專利名稱：環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕面漆及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬工業(yè)防腐涂料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆及制備方法。
背景技術(shù)：
隨著環(huán)境保護(hù)的要求日益嚴(yán)格，低VOC或零VOC以及低或零HAPs (hazardous airpollution有害空氣污染物)的水性涂料的研究已成為重點(diǎn)，并且成為涂料的重要發(fā)展方向。目前國(guó)內(nèi)在鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕涂層配套體系中，面漆基本采用有機(jī)類的產(chǎn)品，有機(jī)溶劑的揮發(fā)易導(dǎo)致施工安全問題，VOC的排放影響了人類的生活環(huán)境。隨著全球環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，人們大力發(fā)展水性涂料以取代傳統(tǒng)的溶劑型涂料。目前，水性聚氨酯涂料的研發(fā)和應(yīng)用大多見于木器和家裝行業(yè)，并以清漆為主。專利CN1583913描述了一種水性雙組分聚氨酯涂料，涂層耐水、耐磨、抗劃傷，但組成物中含有一定毒性的氮丙啶。因?yàn)樗跃郯滨ネ苛系哪退?、硬度和光澤度等與溶劑型聚氨酯涂料相比還有一定的差距，使得水性聚氨酯涂料在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)領(lǐng)域至今沒有得到廣泛應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆及制備方法，主要解決現(xiàn)有水性聚氨酯涂料耐水性差、硬度和光澤度低等技術(shù)問題。它是一種耐水性好、硬度高、光澤度高且色澤豐滿的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其具有流平性好，遮蓋力強(qiáng)，附著牢固，涂層耐寒、耐熱，施工安全等優(yōu)點(diǎn)，可以被廣泛用作各行各業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的防腐面漆，例如機(jī)械設(shè)備，機(jī)車車輛，鋼結(jié)構(gòu)的機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、體育場(chǎng)館、火車站房、會(huì)展中心、商業(yè)大廈、橋梁等，有著巨大的市場(chǎng)前景。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的。—種環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，它由A、B兩組分組成；其特征在于所述的A組分是由含羥基水性樹脂乳液55-58重量份、鈦白粉27-33重量份、普藍(lán)0_2 重量份、碳黑0-3重量份、消泡劑1-2重量份、分散劑O. 5-1重量份、潤(rùn)濕劑O. 5-1重量份、 水10-17重量份組成；B組分是由固化劑80-82重量份、助溶劑18-20重量份組成；其中所述的A、B兩組分按照重量比4. 4 1的比例混合。所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的固化劑由自乳化聚異氰酸酯和疏水型聚異氰酸酯組成，其重量比為4 :1。所述固化劑為自乳化聚異氰酸酯和疏水型聚異氰酸酯，如XD-401、HDL-LV、Bayhydur 304。所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的所述含羥基水性樹脂乳液是一種用聚氨酯改性的含羥基丙烯酸乳液，如NeoCryl XK-540, Arure 2743、T-326 等。所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的消泡劑是一種憎水性固體和破泡聚硅氧烷在聚二醇中的混合物，如BYK-028、BD303、F-3等。所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的分散劑是一種帶顏料親和基團(tuán)的高分子量嵌段共聚物溶液，通過顏料的空間位阻穩(wěn)定而使顏料解絮凝，如 BYK-190、HT-5040、TEGO 700 等。所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的潤(rùn)濕劑是一種聚醚改性聚二甲基硅氧烷，如BYK-345、X-405、DC67等。所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的鈦白粉為金紅石型，如R-930、R996、R902等。所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的助溶劑為一種醚醇類高聚物，如二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇甲醚醋酸酯等。一種如上所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆的制備方法，其特征在于具體步驟是，
(1)A組分制備在1000 -1500r / min攪拌下，依次將鈦白粉、分散劑和水混合加入到含羥基水性樹脂乳液中，并加入消泡劑，將顏料分散至20微米以下，然后在300r/min— 500r / min攪拌速率下加入潤(rùn)濕劑，攪拌均勻，熟化，過濾后得到A組分；
(2)B組分制備在300r/min— 500r / min攪拌速率下將固化劑加入到助溶劑中，攪拌均勻，得到B組分；
(3)將A、B兩組分按照質(zhì)量比4.4:1的比例混合，得到環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆。所得涂料的性能如下 所得涂料的性能如下
測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果
干燥時(shí)間表干/min 60實(shí)干/h 4
貯存穩(wěn)定性[(50±2°C)/9d]無異常
抗粘連性(500g 50°C/6h)合格
抗沖擊性/ kg cm50
附著力/級(jí)0
柔韌性/ mm1
鉛筆硬度/H3
60° 光澤87.9
耐堿性(50g/L氫氧化鈉)288h無異常
耐酸性(50g/L硫酸)360h無異常
耐醇性(無水乙醇)4290h無異常
耐鹽水(3% NaCl)5520h無異常
耐中性鹽霧(5% NaCl)960h無異常。本發(fā)明研制的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，具有如同溶劑型漆膜一樣的光澤度和憎水性，有較強(qiáng)的耐酸堿性，附著力優(yōu)良，其以水作為分散介質(zhì)，無氣味、不燃不爆，貯存、運(yùn)輸和使用過程中的安全性大大提高，而且施工工具可用水直接清洗。本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵是聯(lián)合運(yùn)用自乳化多異氰酸酯和疏水性多異氰酸酯作為固化劑，促進(jìn)了環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆的化學(xué)固化；自乳化多異氰酸酯和疏水性多異氰酸酯直接參加反應(yīng)并結(jié)合在漆膜結(jié)構(gòu)中，使得研制的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯 鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆的耐水性好、硬度高、光澤度高且色澤豐滿。脂肪族或脂環(huán)族多異氰酸酯(如HDI或IPDI三聚體)與不足量的單官能度聚環(huán) 氧乙烷聚醚醇簡(jiǎn)單反應(yīng)，生成含有聚醚氨基甲酸酯非離子型乳化劑的多異氰酸酯混合物， 該類經(jīng)改性的自乳化多異氰酸酯易于用手動(dòng)攪拌乳化于水中，而不需施加高剪切力，便于 多異氰酸酯充分分散在涂料體系中。這類自乳化的多異氰酸酯與羥基丙烯酸樹脂交聯(lián)，可 以形成立體交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，所得漆膜具有較高的交聯(lián)密度和固化性能，因而光澤和硬度得以大 大提聞。脂肪族或脂環(huán)族多異氰酸酯(如HDI或IPDI三聚體)，在有丙二醇甲醚醋酸酯等 共溶劑存在的條件下，通過高剪切作用而分散在水相中形成疏水性多異氰酸酯，該類多異 氰酸酯提高了漆膜的疏水性，因而耐水性也得以大大提高。
具體實(shí)施例方式
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例1 :
按重量單位稱取下列原料含羥基水性樹脂乳液58重量份，鈦白粉33重量份，消泡劑 2重量份，分散劑1重量份，水10重量份。鈦白粉采用R-930，消泡劑采用BYK-028，分散劑 采用 BYK-190。在1000 -1500r / min攪拌下，依次將鈦白粉、分散劑和水混合加入到58重量份含 羥基水性樹脂乳液中，并加入消泡劑2重量份，將顏料分散至20微米以下，然后在300r / min-500r / min攪拌速率下加入潤(rùn)濕劑1重量份，潤(rùn)濕劑采用BYK-345。攪拌均勻，過濾后 得到A組分。在300r/min — 500r / min攪拌速率下將80重量份固化劑(自乳化聚異氰酸酯和 疏水型聚異氰酸酯的重量比為4 :1)加入到20重量份助溶劑中，攪拌均勻，得到B組分。然后把A、B兩組分按照重量比4. 4 1的比例混合并攪拌均勻，熟化15分鐘，即得 到可直接施工的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆。把該面漆刷涂或者噴涂在馬口 鐵片上，60分鐘后可以得到表干的漆膜。漆膜干燥一周后可以完全固化，測(cè)試漆膜性能
測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果
干燥時(shí)間表干/ min 60 實(shí)干/ h 4
貯存穩(wěn)定性[(50±2°C)/9d]無異常
抗粘連性(500g 50°C/6h)合格
抗沖擊性/ kg cm50
附著力/級(jí)0
柔韌性/ mm1
鉛筆硬度/H3
60° 光澤88. 7
耐堿性(50g/L氫氧化鈉)264h無異常
耐酸性(50g/L硫酸)336h無異常
耐醇性(無水乙醇)4280h無異常5280h無異常 960h無異常。
耐鹽水(3% NaCl)
耐中性鹽霧(5% NaCl)實(shí)施例2
按重量單位稱取下列原料含羥基水性樹脂乳液58重量份，鈦白粉33重量份，碳黑3 重量份，消泡劑I重量份，分散劑O. 5重量份，水17重量份。鈦白粉采用R-930，消泡劑采用 BYK-028，分散劑采用 BYK-190。在1000 -1500r / min攪拌下，依次將鈦白粉、碳黑、分散劑和水混合加入到58重量份含羥基水性樹脂乳液中，并加入消泡劑I重量份，將顏料分散至20微米以下，然后在 300r / min-500r / min攪拌速率下加入潤(rùn)濕劑O. 5重量份，潤(rùn)濕劑采用BYK-345。攪拌均勻，過濾后得到A組分。在300r/min — 500r / min攪拌速率下將82重量份固化劑(自乳化聚異氰酸酯和疏水型聚異氰酸酯的重量比為4 :1)加入到18重量份助溶劑中，攪拌均勻，得到B組分。然后把A、B兩組分按照重量比4. 4 1的比例混合并攪拌均勻，熟化15分鐘，即得到可直接施工的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，把該面漆刷涂或者噴涂在馬口鐵片上，60分鐘后可以得到表干的漆膜，漆膜干燥一周后可以完全固化，測(cè)試漆膜性能
測(cè)試項(xiàng)目測(cè)試結(jié)果
干燥時(shí)間表干/ min 60 實(shí)干/ h 4
貯存穩(wěn)定性[(50±2°C)/9d]無異常
抗粘連性(500g 50°C/6h)合格
抗沖擊性/ kg · cm50
附著力/級(jí)柔韌性/ mm 鉛筆硬度/H 60°光澤
耐堿性(50g/L氫氧化鈉)
耐酸性(50g/L硫酸)
耐醇性(無水乙醇)
耐鹽水(3% NaCl)
耐中性鹽霧(5% NaCl)實(shí)施例3
按重量單位稱取下列原料含羥基水性樹脂乳液55重量份，鈦白粉27重量份，普藍(lán)2 重量份，消泡劑I重量份，分散劑I重量份，水10重量份。鈦白粉采用R-930，消泡劑采用 BYK-028，分散劑采用 BYK-190。在1000 -1500r / min攪拌下，依次將鈦白粉、普藍(lán)、分散劑和水混合加入到55重量份含羥基水性樹脂乳液中，并加入消泡劑I重量份，將顏料分散至20微米以下，然后在 300r / min-500r / min攪拌速率下加入潤(rùn)濕劑O. 5重量份，潤(rùn)濕劑采用BYK-345。攪拌均勻，過濾后得到A組分。在300r/min — 500r / min攪拌速率下將80重量份固化劑(自乳化聚異氰酸酯和疏水型聚異氰酸酯的重量比為4 :1)加入到20重量份助溶劑中，攪拌均勻，得到B組分。
0
1 3
89
240h無異常 312h無異常 4300h無異常
5400h無異常 IOOOh無異常。
然后把A、B兩組分按照重量比4. 4 1的比例混合并攪拌均勻，熟化15分鐘，即得到可直接施工的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，把該面漆刷涂或者噴涂在馬口鐵片上，60分鐘后可以得到表干的漆膜，漆膜干燥一周后可以完全固化，測(cè)試漆膜性能
cm
測(cè)試項(xiàng)目干燥時(shí)間抗沖擊性/ kg 附著力/級(jí)柔韌性/ mm 鉛筆硬度/H 60°光澤
耐堿性(50g/L氫氧化鈉) 耐酸性(50g/L硫酸) 耐醇性(無水乙醇) 耐鹽水(3% NaCl)
耐中性鹽霧(5% NaCl)
50
測(cè)試結(jié)果表干/ min
O
60
實(shí)干/ h
I
3
91. 3
264h無異常 336h無異常 4320h無異常
5520h無異常
960h無異常。本發(fā)明的實(shí)施例中各組分還可以具有的變化已在上述發(fā)明內(nèi)容中描述，故不再贅述。綜上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。即凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本發(fā)明的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，它由A、B兩組分組成；其特征在于 所述的A組分是由含羥基水性樹脂乳液55-58重量份、鈦白粉27-33重量份、普藍(lán)0_2重量份、碳黑0-3重量份、消泡劑1-2重量份、分散劑O. 5-1重量份、潤(rùn)濕劑O. 5-1重量份、水 10-17重量份組成；B組分是由固化劑80-82重量份、助溶劑18-20重量份組成；其中所述的A、B兩組分按照重量比4. 4 :1的比例混合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的固化劑由自乳化聚異氰酸酯和疏水型聚異氰酸酯組成，其重量比為4 :1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的含羥基水性樹脂乳液是一種用聚氨酯改性的含羥基丙烯酸乳液。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的消泡劑是一種憎水性固體和破泡聚硅氧烷在聚二醇中的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的分散劑是一種帶顏料親和基團(tuán)的高分子量嵌段共聚物溶液，通過顏料的空間位阻穩(wěn)定而使顏料解絮凝。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的潤(rùn)濕劑是一種聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的鈦白粉為金紅石型。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆，其特征在于所述的助溶劑為一種醚醇類高聚物。
9.一種如權(quán)利要求I或2或3或4或5或6或7或8所述的環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆的制備方法，其特征在于具體步驟是，(1)A組分制備在1000-1500r / min攪拌下，依次將鈦白粉、分散劑和水混合加入到含羥基水性樹脂乳液中，并加入消泡劑，將顏料分散至20微米以下，然后在300r/min— 500r / min攪拌速率下加入潤(rùn)濕劑，攪拌均勻，熟化，過濾后得到A組分；(2)B組分制備在300r/min— 500r / min攪拌速率下將固化劑加入到助溶劑中，攪拌均勻，得到B組分；(3)將A、B兩組分按照質(zhì)量比4.4:1的比例混合，得到環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種環(huán)保型水性雙組分聚氨酯鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆及制備方法，該防腐面漆由A、B兩組分組成；A組分是由含羥基水性樹脂乳液55-58重量份、鈦白粉27-33重量份、普藍(lán)0-2重量份、碳黑0-3重量份、消泡劑1-2重量份、分散劑0.5-1重量份、潤(rùn)濕劑0.5-1重量份、水10-17重量份組成；B組分是由固化劑80-82重量份、助溶劑18-20重量份組成；兩組分按照重量比4.41的比例混合。它是一種耐水性好、硬度高、光澤度高且色澤豐滿的防腐面漆，具有流平性好，遮蓋力強(qiáng)，附著牢固，涂層耐酸、耐堿，施工安全等優(yōu)點(diǎn)，可被廣泛用作各行各業(yè)鋼結(jié)構(gòu)的防腐面漆，例如機(jī)械設(shè)備，機(jī)車車輛，鋼結(jié)構(gòu)的機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、體育場(chǎng)館、火車站房、會(huì)展中心、商業(yè)大廈、橋梁等，有著巨大的市場(chǎng)前景。
文檔編號(hào)C09D175/14GK102604530SQ20121007210
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者徐英, 王振華, 陸為平 申請(qǐng)人:上海門普來新材料股份有限公司