CN103351797A - 聚天门冬工业涂料及制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种聚天门冬工业涂料及其制备方法与应用，它是由主剂和固化剂组成，其中主剂与固化剂的重量份数为100：25～100：50。主剂和固化剂通过使用聚天门冬树脂配以各色颜料、分散剂、填料、消泡剂、防锈料、流平剂、防流挂助剂等材料再配合异氰酸酯、催化剂、稀释剂等制成系列天门冬工业涂料。该系列涂料可在自干或低温烘烤条件下涂于各种钢铁材质表面，一次涂装漆膜厚度在20-50μm。该涂料解决了一般工业防护涂料防腐、耐候效果差，防护时间短的缺陷，特别是在耐盐雾、耐酸、耐碱等液体介质上有明显改善。可广泛用于钢结构、钢铁材质零部件、管道、油罐等产品的涂装。

Description

聚天门冬工业涂料及制备方法与应用

技术领域

本发明属于钢铁质基材制品涂料防护技术领域，涉及聚天门冬树脂涂料，更具体的说是一种聚天门冬工业涂料及其制备方法与应用。

背景技术

从2007年到2012年中国工业漆需求产量从2007年的182万吨增加到2012年的428万吨，而我们的工业漆供应量从2007年的96.8万吨增加到2012年的234.5万吨，尽管我们的供应量有了很大的增加，但是与需求量还是有一定的距离。造成供应量远远小于需求量的原因有很大一部分是因为客户对油漆环保、漆膜性能等方面的要求不能够得到满足，客户不得不使用进口产品。由于使用进口产品给利润空间造成了很大压力，同时也大大降低了企业在国际上的竞争实力。目前，我国也越来越重视环保问题和企业国际竞争力的提高。需求量不断增加、性能需要提高、环保要求等等这些现实的情况使得我们研究一种高性能可更多满足客户要求，同时又可以符合国家对环保要求的产品就显得需要而且必要。

中国在与世界的不断接轨以及中国自身技术不断的发展过程中，涂料的水性化、高固体含量是目前涂料行业的两大发展方向。高固体含量的涂料在成本上、性能上更显现出强劲的竞争优势。在工业漆领域很多的产品目前由于防腐性和耐候性的要求使用底漆、面漆配套喷涂的方式，这主要是因为底漆有良好的防腐性但耐候性能差，必须喷涂面漆层来保证耐候性。这种配套方式使得使用厂家大大增加了人工、场地、时间等的投入，使得工件的整体成本大大增加。

本项目以高活性聚天门冬树脂为基料，以工业漆需求为目标制备出的涂料固体含量高，漆膜性能既达到很好的防腐性能又保证了优异的耐候性，有效地简化了工业漆的涂装工序达到了防腐性、耐候性的统一。面对工业漆巨大的市场需求和不断增长的应用前景，开发聚天门冬工业涂料具有实际的意义和广阔的市场空间。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有工业涂料防腐性和耐候性不能统一的缺点与不足，提供了一种聚天门冬工业涂料，该涂料由主剂和固化剂组成，其中主剂与固化剂的重量份数为100：25～100：50。优选的重量份数为100：40-50。

特别优选的重量份数为100：40。

特别优选的重量份数为100：50。

特别优选的重量份数为100：25。

本发明所述的主剂、固化剂包括下列重量份数的原料：

主剂：

聚天门冬树脂                       30-75

颜料                                     3-50

分散剂                                   1.5-3

流平剂                                   0.1-1

抗流挂助剂                            1-4

防锈料                                   6-14

消泡剂                                   0.1-1

填料                                     3-35

溶剂                                     2-8

固化剂：

异氰酸酯树脂                       30-60

催化剂                                   0.3-3

溶剂                                     10-30。

本发明所述的聚天门冬工业涂料主剂中的溶剂，包括：甲乙酮、醋酸丁酯、乙二醇丁醚、甲基异丁基甲酮、醋酸正丙酯、正丁醇、异丙醇、二甲苯、异氟尔酮、150#芳烃、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、环己酮等，优选：醋酸丁酯、异氟尔酮、二甲苯、甲乙酮。优选主剂的溶剂为下列重量份数的原料：

醋酸丁酯                                 0.3-3

异氟尔酮                                 0.1-1

甲乙酮                                     0.1-1

二甲苯                                     0.3-3

本发明所述的颜料为MA100、200#、特黑6#、钛白706、钛白595、 高色素酞菁蓝等等，优选特黑MA100、钛白706等。

流平剂为：BYK-388聚酯改性硅氧烷、BYK-320聚酯改性硅氧烷、deggusa1484聚丙烯酸脂、EFKA3777聚丙烯酸脂或EFKA3239聚硅氧烷，优选：EFKA3239聚硅氧烷。

防锈料为：锶黄、三聚磷酸铝、磷酸锌，优选：磷酸锌。

抗流挂助剂为：BYK-410改性脲、NAD-12纳米级改性脲、BYK-430改性脲，优选：BYK-430改性脲。

填料为：轻质碳酸钙、重质碳酸钙、重晶石粉、滑石粉、沉淀硫酸钡或白珠粉；优选：轻质碳酸钙、滑石粉。

消泡剂为：P-420消泡剂、OX-60消泡剂、EFKA-2020消泡剂、BYK-142消泡剂或5800F消泡剂，优选：P-420消泡剂。

分散剂为： BYK-163分散剂、BYK-110分散剂、BYK-161分散剂、ANT204分散剂或ATU湿润剂，优选：BYK-161分散剂。

本发明所述的聚天门冬工业涂料固化剂中的溶剂，包括：醋酸丁酯、二甲苯、醋酸正丙酯、甲基异丁基甲酮、正丁醇、乙二醇丁醚、碳酸二甲酯、甲乙酮、丙二醇甲醚、环己酮等，优选：二甲苯、醋酸丁酯、碳酸二甲酯。

其中优选固化剂中的溶剂为下列重量份数的原料：

二甲苯                                    10-30

醋酸丁酯                                 10-30

碳酸二甲酯                               5-10

固化剂的异氰酸酯树脂为：异氰酸酯3400、异氰酸酯103P、异氰酸酯KL50或异氰酸酯750，优选：异氰酸酯103P。

催化剂为：二月桂酸二丁基锡、磺酸锌或磺酸钠，优选:二月桂酸二丁基锡。

本发明所述聚天门冬工业涂料的制备方法，包括如下步骤：

1、主剂制备

（1）配料、研磨：将上述重量份数的聚天门冬基料树脂、分散剂、颜料、填料、防锈料、消泡剂，混合搅拌均匀，研磨至细度到20-35μm.

（2）调漆：在600-1000转/分匀速搅拌下缓慢加入消泡剂、溶剂、流平剂、防流挂助剂，搅拌并调漆到整体均匀，用涂-4杯于23℃测定涂料粘度为60-100秒，固体含量为50-75%，过滤包装；

2、固化剂制备：将上述重量份数的异氰酸酯树脂、催化剂、溶剂，混合搅拌均匀，过滤包装；

3、聚天门冬工业涂料配比：使用时将分别包装的主剂与固化剂以100：25～100：50的重量份数比混合并加入稀释剂搅拌均匀，即可进行喷涂施工。

本发明进一步公开了聚天门冬工业涂料在制备钢铁质零部件、钢结构、油罐、钢铁材质箱体等材质的涂装中应用。其中的钢铁材质箱体包括：贮水箱、集装箱等等。

本发明通过使用聚天门冬树脂,利用其自身特有的固体含量高、粘度低、防腐能力强、耐候性好等特性，使漆膜具有很好的长效防腐性能和优异的耐候性，涂料具有高固体低粘度的特性保证了良好的施工性能和极佳的漆膜外观，解决了在钢铁质零部件、贮水箱等工件需要防腐性能、耐候性俱佳的统一，简化了生产工艺、降低了生产成本、增强了产品的竞争力。

本发明的聚天门冬工业涂料，通过防锈料的加入增强了漆膜对钢铁质基材的防腐性。

本发明的聚天门冬工业涂料，通过对不同填料的研究配合调整使用比例使漆膜饱满、柔和、平整并且容易打磨。

本发明的聚天门冬工业涂料，通过对分散剂、消泡剂、流平剂、防流挂助剂的合理配合解决了薄涂、厚涂漆膜流挂和漆膜外观的矛盾。

本发明的聚天门冬工业涂料，通过对异氰酸酯和催化剂及溶剂的合理配合解决了漆膜外观、容易起泡等问题。

本发明的聚天门冬工业涂料，用以上聚天门冬树脂配以颜料、填料、防锈料、分散剂、消泡剂、流平剂、防流挂助剂等材料再配合异氰酸酯固化剂、催化剂等制成“聚天门冬工业涂料”，可在自干或低温烘烤条件下，涂于各种钢铁材质基材表面，一次涂装漆膜厚度在20-100μm 调节，漆膜干燥迅速、表面平整、不起泡、不流挂，具有优异的理化性能，对钢铁材质制品起到极佳的保护、装饰作用。

本发明制备的聚天门冬工业涂料（实施例1-3）检测的各项指标如下：

1、性能指标:

原漆粘度（涂-4杯、23℃）60-100s

固体含量： 50-75%

固化：表干：≤ 4h

实干： ≤24h

流挂性 ： ≥30μm

涂层外观：平整光滑

附着力：（划格法）mm ≤1

硬度： ≥2H

柔韧性： 不大于1 mm

耐冷冻性：（-5℃，3个循环）  漆膜不开裂、不脱落。     耐盐雾：720h，不起泡、不生锈。

耐硫酸(0.05mol/L):24h，不起泡、不生锈。

耐氢氧化钠(0.1mol/L):4h，不起泡、不生锈。

耐汽油（93#）：8h，不起泡、不变色。

耐机油（SF 10W/30）：48h，不起泡、不变色。

耐人工老化：1400h，不起泡、不生锈。

2、产品特性：

本发明的“聚天门冬工业涂料”具有如下优异特性：

（1）防腐性：该产品防腐性能优异，具有很高的性价比。

（2）表干快；涂装漆膜厚度30-40μm（干膜），在30-40℃条件下表干小于15min。

（3）实干快：漆膜30-40μm（干膜），3h硬度可以达到铅笔HB以上硬度。

（4）施工性：该产品的干燥情况可以调节，推荐使用双管路喷涂设备，各组份分别调制不影响各自存放和再使用，调漆简单，喷涂速度快。

（5）耐磨损性：该产品具有优良的耐磨性能，可以长期保持工件防护。

（6）抗划伤性：该产品抗划伤性优异，在使用过程中不因轻度摩擦使漆膜表面产生划痕。

本发明的聚天门冬工业涂料与现有的涂料相比所具有的积极效果在于：

1、本发明的聚天门冬工业涂料，其首次将聚天门冬基料引入到工业漆体系，产品性能优异，开辟了工业漆领域的新方向。该产品满足国内钢铁材质基材防腐、耐候涂装使用要求；解决了在自干或低温烘烤条件下施工，同时对表干速率和实干要求快速的要求；解决了厚涂漆膜容易产生气泡的难题；达到了防腐性能和耐候性能的有效统一；产品不含重金属、VOC含量低，符合环保要求。

2、产品用途：“聚天门冬工业涂料”主要用于钢铁材质基材领域如：钢结构、零部件、贮罐等产品的涂装。

具体实施方式

为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。以下结合较佳实施例，对本发明做进一步的描述。

特别加以说明的是：聚天门冬树脂有市售；BYK-163、BYK-388、BYK-142、EFKA3777、deggusal1484等助剂，其中BYK代表毕克公司、EFKA代表埃夫卡公司、deggusa代表德固萨公司。制备本发明的化学试剂：例如颜料、分散剂、流平剂、抗流挂助剂、防锈、消泡剂、填料、溶剂、异氰酸酯树脂 、催化剂、溶剂等均可以从市场上买到。本发明所指的份数可以是克，公斤或吨，主要以生产的实际需要加以选定。

实施例1    

主要原料配比：主剂：固化剂=100份：25份。

其中：

主剂：

聚天门冬树脂                                40份

颜料（200#）                                17.6份

流平剂(BYK-388 )                           0.6份

分散剂（BYK-163）                     1.5份

防锈料（磷酸锌 ）                        12份

抗流挂助剂(BYK-430 )                   1份

消泡剂 （OX-60）                         0.3份

填料（ 轻钙  ）                             20份

溶剂                                                7份

其中的主剂溶剂配比为：

醋酸丁酯                                    3.0份

异氟尔酮                                    0.5份

甲乙酮                                      0.5份

二甲苯                                      3.0份

固化剂：

异氰酸酯树脂（异氰酸酯103P）            14份

催化剂（二月桂酸二丁基锡）               0.3份

溶剂                                                       10.7份

其中固化剂中的溶剂配比为: 

二甲苯                                                    4.6份

醋酸丁酯                                                4.6份

碳酸二甲酯                                             1.5份。

实施例2

主要原料配比：主剂：固化剂=100份：50份。

其中：

主剂：

聚天门冬树脂                                   55份

颜料（6#）                                      4份

流平剂(EFKA3239 )                           0.3份

分散剂（ANT-204）                           3份

防锈料（锶黄）                               8份

抗流挂助剂(BYK-410 )                      2份

消泡剂 （P-420）                            0.7份

填料（滑石粉）                              25份

溶剂                                                2份

其中主剂的溶剂为：

醋酸丁酯                                    0.8份

异氟尔酮                                    0.2份

甲乙酮                                      0.2份

二甲苯                                      0.8份

固化剂：

异氰酸酯树脂（异氰酸酯750）  30份

催化剂（磺酸钠）                            1份

溶剂                                               19份

其中的溶剂为: 

二甲苯                                           8.25份

醋酸丁酯                                      8.25份

碳酸二甲酯                                   2.50份。

实施例3

主要原料配比：主剂：固化剂=100份：40份

主剂：

聚天门冬树脂                                       30份

颜料（钛白706）                                  45份

流平剂（EFKA3239）                           0.2份

分散剂（BYK-161）                          4.5份

防锈料（磷酸锌）                             10份

抗流挂助剂(BYK-430)                        1.5份

消泡剂 （BYK-142）                         0.3份

溶剂                                                      8.5份

其中主剂的溶剂配比为：

醋酸丁酯                                   3.4份

异氟尔酮                                   0.85份

甲乙酮                                     0.85份

二甲苯                                     3.4份

固化剂：

异氰酸酯树脂（异氰酸酯KL50）     18份

催化剂（磺酸锌）                                 1份

溶剂                                                      21份

其中的溶剂配比为: 

二甲苯                                                   8.8份

醋酸丁酯                                                8.8份

碳酸二甲酯                                             3.4份。

实施例1-3聚天门冬工业涂料的制备方法，包括如下步骤：

1、主剂制备

（1）配料、研磨：将上述重量份数的树脂、分散剂、颜料、填料、防锈料、消泡剂，混合搅拌均匀，研磨至20-35μm，优选20μm.

（2）调漆：在600-1000转/分匀速搅拌下缓慢加入消泡剂、溶剂、流平剂、防流挂助剂，搅拌并调漆到整体均匀，用涂-4杯于23℃测定涂料粘度为60-100秒，固体含量为50-75%，过滤包装；

2、固化剂制备：将上述重量份数的异氰酸酯树脂、催化剂、溶剂，混合搅拌均匀，过滤包装；

3、聚天门冬工业涂料配比：使用时将分别包装的主剂与固化剂以100：25～100：50的重量份数比混合并加入稀释剂搅拌均匀，即可进行喷涂施工。

 

实施例4（实际使用的对比试验）

常规的复合涂层用于钢结构方面的例子：

方法：常规钢结构喷涂采用环氧防腐底漆+聚氨面漆的复合涂层对钢结构进行保护，达到防腐、耐候的目的。

步骤：1. 对钢结构基材进行除油、除锈、喷砂处理并用高压空气吹扫基材表面，除去灰尘等污物。

2. 将环氧防腐底漆主剂与固化剂按比例配合好，添加稀释剂调节施工粘度，熟化20分钟后，使用空气喷涂方法进行喷涂。底漆涂膜自然干燥24小时，使漆膜完全硬化。

3.将聚氨面漆的主剂与固化剂按比例配合好，添加稀释剂调节施工粘度，待熟化20分钟后，使用空气喷涂方法进行喷涂。面漆涂膜自然干燥48小时，使漆膜完全硬化。

4. 复合涂层完全干燥后进行涂膜性能测试。

测试结果：复合涂层平面厚度60μm，立面漆膜厚度50μm，其结果漆膜外观比较丰满、平整；附着力（划格法）mm ≤2；硬度：≥HB；柔韧性：≤2 mm  ；耐冷冻性：（-5℃，1个循环）漆膜不开裂、不脱落；耐盐雾性：（5%盐水）240小时，不起泡、不生锈；耐硫酸(0.05mol/L):24h，不起泡、不生锈；耐氢氧化钠(0.1mol/L):4h，不起泡、不生锈；耐汽油（93#）：8h，不起泡、不变色；耐机油（SF 10W/30）：48h，不起泡，不变色；耐人工老化240h，不起泡、不生锈。

 

本发明制备的聚天门冬工业涂料用在钢结构方面的例子：

方法：聚天门冬工业涂料采用单涂层防护的方式，达到防护和耐候的目的。

步骤：1. 对钢结构基材进行除油、除锈、喷砂处理并用高压空气吹扫基材表面，除去灰尘等污物。

  2.将实施例1-3制备的聚天门冬工业涂料分别包装的主剂与固化剂以100：40的重量份数比进行配比并调节施工粘度，即可进行喷涂施工，使用双管路或空气喷涂机将聚天门冬工业涂料直接喷涂于基材处理好的钢铁材质钢结构上。漆膜干燥48小时使漆膜完全硬化。

 3. 聚天门冬工业涂料涂层完全干燥后进行涂膜性能测试。

测试结果：单涂层聚天门冬工业涂料平面漆膜厚度30μm，立面漆膜厚度25μm，其结果漆膜外观丰满、平整；附着力（划格法）mm ≤1；硬度：≥2H；柔韧性：≤1 mm  ；耐冷冻性：（-5℃，3个循环）漆膜不开裂、不脱落；耐盐雾性：（5%盐水）720小时，不起泡、不生锈；耐硫酸(0.05mol/L):10天，不起泡、不生锈；耐氢氧化钠(0.1mol/L):15天，不起泡、不生锈；耐汽油（93#）：20天，不起泡、不变色；耐机油（SF 10W/30）：20天，不起泡，不变色；耐人工老化1400h，不起泡、不生锈。

对比结果说明：

（1）聚天门冬工业涂料采用单涂层喷涂，较普通复合涂层防护减少了底漆的使用，节省了施工人员和施工时间，施工简单、简化了施工工艺。

（2）聚天门冬工业涂料节省产品用量，减少对环境的危害，为用户节约投资，增强产品的市场竞争力。

（3）聚天门冬工业涂料干燥迅速且不存在复合涂层施工需要等待底漆层干燥的情况，所以达到了产品的快速完成，不占用场地、生产频率大幅提高。

（4）聚天门冬工业涂料的涂层物理、化学性能优异，较普通复合涂层性能有明显优势。

尽管本发明结合它的专门的实施例已做了详细的描述，但是很明显对本技术领域的熟练人来说仍能做出各种各样的变化和改进，都不会偏离本发明的精神实质和保护范围。

Claims (9)

1.一种聚天门冬工业涂料，其特征在于该涂料由主剂和固化剂组成，其中主剂与固化剂的重量份数为100：25～50；其中主剂与固化剂为下列重量份数的原料：

主剂：

聚天门冬树脂                     40-75

颜料                                     3-25

分散剂                                 1.5-3

流平剂                                 0.1-1

抗流挂助剂                          1-4

防锈料                                  6-14

消泡剂                                  0.1-1

填料                                     3-35

溶剂                                     2-8

固化剂：

异氰酸酯树脂                      30-60

催化剂                                   0.3-3

溶剂                                     10-30。

2.权利要求1所述的聚天门冬工业涂料，其中颜料为MA100、200#、特黑6#、钛白706、钛白595或高色素酞菁蓝；防锈料为锶黄、三聚磷酸铝或磷酸锌；填料为轻质碳酸钙、重质碳酸钙、重晶石粉、滑石粉、沉淀硫酸钡或白珠粉。

3.权利要求1所述的聚天门冬工业涂料，其中流平剂为：deggusa1484、EFKA3777、BYK-388、 BYK-320或EFKA3239；抗流挂助剂为NAD-12、BYK-410或BYK-430；消泡剂为：P-420、OX-60、EFKA-2020、BYK-142或5800F；分散剂为BYK-163、BYK-110、BYK-161、ANT204或ATU。

4.权利要求1所述的涂料，其中主剂中的溶剂为下列重量份数的原料： 

醋酸丁酯                                 0.3-3

异氟尔酮                                 0.1-1

甲乙酮                                   0.1-1

二甲苯                                   0.3-3。

5.权利要求1所述聚天门冬工业涂料，其中固化剂的异氰酸酯树脂为：异氰酸酯3400、异氰酸酯103P、异氰酸酯KL50或异氰酸酯750；催化剂为：二丁基锡、磺酸锌或磺酸钠。

6.权利要求1所述的聚天门冬工业涂料，其中固化剂中的溶剂为下列重量份数的原料： 

二甲苯                                       10-30

醋酸丁酯                                    10-30

碳酸二甲酯                                  5-10。

7.一种制备权利要求1-6任一项所述聚天门冬工业涂料的制备方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）主剂制备：

A、配料、研磨：将上述重量份数的聚天门冬基料树脂、分散剂、消泡剂、颜料、填料、防锈料依次混合后搅拌均匀，研磨至20-35μm；

B、调漆：在600-1000转/分匀速搅拌下缓慢加入溶剂、流平剂、防流挂助剂、消泡剂，充分搅拌并调节均匀，用涂-4杯于23℃测定涂料粘度为60-100秒，固体含量为50-75%，过滤包装；

（2）固化剂制备：将上述重量份数的异氰酸酯树脂、催化剂、溶剂，混合搅拌均匀，过滤包装；

（3）聚天门冬工业涂料的配比：使用时将分别包装的主剂与固化剂以100：25～100：50的重量份数比混合并添加稀释剂搅拌均匀，调节粘度到施工粘度后，即可进行工件的喷涂施工。

8.权利要求1-7任一项所述聚天门冬工业涂料在制备钢铁质零部件、钢结构、油罐、管道、钢铁质箱体产品涂装中的应用。

9.权利要求8所述应用，其中的钢铁质箱体为：贮水箱或集装箱类似基材。