CN115232546B - 一种具有超长活化期的聚氨酯面漆及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有超长活化期的聚氨酯面漆及其制备方法和应用，该聚氨酯面漆包括羟基丙烯酸树脂40份‑50份；分散剂0.5份‑1份；第一溶剂3份‑5份；第二溶剂8份‑10份；防沉剂0.4份‑0.5份；颜料13份‑18份；填料5份‑8份；消泡剂2份‑4份；流平剂0.2份‑0.4份；胶棉液5份‑10份；酮类溶剂3份‑6份；醇醚类溶剂3份‑6份。上述聚氨酯面漆通过添加有胶棉液、酮类溶剂及醇醚类溶剂，在含有酮类和醇醚类溶剂体系环境中，胶棉因具有大型纤维素分子结构以及表面附含的醇类，能有效减少‑OH基团和‑NCO基团的接触机会，减缓了交联固化，可以实现超长的活化期，大大地延长施工时限。

Description

一种具有超长活化期的聚氨酯面漆及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种具有超长活化期的聚氨酯面漆及其制备方法和应用

背景技术

市场上适用较多的聚氨酯漆是NCO/OH型双组分聚氨酯漆，分为甲乙两组分，分别贮存，甲组分一般含有羟基，乙组分含有异氰酸酯基(作为固化剂)，使用前将甲乙两组分混合涂布，使羟基与异氰酸酯基反应，形成聚氨酯高聚物。甲乙组分混合后因-OH基与-NCO基得以接触而快速交联，使粘度上升、性能下降甚至胶化而不能使用，俗称活化期(Pot Life)或施工时限。一般这类聚氨酯漆的施工时限都在4-6小时以内。

双组分聚氨酯漆的涂布施工采用喷涂、刷涂或滚涂时，以根据施工进度现配现用，足以保证油漆在施工时限内用完。但采用淋涂、浸涂、罐涂(灌入封闭的设备、构件内，内表面得到涂布的一种工艺)等工艺涂布时，受构件尺寸大小、施工工艺等因素限制，所配制的油漆量较大，而且循环使用，因此都会超过施工时限，每次(每班)也都会有或多或少的油漆剩下，造成超限胶化而报废。

为解决上述超施工时限的问题，传统做法是采用带有很低羟基含量的热塑性丙烯酸树脂，因羟基含量很少，约1％左右，添加固化剂后施工时限可以达到48小时，但这种热塑性丙烯酸树脂的耐候性较差，色漆在户外爆嗮3-5个月后就出现变色、失光、粉化现象，防护年期大大缩短。目前，尚未报道有较好的解决方式。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种具有超长活化期的聚氨酯面漆，解决上述传统技术问题，其可以实现超长的活化期，大大地延长施工时限。

本发明的目的之二在于提供一种上述具有超长活化期的聚氨酯面漆的制备方法，其制备工艺简单，易于推广生产。

本发明的目的之三在于提供一种上述具有超长活化期的聚氨酯面漆应用于户外有耐候性要求的装备的外表面涂装，特别适用于这样的涂装施工现场：需要调配较多的油漆，但不能确保在常规的适用期(通常为4小时)内用完，每班次都会有用剩的油漆。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种具有超长活化期的聚氨酯面漆，包括主漆及聚氨酯固化剂，所述主漆包括如下重量份的组分：

羟基丙烯酸树脂40份-50份；分散剂0.5份-1份；第一溶剂3份-5份；第二溶剂8份-10份；防沉剂0.4份-0.5份；颜料13份-18份；填料5份-8份；消泡剂2份-4份；流平剂0.2份-0.4份；胶棉液5份-10份；第三溶剂3份-6份；第四溶剂3份-6份；

其中，第三溶剂为酮类溶剂，第四溶剂为醇醚类溶剂。

上述具有超长活化期的聚氨酯面漆通过在主漆中添加有胶棉液、酮类溶剂及醇醚类溶剂，在含有酮类和醇醚类溶剂体系环境中，胶棉因具有大型纤维素分子结构以及表面附含的醇类，能有效减少-OH基团和-NCO基团的接触机会，减缓了丙烯酸树脂与聚氨酯固化剂的交联固化，可以实现超长的活化期，大大地延长施工时限，当油漆施工时，由于溶剂的挥发，醇类挥发掉，胶棉的阻滞作用较少或消失，-OH基团和-NCO基团能快速交联成膜。

进一步地，羟基丙烯酸树脂中OH含量为2％-5％，采用中等羟基含量的羟基丙烯酸树脂，以配合胶棉液的减缓效果，使减缓效果和交联成膜能够达到最佳的平衡点。优选地，羟基丙烯酸树脂中OH含量为3％。

进一步地，胶棉液为质量比(2-3)：(4-7)的硝化纤维素与第五溶剂，第五溶剂为正丁醇、醋酸丁酯、环己酮、二甲苯中的一种或两种以上，即胶棉液经过第五溶剂溶解处理后所形成。优选地，第五溶剂由质量比(1-2)：(1-2):(2-4):(4-6)的正丁醇、醋酸丁酯、环己酮、二甲苯组成。

胶棉又称纤维素硝酸酯，是将纤维素用硝酸与硫酸的混合液硝化后，经除酸、预洗、煮沸、洗净、脱水，然后用醇除水，得到含醇湿的硝化纤维素。

硝化纤维素的结构式为

进一步地，酮类溶剂为但不限于环己酮，醇醚类溶剂为但不限于二乙二醇乙醚醋酸酯，以提高体系各组分的相容性。

进一步地，分散剂为但不限于5310分散剂，防沉剂为但不限于有机膨润土，颜料为但不限于钛白粉和/或炭黑，填料为但不限于沉淀硫酸钡，消泡剂为但不限于硅类消泡剂(如聚二甲基硅氧烷、市售牌号TEGO Airex 932聚醚硅氧烷共聚物等等)，流平剂为但不限于BYK-306硅类流平剂。

进一步地，第一溶剂为但不限于丁酯，第二溶剂为但不限于二甲苯。

进一步地，聚氨酯固化剂为但不限于脂肪族异氰酸酯，优选地，聚氨酯固化剂为HT-100HDI三聚体固化剂,选用脂肪族异氰酸酯固化剂可以避免纤维素硝酸酯泛黄的倾向。

进一步地，主漆与聚氨酯固化剂的质量比为(5-7)：1。优选地，主漆与聚氨酯固化剂的质量比为6:1。其中，聚氨酯固化剂由质量比(7-9)：(1-3)的脂肪族异氰酸酯与二甲苯组成。施工粘度一般调整在18-25秒/T4#的范围。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种具有超长活化期的聚氨酯面漆的制备方法，包括如下制备步骤：

S1：向羟基丙烯酸树脂中加入分散剂、第一溶剂和第二溶剂，分散均匀后，再加入防沉剂，高速分散至温度达40℃-45℃，并保温20min后，接着，加入颜料、填料，分散均匀，研磨至细度合格后，再加入消泡剂、流平剂、胶棉液、第三溶剂和第四溶剂，分散均匀后，即得主漆；

S2：使用时，将聚氨酯固化剂加入到主漆内，分散均匀后，即可。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

一种上述所述的具有超长活化期的聚氨酯面漆的应用，将所述聚氨酯面漆应用于户外有耐候性要求的装备的外表面涂装。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的具有超长活化期的聚氨酯面漆通过在主漆中添加有胶棉液、酮类溶剂及醇醚类溶剂，在含有酮类和醇醚类溶剂体系环境中，胶棉因具有大型纤维素分子结构以及表面附含的醇类，能有效减少-OH基团和-NCO基团的接触机会，减缓了丙烯酸树脂与聚氨酯固化剂的交联固化，可以实现超长的活化期，大大地延长施工时限，当油漆施工时，由于溶剂的挥发，醇类挥发掉，胶棉的阻滞作用较少或消失，-OH基团和-NCO基团能快速交联成膜。

本发明的具有超长活化期的聚氨酯面漆采用添加胶棉液、酮类和醇醚类溶剂的方法，使得油漆在实际施工应用时，粘度增稠较慢(主要是溶剂挥发而增稠)，只需要每隔30-40分钟添加稀释剂来调整粘度，比常规的做法添加频次和数量都减少一半，大大提高生产效率和减少成本，最大的优点是，用剩的油漆48小时后仍可以继续使用或与新配的油漆混合使用，如果用剩的油漆中添加20％的稀释剂并贮存在5℃以下的冰箱中，贮存4天后仍可支持使用，避免了油漆的浪费。

本发明的具有超长活化期的聚氨酯面漆具有较好的耐候性，用剩的油漆48小时后再重新添加固化剂，施工后，在户外爆嗮3-5个月后或者更长时间，不会出现变色、失光、粉化等现象，仍然与新漆具有较长的防护年期。

具体实施方式

下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。在以下实施例中，胶棉液为质量比2：5的硝化纤维素与第五溶剂，第五溶剂由质量比1：2:3:4的正丁醇、醋酸丁酯、环己酮、二甲苯组成。羟基丙烯酸树脂中OH含量为3％。酮类溶剂为环己酮，醇醚类溶剂为二乙二醇乙醚醋酸酯。分散剂为5310分散剂，防沉剂为有机膨润土，颜料为钛白粉，填料为沉淀硫酸钡，消泡剂为聚二甲基硅氧烷，流平剂为BYK-306硅类流平剂。第一溶剂为丁酯，第二溶剂为二甲苯。

实施例1

一种主漆包括如下重量份的组分：

羟基丙烯酸树脂40份；分散剂0.5份；第一溶剂3份；第二溶剂8份；防沉剂0.4份；颜料13份；填料5份；消泡剂2份；流平剂0.2份；胶棉液5份；第三溶剂3份；第四溶剂3份；其中，第三溶剂为酮类溶剂，第四溶剂为醇醚类溶剂。

该主漆包括如下制备步骤：

向羟基丙烯酸树脂中加入分散剂、第一溶剂和第二溶剂，分散均匀后，再加入防沉剂，高速分散至温度达42℃，并保温20min后，接着，加入颜料、填料，分散均匀，研磨至细度合格后，再加入消泡剂、流平剂、胶棉液、第三溶剂和第四溶剂，分散均匀后，即得主漆。

实施例2

一种主漆包括如下重量份的组分：

羟基丙烯酸树脂45份；分散剂0.8份；第一溶剂4份；第二溶剂9份；防沉剂0.4份；颜料15份；填料6份；消泡剂3份；流平剂0.3份；胶棉液6份；第三溶剂5份；第四溶剂4份；其中，第三溶剂为酮类溶剂，第四溶剂为醇醚类溶剂。

该主漆包括如下制备步骤：

向羟基丙烯酸树脂中加入分散剂、第一溶剂和第二溶剂，分散均匀后，再加入防沉剂，高速分散至温度达42℃，并保温20min后，接着，加入颜料、填料，分散均匀，研磨至细度合格后，再加入消泡剂、流平剂、胶棉液、第三溶剂和第四溶剂，分散均匀后，即得主漆。

实施例3

一种主漆包括如下重量份的组分：

羟基丙烯酸树脂50份；分散剂1份；第一溶剂5份；第二溶剂10份；防沉剂0.5份；颜料18份；填料8份；消泡剂4份；流平剂0.4份；胶棉液10份；第三溶剂6份；第四溶剂6份；其中，第三溶剂为酮类溶剂，第四溶剂为醇醚类溶剂。

该主漆包括如下制备步骤：

向羟基丙烯酸树脂中加入分散剂、第一溶剂和第二溶剂，分散均匀后，再加入防沉剂，高速分散至温度达42℃，并保温20min后，接着，加入颜料、填料，分散均匀，研磨至细度合格后，再加入消泡剂、流平剂、胶棉液、第三溶剂和第四溶剂，分散均匀后，即得主漆。

对比例1

一种主漆包括如下制备步骤：

向羟基丙烯酸树脂中加入分散剂、醋酸丁酯和二甲苯，分散均匀后，再加入有机膨润土，高速分散至温度达42℃，并保温20min后，接着，加入钛白粉、沉淀硫酸钡，分散均匀，研磨至细度合格后，再加入改性聚硅氧烷消泡剂、BYK-306硅类流平剂，分散均匀后，即得主漆。

性能测试

1、聚氨酯面漆加入固化剂后粘度随时间变化情况对比测试

1)油漆的主漆(对比例1、实施例1)与聚氨酯固化剂的质量比为6:1。聚氨酯固化剂由质量比7：2的HT-100HDI三聚体树脂与二甲苯组成。

2)测试结果如下所示。

表1

注：“仍可继续使用”是指淋涂或喷涂出的漆膜干速、流平、附着力、重涂性等性能不受影响。

从上表1可知，本发明的实施例1的油漆添加固化剂后常温贮存24小时后仍可通过添加新漆正常使用，各项性能不受影响。

2、油漆添加固化剂后，再添加稀释剂并贮存在5℃以下的性能测试

1)油漆的主漆(对比例1、实施例1)与聚氨酯固化剂的质量比为6:1。聚氨酯固化剂由质量比7：2的HT-100HDI三聚体树脂与二甲苯组成。

2)测试结果如下所示。

表2

注：“仍可继续使用”是指淋涂或喷涂出的漆膜干速、流平、附着力、重涂性等性能不受影响。

从上表2可知，本发明的实施例1的油漆添加固化剂后，如果往其中添加20％以上的稀释剂并贮存在5℃以下温度冰柜中，贮存时间可以大大延长，5天后仍可支持使用。

3、性能对比

表3

从上表3可知，本发明的实施例1的油漆在正常使用、24小时以及48小时再配新漆混合使用时，性能跟新漆相同，且仍然与新漆具有较长的防护年期。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种具有超长活化期的聚氨酯面漆，包括主漆及聚氨酯固化剂，其特征在于，所述主漆包括如下重量份的组分：

羟基丙烯酸树脂40份-50份；分散剂0.5份-1份；第一溶剂3份-5份；第二溶剂8份-10份；防沉剂0.4份-0.5份；颜料13份-18份；填料5份-8份；消泡剂2份-4份；流平剂0.2份-0.4份；胶棉液5份-10份；第三溶剂3份-6份；第四溶剂3份-6份；

其中，所述第三溶剂为酮类溶剂，所述第四溶剂为醇醚类溶剂；所述羟基丙烯酸树脂中OH含量为2％-5％。

2.根据权利要求1所述的具有超长活化期的聚氨酯面漆，其特征在于，所述胶棉液为质量比(2-3)：(4-7)的硝化纤维素与第五溶剂。

3.根据权利要求2所述的具有超长活化期的聚氨酯面漆，其特征在于，所述第五溶剂为正丁醇、醋酸丁酯、环己酮、二甲苯中的一种或两种以上。

4.根据权利要求1所述的具有超长活化期的聚氨酯面漆，其特征在于，所述酮类溶剂为环己酮，所述醇醚类溶剂为二乙二醇乙醚醋酸酯。

5.根据权利要求1所述的具有超长活化期的聚氨酯面漆，其特征在于，所述分散剂为5310分散剂，所述防沉剂为有机膨润土，所述颜料为钛白粉和/或炭黑，所述填料为沉淀硫酸钡，所述消泡剂为硅类消泡剂，所述流平剂为BYK-306硅类流平剂。

6.根据权利要求1所述的具有超长活化期的聚氨酯面漆，其特征在于，所述第一溶剂为丁酯，所述第二溶剂为二甲苯。

7.根据权利要求1所述的具有超长活化期的聚氨酯面漆，其特征在于，所述聚氨酯固化剂为脂肪族异氰酸酯。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的具有超长活化期的聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：

S1：向羟基丙烯酸树脂中加入分散剂、第一溶剂和第二溶剂，分散均匀后，再加入防沉剂，高速分散至温度达40℃-45℃，并保温20min后，接着，加入颜料、填料，分散均匀，研磨至细度合格后，再加入消泡剂、流平剂、胶棉液、第三溶剂和第四溶剂，分散均匀后，即得主漆；

S2：使用时，将聚氨酯固化剂加入到主漆内，分散均匀后，即可。

9.一种如权利要求1-7任一项所述的具有超长活化期的聚氨酯面漆的应用，其特征在于，将所述聚氨酯面漆应用于户外有耐候性要求的装备的外表面涂装。