CN116463041A - 一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料，包括A组份与B组份，其中，按照重量份数计，A组份包括以下重量份数的原料：水性羟基丙烯酸分散体：25.0‑35.0份；阴离子型聚丙烯酸酯分散体：15.0‑25.0份；有机硅改性苯丙乳液：20.0‑30.0份；硅溶胶：3.5‑6.5份；助溶剂：3.6‑7.8份；功能助剂：0.7‑2.9份；水：6.0‑15.0份；按照重量份数计，B组份包括以下重量份数的原料：脂肪族聚异氰酸酯：70.0‑90.0份；丙二醇二醋酸酯：15‑25份。该三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯三防漆产品，其漆膜具有防水、防潮、防霉、耐盐雾、高硬度、高光泽、高透明度、耐冷热冲击、耐划伤性、附着力强、活化期长、厚涂不起泡、健康环保等优势，可用于电子线路板及其元器件的保护。

Description

一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于水性涂料技术领域，特别涉及一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

PCB(印制电路板)作为电子仪器仪表中的重要电子部件，应具有良好的防水性、防潮性、防腐蚀性、电绝缘性等性能。在此背景条件下，三防漆应运而生。三防漆的“三防”专指三种特殊的防护性能，然而，“三防”的内涵却有着不同的解读。当前比较盛行的说法，“三防”是指防水、防潮、防尘等三大性能，但也有指防潮湿、防霉菌、防盐雾等三大防护性能的。不管是哪一种内涵的“三防”性能，日常应用中三防漆都必须具有防水、防潮、防霉、防盐雾、防老化、耐冷热冲击、耐辐射、耐臭氧腐蚀、耐振动、柔韧性好、附着力强等性能。

根据溶剂类型的不同，三防漆可分为溶剂型三防漆和水性三防漆。目前市场上大量使用的三防漆仍为传统的溶剂型三防漆。溶剂型三防漆以甲苯、二甲苯和卤代烃等有机溶剂为稀释剂，危害人体健康，污染环境，且具有易燃易爆危险，在生产、运输和贮存过程中存在极大的安全隐患。水性三防漆因其以水为稀释剂，不易燃不易爆，健康环保，操作方便，在线路板防腐领域越来越受到企业和公众的欢迎。

现有的水性三防漆主要有水性丙烯酸漆、水性环氧漆、水性聚氨酯漆、水性有机硅漆等类型。水性丙烯酸漆耐磨及耐化学性能较差，易出现热粘冷脆等现象；水性环氧漆应力较大，易开裂变形；水性有机硅漆耐候性较好，但防潮性稍差。水性聚氨酯漆具有极高的柔韧性及耐化学性，且保留了传统溶剂型聚氨酯耐高低温、耐湿热等优良性能，其柔韧性优于丙烯酸类和环氧类，防潮性优于有机硅。但水性单组份聚氨酯三防漆在附着力、耐盐雾方面性能较弱，硬度、耐划伤性等机械性能也有待提高。

双组份水性聚氨酯漆既具有水性单组份聚氨酯三防漆在柔韧性及耐化学性、耐高低温、耐湿热、电绝缘性等方面的性能优势，又完美地弥补了水性单组份聚氨酯三防漆在附着力、耐盐雾、硬度、耐划伤性等方面的性能不足，是众多涂料工作者与电子行业研究人员积极探索的方向。但现有的双组份水性聚氨酯漆在对PCB进行涂装时，存在着两个常见的施工问题：其一，是双组份水性聚氨酯漆的活化期(即适用期)较短的问题。市面上常用的双组份水性聚氨酯漆的活化期为2h-4h，而三防漆专用涂装设备(亦称“三防漆机”)所要求的三防漆活化期≥8h。其二，是厚涂起泡的问题。市面上常用的双组份水性聚氨酯漆，一次性涂装不起泡的最大漆膜厚度为20μm；而三防漆专用涂装设备(亦称“三防漆机”)所要求的一次性涂装不起泡的漆膜厚度≥40μm。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料及其制备方法，该三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯三防漆产品，其漆膜具有防水、防潮、防霉、耐盐雾、高硬度、高光泽、高透明度、耐冷热冲击、耐划伤性、附着力强、活化期(也称适用期)长、厚涂不起泡、健康环保等性能优势，可广泛应用于电子线路板及其元器件的保护。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料，包括A组份与B组份，其中，按照重量份数计，所述A组份包括以下重量份数的原料：水性羟基丙烯酸分散体：25.0-35.0份；阴离子型聚丙烯酸酯分散体：15.0-25.0份；有机硅改性苯丙乳液：20.0-30.0份；硅溶胶：3.5-6.5份；助溶剂：3.6-7.8份；功能助剂：0.7-2.9份；水：6.0-15.0份；按照重量份数计，所述B组份包括以下重量份数的原料：脂肪族聚异氰酸酯：70.0-90.0份；丙二醇二醋酸酯：15-25份。

优选的，所述A组分中的-NCO官能团与所述B组份中的-OH官能团的当量摩尔比为1.1-1.3。

优选的，所述水性羟基丙烯酸分散体的固体含量为40wt％-50wt％，基于固体份的羟基含量为3.5wt％-4.0wt％。

优选的，所述阴离子型聚丙烯酸酯分散体的固体含量为45wt％-55wt％，基于固体份的羟基含量为3.5wt％-4.0wt％。

优选的，所述硅溶胶中以SiO₂计的浓度为30wt％-35wt％，pH值为9-11,平均粒径为10-15nm。

优选的，所述助溶剂由丙二醇丁醚与二丙二醇甲醚按照重量比(3.0-6.0)：(0.6-1.8)组成。按上述重量比例混拼的混合助溶剂，具有较强的溶解力与相溶性,可显著提高双组份水性聚氨酯涂料的在PCB基材上的铺展性与润湿效果，改善漆膜的流平性，增强漆膜的光泽与通透度

优选的，所述功能助剂包括中和剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、防霉剂及杀菌剂中的至少一种。

优选的，所述功能助剂为中和剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、防霉剂及杀菌剂按照重量比(0.1-0.5)：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)(0.1-0.3)：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)组成。

优选的，所述A组份还包括荧光指示剂，所述荧光指示剂的重量份数为1.5-2.5份。

优选的，所述脂肪族聚异氰酸酯由亲水性脂肪族聚异氰酸酯与亲油性脂肪族聚异氰酸酯按照重量比(30-40)：(40-50)组成。

本发明的另一个目的在于提供一种上述三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料的制备方法：

一种如上所述三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)制备A组分：将A组分的各配方混合后，分散，即得A组份；

(2)制备B组份：将B组分的各配方混合后，过滤，即得B组份；

(3)将A组分与B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.1-1.3的NCO/OH当量比进行均匀混合，静置即可。

优选的，步骤(1)中分散后得到的所述A组份的岩田2号杯粘度为30-40s/23±0.5℃。

如上所述的双组份水性聚氨酯涂料在三防漆机涂装中的应用。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料的漆膜附着力强，漆膜硬度高，耐划伤性好，耐击穿电压、介电常数与体积电阻率等性能，均达到指标要求。

(2)本发明的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料，其活化期超长，远远超过常规双组份水性聚氨酯涂料的活化期指标(2h)，可使用时间达10h以上，达标三防漆机涂装所要求的活化期指标(8h)，适合于在三防漆机上推广使用。

(3)本发明的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料的漆膜具有优异的耐冷热冲击性、耐盐雾性、耐高温高湿性、耐酸碱性、以及耐腐蚀性气体性能，漆膜表面检测过程中无腐蚀、气泡、脱落、白斑现象。产品耐人工老化性好，漆膜经1000h不起泡、不剥落、无裂纹；粉化≤1级；变色≤2级。产品的防霉菌性能符合GB/T 1741-2007指标要求，检验结果合格。

(4)本发明的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料的挥发性有机化合物(VOC)的含量均有效控制在100g/L以内，是真正健康环保的水性涂料产品。本发明的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料属于双组份水性聚氨酯漆，既具有水性单组份聚氨酯三防漆在柔韧性及耐化学性、耐高低温、耐湿热、电绝缘性等方面的性能优势，又弥补了水性单组份聚氨酯三防漆在附着力、耐盐雾、硬度、耐划伤性等方面的性能不足，并成功地解决了三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料常见的活化期偏短、一次性厚涂易起泡等问题，是一款可通过三防漆机进行自动化涂装、广泛应用于PCB板或LED显示屏主板防护的环保水性三防漆。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1-5：

一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备A组分(主漆)：在分散缸中按重量份数加入水性羟基丙烯酸分散体、阴离子型聚丙烯酸酯分散体、丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、中和剂、分散剂、有机硅改性苯丙乳液、润湿剂、消泡剂、流平剂、荧光指示剂、防霉剂、杀菌剂、硅溶胶及水，中速分散30-40分钟，中速分散的速度为800-1200r/min。取样检测成品粘度，直至成品的岩田2号杯粘度为30-40s/23±0.5℃时，即得A组份；

(2)制备B组份(固化剂)：在分散缸中按重量份数加入亲水性脂肪族异氰酸酯、亲油性脂肪族异氰酸酯、丙二醇二醋酸酯，中速分散10-20分钟，中速分散的速度为800-1200r/min，过滤包装即得B组分；

(3)制备三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料：将A组分(主漆)与B组分(固化剂)按照n(-NCO):n(-OH)＝1.1-1.3的NCO/OH当量比进行均匀混合，静置15min即得。

实施例1-5所用原料均为市售，其中A组分中的原料为：

水性羟基丙烯酸分散体：江苏富琪森新材料有限公司提供的AQUAPAC-8240树脂，AQUAPAC-8240是一款可灵活搭配水性固化剂与油性固化剂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3.9％，该水性羟基丙烯酸分散体树脂具有羟基含量高，高光泽，高丰满度，耐水性优异等优点。

阴离子型聚丙烯酸酯分散体：科思创聚合物(中国)有限公司提供的A2646，/>A2646是一款柔韧性优异、抗冲击性突出的水性羟基丙烯酸分散体，固体含量为(48-51)％，羟基含量(基于固体份)为3.8％，该阴离子型聚丙烯酸酯分散体具有优异的机械力学性能与耐化学品性能，高光泽高，高硬度，耐划伤，抗冲击等优点，该树脂与本发明A组份中的基体树脂AQUAPAC-8240混拼，可显著改善漆膜的柔韧度，进一步提升产品的耐化学品性。

有机硅改性苯丙乳液：广东海顺新材料科技有限公司提供的HMP-3202树脂，HMP-3202是一款硅改性苯丙乳液，因其特有的硅改性，使其耐候性优异，耐水性好。该树脂具有短路的玻璃化温度Tg，涂膜光泽度高，透明度好，耐盐雾性出色，该有机硅改性苯丙乳液与本发明A组份中的基体树脂AQUAPAC-8240、A2646等树脂的相容性好，尤其值得一提的是，该硅改性苯丙乳液的加入，可大幅度延长本发明双组份水性聚氨酯涂料的活化期(≥10h)，高效地解决双组份水性聚氨酯三防漆一次性厚涂易起泡的问题，一次性涂装不起泡的漆膜厚度≥40μm。

中和剂：二甲基乙醇胺。

分散剂：BYK-190分散剂。

润湿剂：广州赛诺环保材料有限公司提供的SN-1070抗油润湿剂，SN-1070是一种非硅聚合物型抗油剂，对消泡剂及脱模剂、底材表面油污等引致的油窝缩孔有特效，能强烈降低体系表面张力，从而提供很强的基材润湿和抗污染能力，在绝大多数污染环境里提供可靠的润湿流平效果，且不影响重涂性。

消泡剂：东阳化工(香港)有限公司提供的BYK-024消泡剂。

流平剂：TEGO Glide 450流平剂。

荧光指示剂：中山蓝海洋水性涂料有限公司自制的水性荧光指示剂，该水性荧光指示剂的制备方案：以巴斯夫新材料有限公司提供的固体荧光增白剂CBS-X为溶质，将其高速分散于水中，形成浓度为2％的均匀稳定的荧光指示液。

防霉剂：联固精细化学有限公司提供的FUNGIPO-351防霉剂。

杀菌剂：THOR英国托尔提供的水性杀菌剂ACTICIDE EW-PASTE。

硅溶胶：广东惠和硅制品有限公司提供的S-1430B，S-1430B硅溶胶的浓度(SiO₂％)为30.12％，pH值为10.05,平均粒径为13.2nm，该硅溶胶在A组份中的引用，可显著改善漆膜的耐高温性能与抗老化性能。

B组分中的原料为：

亲水性脂肪族聚异氰酸酯：是科思创聚合物(中国)有限公司提供的Bayhydur XP2655，Bayhydur XP 2655是科思创第三代磺酸盐改性的HDI三聚体，它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，具有适中的亲水性和高官能度之间的平衡，使用Bayhydur XP 2655制备而成的水性双组分聚氨酯涂料具有快干、硬化快速的特点，其漆膜最终硬度高、耐化学品性优异；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。

亲油性脂肪族异氰酸酯：是科思创聚合物(中国)有限公司提供的Desmodur N3900。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，能显著提升漆膜的耐化学品性及耐候性能等。

实施例1-5的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料的A组分及B组分用量如表1所示；

实施例1-5的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料中A组分的粘度及A组分与B组分混合时的NCO/OH的摩尔比如表2所示。

表1：实施例1-5的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料中的A组分及B组分用量表(重量份)

表2：实施例1-5的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料中A组分的粘度及A组分与B组分混合时NCO/OH的摩尔比

试验例：

将本发明实施例1-5制备得到的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料与市售单组份水性丙烯酸三防漆，进行涂装施工与性能检测。

施工底材及其表面处理。涂装底材为PCB板或LED显示屏等封装主板，板的正面与背面都需要涂装。涂装前需要清除板面污渍，并保证无尘清洁干燥。

涂装工艺：使用专门的三防漆机来进行涂装施工，涂装的层数为1-2遍；漆膜的干膜厚度，控制在30-40μm/遍；漆膜干膜的总厚度，控制为40-60μm。

漆膜养护环境的温度与干燥时间。对于用三防漆机来进行涂装的情况，烘道的温度设置为80℃，涂料湿膜通过烘道的时间设置为5分钟；漆膜从烘道出来之后，常温放置条件下干燥2小时，即可进行下一遍涂装、或者直接进行涂装工件的包装。

检验结果如表3所示。

表3：性能检测结果

由表3的测试结果可知，本发明的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料的活化期达10h以上，远远超过常规双组份水性聚氨酯涂料的活化期指标(2h)，达标三防漆机涂装所要求的活化期指标(8h)，适合于在三防漆机上推广使用；

本发明的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料制成40-60μm的漆膜后，经1000h不起泡、不剥落、无裂纹；粉化≤1级；变色≤2级。产品的防霉菌性能符合GB/T 1741-2007指标要求，检验结果合格；

本发明的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料的挥发性有机化合物(VOC)的含量均有效控制在100g/L以内，是真正健康环保的水性涂料产品；

本发明的三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料的附着力≤1级，硬度能到到H级，漆膜附着力强，漆膜硬度高，耐划伤性好，耐击穿电压、介电常数与体积电阻率等性能，均达到指标要求。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料，其特征在于：包括A组份与B组份，其中，按照重量份数计，所述A组份包括以下重量份数的原料：水性羟基丙烯酸分散体：25.0-35.0份；

阴离子型聚丙烯酸酯分散体：15.0-25.0份；

有机硅改性苯丙乳液：20.0-30.0份；

硅溶胶：3.5-6.5份；

助溶剂：3.6-7.8份；

功能助剂：0.7-2.9份；

水：6.0-15.0份；

按照重量份数计，所述B组份包括以下重量份数的原料：

脂肪族聚异氰酸酯：70.0-90.0份；

丙二醇二醋酸酯：15-25份。

2.根据权利要求1所述的一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述A组分中的-NCO官能团与所述B组份中的-OH官能团的当量摩尔比为1.1-1.3。

3.根据权利要求1所述的一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述水性羟基丙烯酸分散体的固体含量为40wt％-50wt％，基于固体份的羟基含量为3.5wt％-4.0wt％。

4.根据权利要求1所述的一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述阴离子型聚丙烯酸酯分散体的固体含量为45wt％-55wt％，基于固体份的羟基含量为3.5wt％-4.0wt％。

5.根据权利要求1所述的一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述硅溶胶中以SiO₂计的浓度为30wt％-35wt％，pH值为9-11,平均粒径为10-15nm。

6.根据权利要求1所述的一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述助溶剂由丙二醇丁醚与二丙二醇甲醚按照重量比(3.0-6.0)：(0.6-1.8)组成。

7.根据权利要求1所述的一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述功能助剂为中和剂、分散剂、润湿剂、消泡剂、流平剂、防霉剂及杀菌剂按照重量比(0.1-0.5)：(0.1-0.3)：(0.1-0.3)(0.1-0.3)：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)：(0.1-0.5)组成。

8.根据权利要求1所述的一种三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述脂肪族聚异氰酸酯由亲水性脂肪族聚异氰酸酯与亲油性脂肪族聚异氰酸酯按照重量比(30-40)：(40-50)组成。

9.一种如权利要求1至8任一项所述三防漆机涂装用双组份水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)制备A组分：将A组分的各配方混合后，分散，即得A组份；

(2)制备B组份：将B组分的各配方混合后，过滤，即得B组份；

(3)将A组分与B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.1-1.3的NCO/OH当量比进行均匀混合，静置即可。

10.如权利要求1至8任一项所述的双组份水性聚氨酯涂料在三防漆机涂装中的应用。