CN116333574B - 一种用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆及制备方法，解决现有技术中传统溶剂型聚氨酯面漆不环保，水性聚氨酯面漆耐化性、耐候性、耐磨性等性能差，施工条件受限的技术问题。包括主剂和固化剂,按照重量比例计，主剂包括：低粘度无溶剂型多元醇树脂38份‑56份，稀释剂1份‑3份，增韧树脂1份‑5份，色粉0.5份‑10份，填料20份‑45份，低粘度聚酯树脂3份‑8份，其它助剂0.4份‑5份；固化剂为低粘度异氰酸酯树脂，低粘度异氰酸酯树脂为的粘度为25℃条件下，粘度低于800mpa.s；低粘度无溶剂型多元醇树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于1100mpa.s；低粘度聚酯树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于2000mpa.s。同时提供其制备方法；可广泛应用于防腐涂料技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及防腐涂料技术领域，具体为一种用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆及制备方法。
背景技术
重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言，能在相对苛刻腐蚀环境里应用，并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。其能在苛刻条件下使用，并具有长效防腐寿命，重防腐涂料在化工大气和海洋环境里，一般可使用10年或15年以上，即使在酸、碱、盐和溶剂介质里，并在一定温度条件下，也能使用5年以上。
随着经济发展，重防腐涂料在国民经济建设及国防建设中发挥着越来越重要的作用。例如船舶制造、机械装备制造、国防工业等领域都离不开重防腐涂料。近年来，随着我国产业政策的不断升级，不断出现新的环保要求(如GB 30981-2020),在很多领域中对产品的环保性能及有毒有害物质的限量都做了更高要求。而传统溶剂型涂料由于voc含量高、大量使用含铅、铬等重金属原料，已无法适应现有的法律法规及环保需求。
在此背景下，环氧底漆、丙烯酸聚氨酯面漆都朝着水性化、高固体系及无溶剂体系方向发展。但是在重防腐体系当中，水性化由于其对施工环境的要求过于苛刻，甚至需要低温烘烤才能达到最佳状态，因而无法大批量推广。
在重防腐涂料体系当中，无溶剂环氧底漆经过几年的发展已较为成熟，但与之配套的面漆仍然主要以溶剂型聚氨酯为主导。而现有的无溶剂型聚氨酯面漆仍存在较多的问题，如产品的耐化性能、耐候性等较差，产品的耐磨性能不达标等。且在厚涂条件下及施工粘度偏高的条件下，现有的无溶剂型聚氨酯面漆易出现起泡、流平差等漆膜弊病，仅能在一些性能要求低的场所使用，在要求较高的使用条件下无法大量推广。因此，亟需一种具有优异的防腐性能及耐光耐候性能，VOC含量低，不含有毒有害物质，施工条件宽松的可用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供了一种可以通过刷涂施工、空气喷涂、高压无气喷涂等方式进行施工，与环氧底漆配套性良好，形成的涂膜附着力强、坚硬，具有优异的防腐性能及耐光耐候性能，VOC含量低，不含有毒有害物质的用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：本发明提供的一种用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆，包括主剂和固化剂,按照重量份数计，主剂包括：低粘度无溶剂型多元醇树脂38份-56份，稀释剂1份-3份，增韧树脂1份-5份，色粉0.5份-10份，填料20份-45份，低粘度聚酯树脂3份-8份，其它助剂0.4份-5份；固化剂为低粘度异氰酸酯树脂，低粘度异氰酸酯树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于800mpa.s；
低粘度无溶剂型多元醇树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于1100mpa.s；低粘度聚酯树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于2000mpa.s，具体为植物油改性聚酯树脂1603A、或脂肪酸改性聚酯树脂Desmophen 670。
优选的，低粘度无溶剂型多元醇树脂为低粘度合成脂肪酸多元醇树脂、低粘度蓖麻油改性多元醇树脂、低粘度聚酯多元醇树脂、低粘度丙烯酸多元醇树脂、低粘度无油醇酸多元醇树脂中的一种或多种。
优选的，低粘度异氰酸酯树脂为低粘度HDI树脂、低粘度TDI树脂、低粘度PAPI树脂、低粘度IPDI树脂、低粘度TMDI树脂、低粘度HMDI树脂、低粘度TMXDI树脂、低粘度TMI树脂、低粘度HTDI树脂、低粘度XDI树脂、低粘度MDI树脂中的任何一种。
优选的，稀释剂为低粘度活性溶剂，具体为苯甲醇或聚丙二醇中的任何一种。
优选的，所述增韧树脂为液体碳氢树脂HIRENOL PL-1000S，或高分子量低粘度聚酯树脂Borchi GEN HMP。
优选的，所述填料为1250目的滑石粉、1250目的沉淀硫酸钡、800目的云母粉、高岭土、800目钾长石粉中的任何一种。
优选的，色粉为无机色粉或有机色粉，所述无机色粉为钛白粉或粒径小于20nm的碳黑。
优选的，助剂为流平剂、紫外光吸收剂、分子筛、抗油剂、分散剂、流挂助剂一种或多种。
上述任何一项的用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆的制备方法，主剂的制备包括以下步骤：
(1)按照重量比例计，将低粘度无溶剂型多元醇树脂38份-56份加入到搅拌缸中；
(2)将稀释剂1份-3份加入到步骤(1)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
(3)将增韧树脂1份-5份加入步骤(2)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
(4)将色粉0.5份-10份加入到步骤(3)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀；
(5)将填料20份-45份加入到步骤(4)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀，再以140RPM-160RPM速度搅拌2min-4min至完全均匀，再以1400RPM-1600RPM速度快速分散15min-25min，以达到要求的幼度或清洁度；
(6)将低粘度聚酯树脂3份-8份加入到步骤(5)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
(7)加入助剂0.4份-5份至步骤(6)分散好的混合物当中，快速分散25min-35min,制得主剂。
本发明的有益效果：
(1)本发明的无溶剂型聚氨酯耐候面漆，具有优异的防腐性能及耐光耐候性能，其VOC含量低，不含有毒有害物质，属于高固体份无溶剂型产品。其在施工过程不会挥发有毒有害的有机溶剂，不会对水质环境成污染，因而该产品安全环保，其涂膜符合饮用水涂料使用的卫生要求。本发明的面漆可通过刷涂施工、空气喷涂、高压无气喷涂等方式进行施工，施工条件要求宽松，适用范围广。
本发明的面漆在施工完成后的干燥固化过程中，其通过主剂中的低粘度无溶剂型羟基多元醇树脂中的羟基与固化剂低粘度异氰酸酯树脂中的异氰酯根发生聚合反应进行交联，固化剂为低粘度异氰酸酯树脂，与其中低粘度异氰酸酯树脂为的粘度为25℃条件下，粘度低于800mpa.s；低粘度无溶剂型多元醇树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于1100mpa.s；低粘度聚酯树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于2000mpa.s，主剂和固化剂配方与低粘度控制参数共同作用生成具有立体网状结构的大分子，使漆膜具有优良的机械性能及抗化学品性能，如耐酸耐碱、耐有机溶剂、耐水及耐盐雾等性能，具有优异的防腐性能和保护性能。
(2)本发明的无溶剂型聚氨酯耐候面漆，其主剂中含有稀释剂，能够大幅降低无溶剂羟基组份的粘度进而便于施工，同时该稀释剂中也含有羟基可与异氰酸酯树脂发生聚合反应，使其成为体系当中的一部分，不会升高产品的VOC含量。
(3)本发明的无溶剂型聚氨酯耐候面漆，由于该体系当中羟基含量高，所产生的漆膜硬度大，具有很好的耐磨性能，但同时也给漆膜带来一定的脆性。因而本发明在体系当中加入增韧树脂，使漆膜的脆性大大改善，从而提高了产品的抗冲击性能和柔韧性。同时，体系中低粘度聚酯树脂的加入，能够提高漆膜与底材以及漆膜的层间附着力。
(4)本发明的无溶剂型聚氨酯耐候面漆，其体系中加入的填料，能够提高漆膜的强度、物理性能、屏蔽性及耐水性等性能，并进一步降低成本。
(5)本发明的无溶剂型聚氨酯耐候面漆制备方法简单，主剂的生产只需按规定的比例混合并分散即可，因此可实现自动化生产，其生产效率高，耗能和原料损耗低，生产成本低。面漆完全干燥固化后漆膜结构致密，能够有效提高涂膜的防腐蚀性能、耐盐雾性能及抗冷凝作用，能够提高模拟压载舱的效果，显著延长漆膜的重防腐性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1
制备用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆，具体步骤包括如下：
(1)按照重量份数计，将低粘度无溶剂型多元醇树脂URIC F-750040.9份加入到搅拌缸中。
(2)将稀释剂苯甲醇2份加入到步骤(1)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀。
(3)将增韧树脂2份加入步骤(2)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀。
(4)将色粉钛白粉10份加入到步骤(3)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀。
(5)将填料1250目硫酸钡38.1份加入到步骤(4)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀，再以140RPM-160RPM速度搅拌2min-4min至完全均匀，再以1400RPM-1600RPM速度分散15min-25min以达到要求的幼度或清洁度。
(6)将低粘度聚酯树脂4份加入到步骤(5)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀，形成均匀的混合物。
(7)加入表1中实施例1所对应各类助剂共3份至步骤(6)分散好的混合物当中，快速分散25min-35min,制得涂料主剂。
(8)将低粘度HDI树脂(NCO含量约22％)100份加入到搅拌缸中，搅拌均匀，制得涂料固化剂。
实施例2
制备用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆
制备方法与实施例1相同，其主剂及固化剂组分对应表1中实施例2所指定的配方进行操作，制得涂料主剂和固化剂。
实施例3
制备用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆
制备方法与实施例1相同，其主剂及固化剂组分对应表1中实施例3所指定的配方进行操作，制得涂料主剂和固化剂。
实施例4
制备用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆
制备方法与实施例1相同，其主剂及固化剂组分对应表1中实施例4所指定的配方进行操作，制得涂料主剂和固化剂。
实施例5
制备用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆
制备方法与实施例1相同，其主剂及固化剂组分对应表1中实施例5所指定的配方进行操作，制得涂料主剂和固化剂。
实施例6
制备用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆
制备方法与实施例1相同，其主剂及固化剂组分对应表1中实施例6所指定的配方进行操作，制得涂料主剂和固化剂。
实施例7
制备用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆
制备方法与实施例1相同，其主剂及固化剂组分对应表1中实施例7所指定的配方进行操作，制得涂料主剂和固化剂。
实施例8
制备用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆
制备方法与实施例1相同，其主剂及固化剂组分对应表1中实施例8所指定的配方进行操作，制得涂料主剂和固化剂。
实施例9
制备用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆
制备方法与实施例1相同，其主剂及固化剂组分对应表1中实施例9所指定的配方进行操作，制得涂料主剂和固化剂。
实施例10
制备用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆
制备方法与实施例1相同，其主剂及固化剂组分对应表1中实施例10所指定的配方进行操作，制得涂料主剂和固化剂。
实施例11
制备用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆
制备方法与实施例1相同，其主剂及固化剂组分对应表1中实施例11所指定的配方进行操作，制得涂料主剂和固化剂。
表1本发明各实施例主剂和固化剂的配方组份
下面对本发明实施例制得的无溶剂型聚氨酯耐候面漆进行性能测试。
测试例1
油漆性能测试
测试对象：本发明实施例1-实施例11无溶剂型聚氨酯耐候面漆，对以上测试对象进行性能测试，测试数据取平均值。测试结果如表2所示：
表2：油漆技术性能测定结果
由表2中的数据可以看出，与对比例相比，本发明实施例1-实施例11的无溶剂型聚氨酯耐候面漆固含量为95％，为无溶剂型聚氨酯耐候面漆。经测试，本发明面漆不含有毒有害的物质，符合《ASTM F963》标准，绿色环保。
测试例2
涂膜技术性能测试
测试对象：本发明实施例1-实施例11无溶剂型聚氨酯耐候面漆，对比例1为市售传统溶剂型聚氨酯面漆，对比例2为市售高固体份型聚氨酯涂料，对比例3为市售无溶剂型聚氨酯涂料。
测试方法：将本发明实施例1-实施例11主剂与固化剂按2：1重量比混合均匀，静置10min后，采用高压无气喷枪进行喷涂，待风干7天形成固化漆膜。将对比例1-对比例3按照使用说明进行涂刷，待风干后形成固化漆膜。然后对上述干燥的漆膜进行性能测试。
测试结果如表3所示：
由表3中的数据分析结论如下：本发明实施例1-实施例11无溶剂型聚氨酯耐候面漆的涂膜技术性能良好，和对比例相比，其具有良好的施工性能，采用刷涂、空气喷涂、高压无气喷涂方式均可无障碍施工，而对比例施工性能较差，施工过程中会出现起泡流挂等漆膜病态。本发明无溶剂型聚氨酯耐候面漆对施工环境要求低，易于操作，适用范围广。
本发明的面漆在施工完成后的干燥固化过程中，其主剂中的低粘度无溶剂型羟基多元醇树脂中的羟基与固化剂低粘度异氰酸酯树脂中的异氰酯根发生聚合反应进行交联，生成具有立体网状结构的大分子，使漆膜具有优良的机械性能及抗化学品性能。本发明面漆中的填料成分，能有效降低配方成本并在漆膜当中以不同的方式排列，从而赋予漆膜能抵抗一般化学品、水、油的侵蚀，良好的耐酸耐碱性，无毒等特点。本发明面漆中的稀释剂能降低油漆有施工粘度便于施工作业，同时，其中的羟基也能与异氰酸酯树脂发生反应，不会升高面漆的VOC含量。
和对比例相比，本发明的面漆漆膜的耐冲击性、耐酸碱性、耐水性及耐盐雾性能均优于对比例。本发明的面漆具有良好的保护性能，从而保护底层环氧，具有长效的防腐性能。本发明的面漆中羟基含量高，所产生的漆膜硬度大，具有良好的耐磨性能，其硬度优于对比例。
本发明的面漆配方属于高固体的无溶剂型产品，因此在施工过程不会挥发有毒有害的有机溶剂，不会对水质环境成污染，因而该产品环保安全，其VOC含量小于等于70g/L，并符合饮用水涂料使用的卫生要求，可以在饮水舱当中直接使用。
综上，本发明的用于防腐涂料体系的无溶剂型聚氨酯耐候面漆及制备方法，以低粘度无溶剂型多元醇树脂、稀释剂、增韧树脂以及低粘度异氰酸酯树脂为主要有效成份，固化剂为低粘度异氰酸酯树脂，低粘度异氰酸酯树脂为的粘度为25℃条件下，粘度低于800mpa.s；低粘度无溶剂型多元醇树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于1100mpa.s；低粘度聚酯树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于2000mpa.s。施工时可以经一般刷涂或喷涂的方式进行施工作业，干燥固化过程中，多元醇树脂与异氰酸酯树脂进行聚合反应，从而形成致密的立体网状结构，基于生成的聚氨酯漆膜特有的性能，从而赋予漆膜长期有效的保护性能。漆膜成膜后具有良好的附着力、防腐性能、耐化学品性能等特点，且无毒环保。其漆膜结构致密，能够有效提高涂膜的防腐蚀性能、耐盐雾性能及抗冷凝作用，提高模拟压载舱的效果，延长漆膜的重防腐性能。可应用于船舶压载舱、饮水舱、船舱、甲板，以及海洋平台施工作业，重点推荐用于机械设备，钢结构、船舶等需要更高的环保要求领域的使用。根据新的IMO要求，可满足15年免维护的要求。
以上仅是本发明的实施例而已，例如固化剂为低粘度异氰酸酯树脂，低粘度异氰酸酯树脂为的粘度为25℃条件下，粘度低于800mpa.s；低粘度无溶剂型多元醇树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于1100mpa.s；低粘度聚酯树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于2000mpa.s；低粘度异氰酸酯树脂为低粘度HDI树脂、低粘度TDI树脂、低粘度PAPI树脂、低粘度IPDI树脂、低粘度TMDI树脂、低粘度HMDI树脂、低粘度TMXDI树脂、低粘度TMI树脂、低粘度HTDI树脂、低粘度XDI树脂、低粘度MDI树脂其中任何一种，均可以实现本发明的用于防腐涂料体系的无溶剂型聚氨酯耐候面漆及制备方法。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，如本发明实施例中主剂和固定剂成分选用的具体种类，在实际应用中，使用本发明中限定的其他成分或常规替换均可实现本发明的目的。
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 (4)
1.一种用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆，其特征在于，包括主剂和固化剂，按照重量份数计，所述主剂包括：低粘度无溶剂型多元醇树脂38份-56份，稀释剂1份-3份，增韧树脂1份-5份，色粉0.5份-10份，填料20份-45份，低粘度聚酯树脂3份-8份，其它助剂0.4份-5份；所述固化剂为低粘度异氰酸酯树脂，所述低粘度异氰酸酯树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于800mpa.s；
所述低粘度无溶剂型多元醇树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于1100mpa.s；所述低粘度聚酯树脂的粘度为25℃条件下，粘度低于2000mpa.s，所述低粘度聚酯树脂为植物油改性聚酯树脂1603A、或脂肪酸改性聚酯树脂Desmophen 670；
所述低粘度无溶剂型多元醇树脂为低粘度蓖麻油改性多元醇树脂；
所述低粘度异氰酸酯树脂为低粘度HDI树脂、低粘度IPDI树脂中的任何一种；
所述稀释剂为低粘度活性溶剂，所述低粘度活性溶剂为苯甲醇或聚丙二醇中的任何一种；
所述增韧树脂为液体碳氢树脂HIRENOL PL-1000S，或高分子量低粘度聚酯树脂BorchiGENHMP；
所述填料为1250目的滑石粉、1250目的沉淀硫酸钡、800目的云母粉、高岭土、800目钾长石粉中的任何一种。
2.根据权利要求1所述的一种用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆，其特征在于，所述色粉为无机色粉或有机色粉，所述无机色粉为钛白粉或粒径小于20nm的碳黑。
3.根据权利要求1所述的一种用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆，其特征在于，所述助剂为流平剂、紫外光吸收剂、分子筛、抗油剂、分散剂、流挂助剂一种或多种。
4.权利要求1-3任何一项所述的一种用于防腐涂料体系的无溶剂型耐候面漆的制备方法，其特征在于，所述主剂的制备包括以下步骤：
(1)按照重量比例计，将低粘度无溶剂型多元醇树脂38份-56份加入到搅拌缸中；
(2)将稀释剂1份-3份加入到步骤(1)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
(3)将增韧树脂1份-5份加入步骤(2)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
(4)将色粉0.5份-10份加入到步骤(3)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀；
(5)将填料20份-45份加入到步骤(4)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀，再以140RPM-160RPM速度搅拌2min-4min至完全均匀，再以1400RPM-1600RPM速度快速分散15min-25min，以达到要求的幼度或清洁度；
(6)将低粘度聚酯树脂3份-8份加入到步骤(5)搅拌缸中，以40RPM-60RPM速度搅拌均匀，形成均匀的混合物；
(7)加入助剂0.4份-5份至步骤(6)分散好的混合物当中，快速分散25min-35min,制得所述主剂。
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