为东莞市隆海新材料科技有限公司提供的粒径为8～10μm的砂面粉3710#、粒径为27～35μm的砂面粉377#、粒径为65～75μm的砂面粉382#中一种或任意几种的混合。
6.根据权利要求1所述的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆，其特征在于：所述A组分中消泡流平浆由聚醚硅氧烷共聚物消泡剂、非有机硅类消泡剂、有机硅流平剂和水组成，所述聚醚硅氧烷共聚物消泡剂、非有机硅类消泡剂、有机硅流平剂和水的重量比为0.2～0.4:0.3～0.5:0.3～1.0:2.0～5.0。
7.根据权利要求6所述的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆，其特征在于：所述聚醚硅氧烷共聚物消泡剂为迪高(中国)有限公司提供的Foamex 810消泡剂；所述非有机硅类消泡剂为是迪高(中国)有限公司提供的Foamex 830消泡剂；所述有机硅流平剂为中山长源富有机硅材料有限公司提供的CYF-533流平剂。
8.根据权利要求1所述的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆，其特征在于：所述B组分中亲水性脂肪族异氰酸酯和亲油性脂肪族异氰酸酯分别选自科思创聚合物(中国)有限公司提供的Bayhydur XP 2547与Desmodur N 3900；所述亲水性脂肪族异氰酸酯、亲油性脂肪族异氰酸酯的重量比为1:0.6～0.8。
9.一种权利要求1-8任一项所述的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a.制备消光浆：在分散缸中加入有机蜡消光粉、砂面粉、超细滑石粉、水，高速分散25～35min，再缓慢加入消光蜡乳液，中速分散10～20min即可；
b.制备消泡流平浆：在分散缸中加入聚醚硅氧烷共聚物消泡剂、非有机硅类消泡剂、有机硅流平剂、水，中速分散30～50min即可；
c.制备A组分：分散缸中加入水、水性聚氨酯树脂、水性羟基丙烯酸分散体树脂1、水性羟基丙烯酸分散体树脂2、分散剂，进行中低速分散，再缓慢加入纳米硼酸锌阻燃剂与氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、纳米二氧化钛，用水加入冲洗缸壁，高速分散20～50min至细度≤40μm，将分散机降至低速分散，加入步骤a制取的消光浆、步骤b制取的消泡流平浆、增稠剂、水，再中低速分散20～40min，取样检测成品细度为15～40μm，粘度为60～100s/25℃，过滤包装即得A组分；
d.制备B组分：在分散缸中加入亲水性脂肪族聚异氰酸酯、亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二醋酸酯，中速分散20～30min，过滤包装即得B组分；
e.制备轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆
将A组分与B组分分开保存，使用时按比列混合均匀，静置15min即可。
10.根据权利要求9所述的轨道交通车辆内饰用水性聚氨酯哑光砂纹面漆的制备方法，其特征在于：所述步骤a～d中的高速分散速度为1200～1500r/min，中速分散速度为800～1000r/min，中低速分散速度为600～800r/min，低速分散速度为300～500r/min。
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