CN116042075B - 一种环保型低表面能铝合金模板用模板漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种环保型低表面能铝合金模板用模板漆，由端硅烷基聚氨酯预聚物、环氧树脂、含氟羟基树脂、除水剂、阻聚剂、基材润湿剂、溶剂1组成，其中端硅烷基聚氨酯预聚物由聚醚多元醇、多异氰酸酯单体、硅烷偶联剂、催化剂、溶剂2制备而成，所制备的环保型低表面能铝合金模板用模板漆，能够在铝合金基材表面上形成连续、均匀的高交联度防护涂层，有优异的附着粘接性能，对油品、酸碱介质以及盐雾、湿热等具有良好的抗耐性，能够适应苛刻的工作条件及混凝土浇筑的腐蚀环境，提供持久的防护隔离作用；且该涂料的低表面能可以促使混凝土顺利脱模，保证混凝土形貌结构完整光洁，同时保护模板，延长模板使用寿命。

Description

一种环保型低表面能铝合金模板用模板漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保漆领域，具体为一种环保型低表面能铝合金模板用模板漆及其制备方法。

背景技术

现如今人们对建筑质量及外观审美不断提升，要求混凝土构筑物不仅要保证结构的安全可靠，同时还要求外表的艺术美观，因而种类繁多、形貌各异的建筑模板运营而生(木模板、胶合模板、钢模板、玻璃钢模板、塑料内衬模板及铝合金模板等)，用以提高混凝土的浇筑质量。铝合金模板作为一种新型建筑模板，具有自重轻、装拆简便、承载力高、不易生锈、周转次数多等优点，有传统三大原材模板不可比拟的优势和便捷性。它于21世纪初引入国内，经过十几年的发展，其在绿色建筑施工中得到了广泛认可，逐渐被应用到越来越多的工程中。但是，建筑模板若与强碱性混凝土直接接触会造成混凝土粘连，脱模困难、影响混凝土表面质量及强度、污染损坏模板，大大降低模板使用寿命等问题。模板漆，作为建筑混凝土脱模剂的一类，是一种涂覆在模板内表面形成一层均一、平整、连续的隔离膜，起润滑和隔离作用，能有效减少混凝土与模板之间黏附力，促使混凝土在拆模时能顺利脱离模板的物质或材料。性能优异的模板漆具有干燥时间短、成膜性好、水润湿性佳、适用范围广、且涂刷一次可以多次重复使用等特点，可以使浇注出来的混凝土呈仿大理石状，平整光滑，手感细腻，有光泽，与混凝土颜色一致，达到清水混凝土效果。因此合适模板漆的使用，既能保持混凝土形状完整光洁，提高建筑质量，又能保护模板不受强碱性混凝土的侵蚀，延长模板使用寿命。

在建筑施工过程中，为了保护模板并进一步改善建筑模板的使用性能，通常需要对模板的表面进行处理。目前主要采用浸渍纸覆膜贴面处理或涂饰处理技术：三聚氰胺甲醛树脂浸渍纸贴面工艺相对较复杂，且成本较高；涂饰处理应用较为普遍，早在上世纪20年代，各国在混凝土工程中就利用肥皂水溶液、废柴油、废机油、石灰、滑石粉等作为脱模剂，但其脱模效果一般，涂覆后的干燥时间较长，极易沾污施工操作人员的衣物和污染钢筋，影响钢筋与混凝土的握裹力，拆模后构筑物的表面也常常有油斑，影响了混凝土表面的美观，并且对混凝土表面的后期装饰带来十分不利的影响。现如今工程项目对混凝土的质量要求越来越高，对混凝土的外观也提出了更高的要求，而模板上喷涂或涂刷的脱模剂的质量是影响混凝土表面质量的关键。近三十年来，伴随着国外商品混凝土模板漆类脱模剂的飞速发展，我国也出现了形形色色的模板漆产品，广泛用于木模、竹模、钢模等传统模板。好的模板漆涂刷一次可脱模3～5次，浇注出的成品混凝土呈仿大理石状，表面细腻、平整光滑，还可以减少混凝土表面90％～95％的气泡。

随着铝合金模板越来越广泛的推广与应用，人们发现传统模板漆在铝合金模板上的适用性不太乐观，铝合金模板表面活性大，市面上常见的传统模板漆难以较好地附着在铝合金模板上，且水润湿性差，表面性能存在缺陷，在施工过程中，混凝土会通过脱模剂表面缺陷与铝合金模板直接接触发生化学反应(2Al+2OH-+2H2O——2AlO2-+3H2)，一方面反应产生的气体吸附在界面上，脱模时造成混凝土表面气泡过多，造成混凝土界面的孔蚀及麻面；另一方面混凝土黏附在模板表面，造成混凝土表面破损，这些因素的存在不仅影响混凝土的观感，也会加快混凝土碳化速率，影响混凝土的耐久性。铝合金模板浇筑混凝土的脱模质量这一难题也逐渐成为人们关注的重点，甚至有文献指出，该问题是限制铝合金模板在建筑领域中推广发展的瓶颈。

发明内容

本发明主要针对铝合金模板脱模剂所存在的不足与应用现状，研制综合性能优异的铝合金模板用模板漆，采用多官能异氰酸酯、聚醚多元醇、硅烷偶联剂、除水剂、阻聚剂及低气味高闪点环保溶剂等制成环保型低表面能湿固化聚氨酯类型铝合金模板用模板漆，在合成过程中以小分子羟基环氧树脂及含氟羟基树脂，一方面可以进一步增强体系交联度、与铝合金模板的附着粘接性能，另一方面，含氟羟基树脂的加入可以提高涂层的抗腐蚀性、疏水性及耐沾污性能。

本发明提供一种环保型低表面能铝合金模板用模板漆，按质量百分数计，由下列组分组成：

其中所述端硅烷基聚氨酯预聚物按质量百分比计，由下列组分组成：

所述端硅烷基聚氨酯预聚物制备方法如下：称取配方量的聚醚多元醇于三口烧瓶中，在温度为120℃、真空度≤-0.098MPa条件下抽空除水3h，降温至60℃，加入配方量的环保溶剂2分散完全；加入配方量的多异氰酸酯单体及催化剂，反应2小时后再升温至80℃保温反应4h，用丙酮-二正丁胺法测定—NCO含量，降为理论值时，加入硅烷偶联剂进行封端反应，加入量与—NCO等物质的量，出料既得端硅烷基聚氨酯预聚物。

进一步，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，且链段中间至少含有两个以上羟基活性基团且分子量≤1000中的至少一种。

所述含氟羟基树脂为含氟量≥26，羟基值≥50的FEVE类型中的一种或几种。

所述除水剂为ALT-401、BF-5以及Additive TI中的至少一种。

所述阻聚剂为苯甲酰氯及磷酸中的任一一种。

所述基材润湿剂为BYK-331、BYK-320、BYK-333、BYK-300、BYK-306、BYK-315、TEGOwet KL 245、TEGO wet 270、TEGO wet 280、TEGO wet 500、TEGO wet 505中的至少一种。

所述溶剂1为采用环保溶剂二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯中的至少一种。

所述聚醚多元醇为至少一种二官能聚醚多元醇和至少一种三官能聚醚多元醇以一定比例组成的混合物，按摩尔质量计，二官能聚醚多元醇用量不低于聚醚多元醇总量的60％。

所述多异氰酸酯单体为HDI三聚体、TDI三聚体、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(聚合MDI)中的至少一种。

所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH792、A-1120以及A-1170中的至少一种。

所述的催化剂为金属盐类催化剂中二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡以及环烷酸金属盐中的任一一种。

所述溶剂2采用环保溶剂二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯中的至少一种。

第二方面提供一种所述环保型低表面能铝合金模板用模板漆的制备方法：

称取配方量的原料，在端硅烷基聚氨酯预聚物中加入环氧树脂、含氟羟基树脂、除水剂、阻聚剂、基材润湿剂，分散搅拌均匀，最后加入溶剂1调节粘度，过滤出料即制得环保型低表面能铝合金模板用模板漆。

本发明的有益效果是：

本发明制备的环保型低表面能湿固化铝合金模板用模板漆，其防护涂层能够在铝合金基材表面上形成连续、均匀的高交联度防护涂层，与铝合金基材具有优异的附着粘接性能，该涂层对油品、酸碱介质以及盐雾、湿热等具有良好的抗耐性，能够适应苛刻的工作条件及混凝土浇筑的腐蚀环境，涂刷一次可多次脱模，大大提高重复使用次数，提供持久的防护隔离作用；另一方面该涂料的低表面能可以促使混凝土顺利脱模，保证混凝土形貌结构完整光洁，同时保护模板，延长模板使用寿命。该方法具有如下有益效果：

(1)本发明制备的环保型低表面能铝合金模板用模板漆成膜后应该具有较高的交联度，以形成致密的低渗透漆膜，同时还要具有优异的耐磨性及极佳的抗耐性，以提升漆膜重复使用次数。

聚氨酯分子结构中具有的软、硬两种链段使聚氨酯树脂具有良好的低温成膜性、流平性及柔韧性等特点；此外，聚氨酯分子中不仅存在氨酯键使得分子间产生大量的氢键作用，且其中含有的-NCO基团会与-OH形成脲键，这些都将赋予涂膜优异的耐磨性及抗耐性。常用聚氨酯体系涂料多为双组份施工，甲乙组分需进行精确配比及熟化，这对施工环境要求较高，不适用于建筑施工现场。因此本项目采用湿固化方法制备单组分、高-NCO含量、高交联度聚氨酯树脂。湿固化聚氨酯在其涂布之后，空气中的水气向涂层中渗透，与预聚物分子上的-NCO反应，生成胺基，进一步与预聚物分子上的其他-NCO反应而交联，最终使漆膜固化，这种固化反应机制使湿固化聚氨酯具有如下特点：

I:固化漆膜的结构以脲键结构为主，漆膜性能良好，坚韧、耐磨，优于一般双组份聚氨酯涂料；

II:“水气渗透固化”的机制，更加环保，能在较宽的温度范围内固化，其交联固化过程进行的更为透彻，漆膜交联度高，耐介质性能优异。该湿固化聚氨酯体系操作便捷，对施工环境要求较低，可应用于大面积施工、在大气中常温固化等施工条件下。

(2)本发明涉及的制备的环保型低表面能铝合金模板用模板漆应与铝合金基材具有优异的附着粘接性能

铝合金模板用模板漆作为铝合金模板与浇筑混凝土之间的隔离屏障，阻止混凝土与铝合金间相互作用所引起的腐蚀及破坏，因此不允许在工作寿命内发生脱落现象，对附着力的要求极为严格。仅依靠物理结合来保证附着力的方法不足以满足要求，还应使涂料在涂覆后和铝合金基材之间发生化学键合，形成牢固的持久附着。

环氧树脂因分子结构中含有多种功能性官能团而具有优良的力学性能，对铝合金基材的附着力优异，在制备湿固化聚氨酯树脂使适量拼用少量羟基环氧树脂，可以起到增进涂层与铝合金基材附着性能的作用，该环氧树脂分子链段上含有活性仲羟基，可进一步提高树脂结构中的活性交联点，有效增进涂层与铝合金模板的附着粘接性能。

(3)本发明制备的环保型低表面能铝合金模板用模板漆具有低表面能、疏水性佳等特点

传统的聚氨酯材料的湿固化即在室温下，利用共聚物的活性基团与空气中的水分反应达到固化交联的目的。当NCO含量和湿度大时易产生CO2，使材料形成空穴，导致材料性能降低，同时还有树脂深层固化速率慢，表面易发粘，耐老化和耐湿热性差等缺点。因此，将端NCO基的聚氨酯预聚体用有机硅树脂进行改性，使其变成端硅烷基的聚氨酯的预聚物，同时在结构体系中引入含氟羟基树脂，综合了有机硅树脂及含氟树脂低温柔顺性好、表面张力低、疏水性强、耐候性好的优点，不仅可以进一步提高体系交联度，增强抗耐性，而且可以赋予树脂体系低表面能及优异的疏水性能，促使混凝土顺利脱模，保证混凝土形貌结构完整光洁，同时保护模板，延长模板使用寿命。

本发明制备的环保型低表面能湿固化铝合金模板用模板漆采用高闪点、低气味环保型溶剂，且引入聚氨酯除水剂，能够保证涂料的环保性、贮存稳定性，也解决了潮气固化聚氨酯涂料贮存性差的问题。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

环保型低表面能铝合金模板用模板漆为单组分涂料，其制备方法为：在42.50kg端硅烷基聚氨酯预聚物中加入7.30kg环氧树脂E-44、8.60kg含氟羟基树脂GK570、2.00kg除水剂Additive TI、0.35kg阻聚剂苯甲酰氯、0.60kg基材润湿剂BYK-306，高速分散搅拌均匀，最后加入24.00kg环保溶剂二丙二醇二甲醚调节粘度，过滤出料即制得环保型低表面能铝合金模板用模板漆。

其中端硅烷基聚氨酯预聚物的制备方法为：称取31.50kg二官能聚醚多元醇D210和10.50kg三官能聚醚多元醇G303于三口烧瓶中，在温度为120℃、真空度≤-0.098MPa条件下抽空除水3h，降温至60℃，加入18.00kg环保溶剂二丙二醇二甲醚分散完全；加入26.90kg多异氰酸酯单体多亚甲基多苯基多异氰酸酯(聚合MDI)及0.55kg催化剂二月桂酸二丁基锡，反应2小时后再升温至80℃保温反应4h，用丙酮-二正丁胺法测定—NCO含量，降为理论值时，加入3.50kg硅烷偶联剂KH560进行封端反应，出料既得端硅烷基聚氨酯预聚物。

实施例二：

(1)环保型低表面能铝合金模板用模板漆为单组分涂料，其制备方法为：在46.80kg端硅烷基聚氨酯预聚物中加入8.20kg环氧树脂E-44、7.20kg含氟羟基树脂HLR-6、2.40kg除水剂ALT-401、0.35kg阻聚剂苯甲酰氯、0.75kg基材润湿剂TEGO wet 270，高速分散搅拌均匀，最后加入31.00kg环保溶剂二乙二醇二甲醚调节粘度，过滤出料即制得环保型低表面能铝合金模板用模板漆。

其中端硅烷基聚氨酯预聚物的制备方法为：：称取31.50kg二官能聚醚多元醇VORANOLTM 2110TB和10.50kg三官能聚醚多元醇VORATECTM SD310于三口烧瓶中，在温度为120℃、真空度≤-0.098MPa条件下抽空除水3h，降温至60℃，加入18.00kg环保溶剂二乙二醇二甲醚分散完全；加入31.60kg多异氰酸酯单体HDI三聚体及0.55kg催化剂二月桂酸二丁基锡，反应2小时后再升温至80℃保温反应4h，用丙酮-二正丁胺法测定—NCO含量，降为理论值时，加入3.50kg硅烷偶联剂A-1120进行封端反应，出料既得端硅烷基聚氨酯预聚物。

实施例三：

环保型低表面能铝合金模板用模板漆为单组分涂料，其制备方法为：在50.00kg端硅烷基聚氨酯预聚物中加入9.50kg环氧树脂E-44、5.70kg含氟羟基树脂GK570、3.20kg除水剂Additive TI、0.42kg阻聚剂苯甲酰氯、0.75kg基材润湿剂TEGO wet 270，高速分散搅拌均匀，最后加入34.10kg环保溶剂二乙二醇乙醚醋酸酯调节粘度，过滤出料即制得环保型低表面能铝合金模板用模板漆。

其中端硅烷基聚氨酯预聚物的制备方法为：称取32.30kg二官能聚醚多元醇VORANOLTM1000LM和10.70kg三官能聚醚多元醇310于三口烧瓶中，在温度为120℃、真空度≤-0.098MPa条件下抽空除水3h，降温至60℃，加入21.50kg环保溶剂二乙二醇乙醚醋酸酯分散完全；加入35.00kg单体多亚甲基多苯基多异氰酸酯(聚合MDI)及0.65kg催化剂二月桂酸二丁基锡，反应2小时后再升温至80℃保温反应4h，用丙酮-二正丁胺法测定—NCO含量，降为理论值时，加入5.30kg硅烷偶联剂KH792进行封端反应，出料既得端硅烷基聚氨酯预聚物。

将实施例1-3的环保型低表面能铝合金模板用模板漆分别刷涂于铝合金基材样板上，室温条件下干燥并养护，然后对上述模板漆进行性能检测，测试结果如下表1：

表1性能测试结果表

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 (2)

1.一种环保型低表面能铝合金模板用模板漆，其特征在于：按质量百分比计，由下列组分组成：

其中所述的端硅烷基聚氨酯预聚物按质量百分比计，由下列组分组成：

所述端硅烷基聚氨酯预聚物制备方法如下：称取配方量的聚醚多元醇于三口烧瓶中，在温度为120℃、真空度≤-0.098MPa条件下抽空除水3h，降温至60℃，加入配方量的溶剂2分散完全；加入配方量的多异氰酸酯单体及催化剂，反应2小时后再升温至80℃保温反应4h，用丙酮-二正丁胺法测定-NCO含量，降为理论值时，加入硅烷偶联剂进行封端反应，出料既得端硅烷基聚氨酯预聚物；

所述的聚醚多元醇为二官能聚醚多元醇和三官能聚醚多元醇的混合物，按摩尔质量计，二官能聚醚多元醇用量不低于聚醚多元醇总量的60％；所述的多异氰酸酯单体为HDI三聚体、TDI三聚体、多亚甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或几种；所述硅烷偶联剂为KH550、KH560、KH792、A-1120以及A-1170中的一种或几种；所述的催化剂为金属盐类催化剂中二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、环烷酸金属盐中的任一一种；所述溶剂2为二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯中的一种或几种；所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，所述双酚A型环氧树脂链段中间至少含有两个以上羟基活性基团、分子量≤1000中的一种或几种；所述的含氟羟基树脂为含氟量≥26，羟基值≥50的FEVE类型中的一种或几种；所述的除水剂为ALT-401、BF-5、Additive TI中的一种或几种；所述的阻聚剂为苯甲酰氯、磷酸中的任一一种；所述基材润湿剂为BYK-331、BYK-320、BYK-333、BYK-300、BYK-306、BYK-315、TEGO wet KL 245、TEGOwet270、TEGO wet280、TEGO wet 500、TEGO wet 505中的一种或几种；所述的溶剂1为二乙二醇二甲醚、二丙二醇二甲醚、二乙二醇乙醚醋酸酯、二丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇二乙酸酯、丙二醇二乙酸酯中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的环保型低表面能铝合金模板用模板漆，其特征在于：所述的环保型低表面能铝合金模板用模板漆的制备方法：按配方量称取原料，将端硅烷基聚氨酯预聚物中加入环氧树脂、含氟羟基树脂、除水剂、阻聚剂、基材润湿剂，分散搅拌均匀，最后加入溶剂1调节粘度，过滤出料即制得环保型低表面能铝合金模板用模板漆。