CN114763447A - 一种丙烯酸聚氨酯涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及C09D175/00技术领域，具体涉及一种丙烯酸聚氨酯涂料及制备方法。一种丙烯酸聚氨酯涂料，按重量份计，制备原料包括：羟基丙烯酸树脂55‑65份、溶剂12‑18份、填料0.5‑2.0份、助剂0.2‑2份、异氰酸酯类化合物12‑18份、颜料5‑8份；本发明制备的丙烯酸聚氨酯涂料具有良好的抗老化性和良好的防变色性能。丙烯酸聚氨酯涂料与基材的附着力强，涂层无起泡、无开裂、无脱层的问题出现，具有较高的硬度、抗刮擦、耐老化性的特点。
Description
技术领域
本发明涉及C09D175/00技术领域，具体涉及一种丙烯酸聚氨酯涂料及制备方法。
背景技术
专利申请号为CN201710768717.4的中国专利公开了一种双组份水性丙烯酸聚氨酯涂料及其制备方法，使用了水性丙烯酸树脂和水性聚氨酯固化剂，解决了VOC含量高、耐水性差的问题，但对于需要在低温下进行涂料施工的场合的应用效果会受到影响。
因此，提供一种既能在低温环境下进行固化，又具有耐酸碱性、耐紫外光老化、耐盐雾的涂料是目前需要解决的主要技术问题。
发明内容
为了解决上面问题，本发明提供了一种丙烯酸聚氨酯涂料，按重量份计，制备原料包括：羟基丙烯酸树脂55-65份、溶剂12-18份、填料0.5-2.0份、助剂0.2-2份、异氰酸酯类化合物12-18份、颜料5-8份；所述羟基丙烯酸树脂的固含量为66-70wt％，粘度为5000-6000cps(23℃)，羟值为100-105mgKOH/g。
优选地，所述羟基丙烯酸树脂的固含量为70wt％，粘度为6000cps(23℃)，羟值为105mgKOH/g。
所述羟基丙烯酸树脂购买厂家为加拿大能达化学(鹤山)有限公司，型号为AC3018A。
优选地，所述异氰酸酯类化合物包括异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯。
优选地，所述异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的重量比为(0.8-2)：1。
优选地，所述异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的重量比为(1-1.5)：1。
所述异佛尔酮二异氰酸酯CAS号为4098-71-9。
所述六亚甲基二异氰酸酯的CAS号为822-06-0。
优选地，所述溶剂包括二甲苯、已二酸二甲酯、醋酸丁酯中的一种或多种的混合物。
优选地，所述溶剂为已二酸二甲酯和醋酸丁酯的混合物，重量比为1：(1-3)。
申请人在实验中意外发现，羟基丙烯酸树脂使用已二酸二甲酯和醋酸丁酯的混合物作为溶剂，已二酸二甲酯和醋酸丁酯的混合物的重量比为1：(1-3)时，可以与助剂具有良好的协同作用，使丙烯酸聚氨酯涂料具有良好的成膜性。
优选地，所述填料选自二氧化硅、有机膨润土、石墨烯中的一种或多种。
优选地，所述填料为有机膨润土，所述有机膨润土的平均粒径为50-60um。
优选地，所述填料为有机膨润土，所述有机膨润土的平均粒径为60um。
所述有机膨润土的购买厂家为济南英顺化工有限公司。
本申请人在实验中意外发现有机膨润土能改善颜料在材料体系中的分散性能，并且能避免在涂料使用时出现涂膜光泽度差，出现浮色的问题；可能的原因是有机膨润土表面带有的活性基团能与助剂上的活性基团能有较好的相互作用吸附到钛白粉的表面形成了吸附层，使钛白粉能保持稳定的悬浮状态，防止出现絮凝，在涂料使用时出现涂膜光泽度差，出现浮色的问题。
优选地，所述颜料为钛白粉。
所述钛白粉为金红石型钛白粉，二氧化钛的含量为94％。
所述金红石型钛白粉的购买厂家为美国杜邦，型号为杜邦R-900。
优选地，所述助剂包括消泡剂、分散剂、流平剂。
优选地，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。
优选地，所述消泡剂的添加量为0.1份。
本申请人在实验中意外发现，选用二氧化钛的含量为94％的金红石型钛白粉，能较好的分散在材料体系中，能与有机膨润土具有一定的相互作用，提升了涂料的光泽度，而且与羟基丙烯酸树脂进行研磨后，在进行使用后能提升油气漆面的抗腐蚀的性能。
优选地，所述聚醚硅氧烷共聚物为聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷，粘度为500-1500cst(25℃)。
优选地，所述聚醚硅氧烷共聚物为聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷，粘度为1500cst(25℃)。
所述聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷的购买厂家为安徽艾约塔硅油有限公司，型号为IOTA-1291。
申请人在实验中意外发现，将聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷加入到材料体系中，能具有良好的消泡效果，并能改善涂料的流平性能，可能的原因是聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷与羟基丙烯酸树脂之间的相容结合力提高，使材料体系的表面张力会降低，提高了涂料在使用时的表面滑移的能力。
所述分散剂为非离子型丙烯酸类高分子聚合物。
优选地，所述分散剂的添加量为0.2份。
优选地，所述分散剂为脂肪醇与环氧乙烷缩合物。
所述脂肪醇与环氧乙烷缩合物购买厂家为南通永乐化工有限公司，型号为IW。
优选地，所述流平剂的添加量为0.2份。
优选地，所述流平剂为聚酯改性聚二甲基硅氧烷。
所述聚酯改性聚二甲基硅氧烷购买厂家为广东叁漆新材料有限公司，型号为Lencolo3110。
申请人在实验中意外发现，聚酯改性聚二甲基硅氧烷溶液加入到材料体系中，可以降低涂料的表面张力，增加与基材的润湿能力，避免出现缩孔，改善了涂料的流平行，增加了涂料漆膜的表面光滑度。
本申请人意外发现，选用固含量为70wt％，粘度为6000cps(23℃)，羟值为105mgKOH/g的羟基丙烯酸树脂，与有机膨润土、已二酸二甲酯、醋酸丁酯、金红石型钛白粉、聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷、脂肪醇与环氧乙烷缩合物、聚酯改性聚二甲基硅氧烷进行配合使用后。与异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯进行混合相互作用后，可以增强涂料成膜后附着力高、耐高温酸碱、耐化学溶剂、耐紫外老化的能力增强。
一种丙烯酸聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将羟基丙烯酸树脂、溶剂、助剂、颜料加入生产反应装置中进行搅拌10-30min得到混合物a；
S2、将混合物a和填料加入砂磨机中进行研磨2-4h得到混合物b；
S3、将异氰酸酯类化合物加入到混合物b中进行分散5-15min，得到丙烯酸聚氨酯涂料。
有益效果
本发明制备的丙烯酸聚氨酯涂料具有良好的抗老化性和良好的防变色性能。丙烯酸聚氨酯涂料与基材的附着力强，涂层无起泡、无开裂、无脱层的问题出现，具有较高的硬度、抗刮擦、耐老化性的特点。
本发明制备的丙烯酸聚氨酯涂料使用了有机膨润土能改善颜料在材料体系中的分散性能，并且能避免在涂料使用时出现涂膜光泽度差，出现浮色的问题。
本发明制备的丙烯酸聚氨酯涂料使用了聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷，加入到材料体系中，能具有良好的消泡效果，并能改善涂料的流平性能，提高了涂料在使用时的表面滑移的能力。
具体实施方式
实施例
实施例1
一种丙烯酸聚氨酯涂料，按重量份计，制备原料包括：羟基丙烯酸树脂60份、已二酸二甲酯5份、醋酸丁酯10份、有机膨润土1.5份、聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷0.1份、脂肪醇与环氧乙烷缩合物0.2份、聚酯改性聚二甲基硅氧烷0.2份、异佛尔酮二异氰酸酯8.76份、六亚甲基二异氰酸酯7.3份、金红石型钛白粉6.5份。
所述羟基丙烯酸树脂的固含量为70wt％，粘度为6000cps(23℃)，羟值为105mgKOH/g。
所述羟基丙烯酸树脂购买厂家为加拿大能达化学(鹤山)有限公司，型号为AC3018A。
所述异佛尔酮二异氰酸酯CAS号为4098-71-9。
所述六亚甲基二异氰酸酯的CAS号为822-06-0。
所述有机膨润土的平均粒径为60um。
所述有机膨润土的购买厂家为济南英顺化工有限公司。
所述金红石型钛白粉中二氧化钛的含量为94％。
所述金红石型钛白粉的购买厂家为美国杜邦，型号为杜邦R-900。
所述脂肪醇与环氧乙烷缩合物购买厂家为南通永乐化工有限公司，型号为IW。
所述聚酯改性聚二甲基硅氧烷购买厂家为广东叁漆新材料有限公司，型号为Lencolo3110。
所述聚醚硅氧烷共聚物为聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷，粘度为500-1500cst(25℃)。
所述聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷的购买厂家为安徽艾约塔硅油有限公司，型号为IOTA-1291。
一种丙烯酸聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将羟基丙烯酸树脂60份、已二酸二甲酯5份、醋酸丁酯10份、聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷0.1份、脂肪醇与环氧乙烷缩合物0.2份、聚酯改性聚二甲基硅氧烷0.2份、金红石型钛白粉6.5份加入搅拌装置中进行搅拌20min得到混合物a；
S2、将混合物a和有机膨润土1.5份加入砂磨机中进行研磨3h得到混合物b；
S3、将异佛尔酮二异氰酸酯8.76份、六亚甲基二异氰酸酯7.3份加入到混合物b中进行分散15min，得到丙烯酸聚氨酯涂料。
实施例2
一种丙烯酸聚氨酯涂料，按重量份计，制备原料包括：羟基丙烯酸树脂65份、已二酸二甲酯4.5份、醋酸丁酯13.5份、有机膨润土2份、聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷0.1份、脂肪醇与环氧乙烷缩合物0.2份、聚酯改性聚二甲基硅氧烷0.2份、异佛尔酮二异氰酸酯10.8份、六亚甲基二异氰酸酯7.2份、金红石型钛白粉8份。
所述羟基丙烯酸树脂的固含量为70wt％，粘度为6000cps(23℃)，羟值为105mgKOH/g。
所述羟基丙烯酸树脂购买厂家为加拿大能达化学(鹤山)有限公司，型号为AC3018A。
所述异佛尔酮二异氰酸酯CAS号为4098-71-9。
所述六亚甲基二异氰酸酯的CAS号为822-06-0。
所述有机膨润土的平均粒径为60um。
所述有机膨润土的购买厂家为济南英顺化工有限公司。
所述金红石型钛白粉中二氧化钛的含量为94％。
所述金红石型钛白粉的购买厂家为美国杜邦，型号为杜邦R-900。
所述脂肪醇与环氧乙烷缩合物购买厂家为南通永乐化工有限公司，型号为IW。
所述聚酯改性聚二甲基硅氧烷购买厂家为广东叁漆新材料有限公司，型号为Lencolo3110。
所述聚醚硅氧烷共聚物为聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷，粘度为500-1500cst(25℃)。
所述聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷的购买厂家为安徽艾约塔硅油有限公司，型号为IOTA-1291。
一种丙烯酸聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将羟基丙烯酸树脂65份、已二酸二甲酯4.5份、醋酸丁酯13.5份、聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷0.1份、脂肪醇与环氧乙烷缩合物0.2份、聚酯改性聚二甲基硅氧烷0.2份、金红石型钛白粉8份加入搅拌装置中进行搅拌20min得到混合物a；
S2、将混合物a和有机膨润土2份加入砂磨机中进行研磨3h得到混合物b；
S3、将异佛尔酮二异氰酸酯10.8份、六亚甲基二异氰酸酯7.2份加入到混合物b中进行分散15min，得到丙烯酸聚氨酯涂料。
实施例3
一种丙烯酸聚氨酯涂料，按重量份计，制备原料包括：羟基丙烯酸树脂55份、已二酸二甲酯6份、醋酸丁酯6份、有机膨润土0.8份、聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷0.1份、脂肪醇与环氧乙烷缩合物0.2份、聚酯改性聚二甲基硅氧烷0.2份、异佛尔酮二异氰酸酯6份、六亚甲基二异氰酸酯6份、金红石型钛白粉5份。
所述羟基丙烯酸树脂的固含量为70wt％，粘度为6000cps(23℃)，羟值为105mgKOH/g。
所述羟基丙烯酸树脂购买厂家为加拿大能达化学(鹤山)有限公司，型号为AC3018A。
所述异佛尔酮二异氰酸酯CAS号为4098-71-9。
所述六亚甲基二异氰酸酯的CAS号为822-06-0。
所述有机膨润土的平均粒径为60um。
所述有机膨润土的购买厂家为济南英顺化工有限公司。
所述金红石型钛白粉中二氧化钛的含量为94％。
所述金红石型钛白粉的购买厂家为美国杜邦，型号为杜邦R-900。
所述脂肪醇与环氧乙烷缩合物购买厂家为南通永乐化工有限公司，型号为IW。
所述聚酯改性聚二甲基硅氧烷购买厂家为广东叁漆新材料有限公司，型号为Lencolo3110。
所述聚醚硅氧烷共聚物为聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷，粘度为500-1500cst(25℃)。
所述聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷的购买厂家为安徽艾约塔硅油有限公司，型号为IOTA-1291。
一种丙烯酸聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将羟基丙烯酸树脂55份、已二酸二甲酯6份、醋酸丁酯6份、聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷0.1份、脂肪醇与环氧乙烷缩合物0.2份、聚酯改性聚二甲基硅氧烷0.2份、金红石型钛白粉5份加入搅拌装置中进行搅拌20min得到混合物a；
S2、将混合物a和有机膨润土0.8份加入砂磨机中进行研磨3h得到混合物b；
S3、将异佛尔酮二异氰酸酯6份、六亚甲基二异氰酸酯6份加入到混合物b中进行分散15min，得到丙烯酸聚氨酯涂料。
实施例4
一种丙烯酸聚氨酯涂料，按重量份计，制备原料包括：羟基丙烯酸树脂60份、已二酸二甲酯5份、醋酸丁酯10份、聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷0.1份、脂肪醇与环氧乙烷缩合物0.2份、聚酯改性聚二甲基硅氧烷0.2份、异佛尔酮二异氰酸酯8.76份、六亚甲基二异氰酸酯7.3份、金红石型钛白粉6.5份。
所述羟基丙烯酸树脂的固含量为70wt％，粘度为6000cps(23℃)，羟值为105mgKOH/g。
所述羟基丙烯酸树脂购买厂家为加拿大能达化学(鹤山)有限公司，型号为AC3018A。
所述异佛尔酮二异氰酸酯CAS号为4098-71-9。
所述六亚甲基二异氰酸酯的CAS号为822-06-0。
所述金红石型钛白粉中二氧化钛的含量为94％。
所述金红石型钛白粉的购买厂家为美国杜邦，型号为杜邦R-900。
所述脂肪醇与环氧乙烷缩合物购买厂家为南通永乐化工有限公司，型号为IW。
所述聚酯改性聚二甲基硅氧烷购买厂家为广东叁漆新材料有限公司，型号为Lencolo3110。
所述聚醚硅氧烷共聚物为聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷，粘度为500-1500cst(25℃)。
所述聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷的购买厂家为安徽艾约塔硅油有限公司，型号为IOTA-1291。
一种丙烯酸聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将羟基丙烯酸树脂60份、已二酸二甲酯5份、醋酸丁酯10份、聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷0.1份、脂肪醇与环氧乙烷缩合物0.2份、聚酯改性聚二甲基硅氧烷0.2份、金红石型钛白粉6.5份加入搅拌装置中进行搅拌20min得到混合物a；
S2、将混合物a加入砂磨机中进行研磨3h；
S3、将异佛尔酮二异氰酸酯8.76份、六亚甲基二异氰酸酯7.3份加入到混合物a中进行分散15min，得到丙烯酸聚氨酯涂料。
实施例5
一种丙烯酸聚氨酯涂料，按重量份计，制备原料包括：羟基丙烯酸树脂60份、已二酸二甲酯15份、有机膨润土1.5份、聚酯改性聚二甲基硅氧烷0.2份、异佛尔酮二异氰酸酯8.76份、六亚甲基二异氰酸酯7.3份、金红石型钛白粉6.5份。
所述羟基丙烯酸树脂的固含量为70wt％，粘度为6000cps(23℃)，羟值为105mgKOH/g。
所述羟基丙烯酸树脂购买厂家为加拿大能达化学(鹤山)有限公司，型号为AC3018A。
所述异佛尔酮二异氰酸酯CAS号为4098-71-9。
所述六亚甲基二异氰酸酯的CAS号为822-06-0。
所述有机膨润土的平均粒径为60um。
所述有机膨润土的购买厂家为济南英顺化工有限公司。
所述金红石型钛白粉中二氧化钛的含量为94％。
所述金红石型钛白粉的购买厂家为美国杜邦，型号为杜邦R-900。
所述聚酯改性聚二甲基硅氧烷购买厂家为广东叁漆新材料有限公司，型号为Lencolo3110。
一种丙烯酸聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将羟基丙烯酸树脂60份、已二酸二甲酯15份、聚酯改性聚二甲基硅氧烷0.2份、金红石型钛白粉6.5份加入搅拌装置中进行搅拌20min得到混合物a；
S2、将混合物a和有机膨润土1.5份加入砂磨机中进行研磨3h得到混合物b；
S3、将异佛尔酮二异氰酸酯8.76份、六亚甲基二异氰酸酯7.3份加入到混合物b中进行分散15min，得到丙烯酸聚氨酯涂料。
性能测试
1、附着力
测试方法：将实施例1-5制备得到的丙烯酸聚氨酯涂料进行固化，固化10天后，按照GB/T 5210-1985《涂层附着力的测定法拉开法》测定附着力。
2、耐冲击性
测试方法：将实施例1-5制备得到的丙烯酸聚氨酯涂料，按照GBT1732-1993《漆膜耐冲击测定法》进行测试，测试后50cm、无裂纹的评价为A，50cm、有裂纹的评价为B。
3、耐盐雾
测试方法：将实施例1-5制备得到的丙烯酸聚氨酯涂料，按照GB/T1771-2007《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》测试，测试后2000h涂层完好、无起泡、无开裂、无脱层的评价为A；2000h涂层出现起泡、开裂、脱层的评价为B，1500h涂层出现起泡、开裂、脱层的评价为C。
4、耐紫外光老化
测试方法：将实施例1-5制备得到的丙烯酸聚氨酯涂料，按照GB/T23987-2009《色漆和清漆涂层的人工气候老化曝露曝露于荧光紫外线和水》进行耐紫外光老化实验，测试后2000h后涂层完好、无起泡、无开裂、无脱层的评价为A；测试后2000h后涂层出现起泡、无开裂、无脱层的评价为B；测试后2000h后涂层出现起泡、开裂、脱层的评价为C。
5、耐酸性
测试方法：将实施例1-5制备得到的丙烯酸聚氨酯涂料，使用浓度为15％的H2SO4进行浸泡，浸泡40天，涂层完好、无起泡、无开裂、无脱层的评价为A；测试后涂层出现、无开裂、无脱层的评价为B；测试后涂层出现起泡、开裂、脱层的评价为C。
表1
Claims (10)
1.一种丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，按重量份计，制备原料包括：
羟基丙烯酸树脂55-65份、溶剂12-18份、填料0.5-2.0份、助剂0.2-2份、异氰酸酯类化合物12-18份、颜料5-8份；所述羟基丙烯酸树脂的固含量为66-70wt％，粘度为5000-6000cps(23℃)，羟值为100-105mgKOH/g。
2.如权利要求1所述的丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，所述异氰酸酯类化合物包括异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯。
3.如权利要求2所述的丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，所述异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的重量比为(0.8-2)：1。
4.如权利要求3所述的丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，所述异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的重量比为(1-1.5)：1。
5.如权利要求1所述的丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，所述溶剂包括二甲苯、已二酸二甲酯、醋酸丁酯中的一种或多种的混合物。
6.如权利要求1-5任一项所述的丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，所述填料选自二氧化硅、有机膨润土、石墨烯中的一种或多种。
7.如权利要求6所述的丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，所述有机膨润土的平均粒径为50-60um。
8.如权利要求1所述的丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，所述助剂包括消泡剂、分散剂、流平剂。
9.如权利要求8所述的丙烯酸聚氨酯涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的丙烯酸聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将羟基丙烯酸树脂、溶剂、助剂、颜料加入生产反应装置中进行搅拌10-30min得到混合物a；
S2、将混合物a和填料加入砂磨机中进行研磨2-4h得到混合物b；
S3、将异氰酸酯类化合物加入到混合物b中进行分散5-15min，得到丙烯酸聚氨酯涂料。
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