CN103555191A - 一种双组份农用机械防腐装饰面漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双组份农用机械防腐装饰面漆,本面漆包括主漆和固化剂,二者的质量比为9∶1,主漆由下列重量份的原料制成:YC-1树脂73-75、润湿分散剂0.3-0.5、有机膨润土0.2-0.4、颜料13-15、助剂0.2-0.9、金属催干剂1-2、有机锡0.1-0.2、改性填料4-6、DBE溶剂1-3、仲丁酯2-2.5混合制备而成。本发明的油漆与传统聚氨酯漆相比,该面漆涂膜丰满度高、鲜映性、抗划伤性好、毒性小、价格低,符合或超过HG/T4339-2012(其他面漆)的技术要求,是一种功能性双组份涂料。
Description
技术领域:
本发明涉及油漆领域,具体涉及一种双组份农用机械防腐装饰面漆及其制备方法。
背景技术:
传统聚氨酯漆固化后的涂膜具有优越的耐化学药品性、耐酸、碱、盐液、石油产品,因此在化工防腐、车辆、木器等领域有广泛应用。但聚氨酯漆存在价格高,有些聚氨酯漆中含有相当多的游离异氰酸酯,吸入人体有碍健康等缺陷。随着我国机械行业的发展,对农用机械涂装性价比的要求不断提高,使得传统的聚氨酯漆很难满足现代农用机械涂装的要求。本发明通过用苯乙烯对醇酸树脂加以改性,使得改性后的树脂(YC-1树脂)具有高丰满度、耐化学腐蚀、抗划伤、硬度高、易施工等特点。以此树脂为基料,选择各种颜、填料、助剂制备主漆,再以HDI缩二脲为固化剂制备的双组份农用机械防腐装饰面漆,具有涂膜丰满度高、鲜映性、抗划伤性好、硬度高、毒性小、价格低的特点。符合或超过HG/T4339-2012(其他面漆)的技术要求,可完全满足现代农用机械涂装的要求。
发明内容:
本发明提供了一种双组份农用机械防腐装饰面漆的制备方法,与传统聚氨酯漆相比,该面漆涂膜丰满度高、鲜映性、抗划伤性好、毒性小、价格低,符合或超过HG/T4339-2012(其他面漆)的技术要求,是一种功能性双组份涂料。
本发明的采用的技术方案如下:
一种双组份农用机械防腐装饰面漆,包括主漆和固化剂,二者的质量比为9:1,其特征在于,所述的主漆由下列重量份的原料制成:
YC-1树脂73-75、润湿分散剂0.3-0.5、有机膨润土0.2-0.4、颜料13-15、助剂0.2-0.9、金属催干剂1-2、有机锡0.1-0.2、改性填料4-6、DBE溶剂1-3、仲丁酯2-2.5,
所述的YC-1树脂的制备方法为:
(1)按重量份分别称取下列组份一、组份二的组分原料:
组份一的组成原料为:
季戊四醇20-40、邻苯二甲酸酐30-40、顺丁烯二酸酐3-6、反-2-丁烯酸2-5、苯甲酸4-6、不饱和脂肪酸35-45、二丁基氧化锡0.1-0.15、二甲苯42-64;
组份二的组成原料为:
硫化剂BPO0.7-1.0、苯乙烯25-30、二甲苯20-40;
(2)按配方量将组份一中的季戊四醇、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、反-2-丁烯酸、苯甲酸、不饱和脂肪酸、二丁基氧化锡、少量二甲苯加入反应釜中,关闭反应釜盖,用1-2h升温至180±2℃保持酯化2h,再用1-2h升温至200±2℃保持酯化至酸值≤20mgKOH/g,然后降温至140℃以下加入余下的二甲苯兑稀,得到基础醇酸树脂备用;
(3)按配方量将组份二中的70-80%的BPO、全部的苯乙烯加入配料罐中,混合均匀备用,将余下的二甲苯和BPO混合均匀得到混合液A,备用;
(4)将混合均匀的单体加入步骤(2)制得的基础醇酸树脂中,升温至140±2℃保持共聚2.5-3h,然后将混合液A分两次加入反应体系,间隔时间为1小时,每次保温1h,测转化率,当转化率≥98%时降温,过滤出料得YC-1树脂;
所述改性填料是通过下列方法制备而得:a.取下列重量份的原料:高岭土100-150、碳酸钙120-130、沸石10-12、纳米碳1-2、三氧化钨1-2、氧化镧2-3、薄荷精油2-3、过硼酸钠1-2、氧化铝2-3、沉淀法硫酸钡30-34、茶多酚3-4、柠檬酸三乙酯1-2、钛酸酯偶联剂TMC-TTS4-6、玉石粉1-2;
b、将高岭土、碳酸钙、沸石在450-480℃下煅烧4-5h,冷却至室温,取出后,加入3-4%的氢氧化钠溶液中研磨1-2小时,然后,加入12-15%的盐酸溶液,调节PH值为4-5,陈化10-15小时,再加氢氧化钠溶液调节研磨液pH为中性,过滤,烘干得到填料粉末;
c、将上述所得粉末与其它剩余成分混合,并以8000-10000转/分的高速分散均匀,即得。
所述的双组份农用机械防腐装饰面漆,其特征在于:所述颜料为酞菁蓝、钛白粉、淡黄色粉三种颜料物质构成,三者的重量比为4-4.2:9-10:0.1-0.3。
所述的双组份农用机械防腐装饰面漆,其特征在于:所述助剂包括消泡剂、流平剂、防结皮剂,其中消泡剂为海明斯消泡剂5500,按照重量百分比计,用量为主漆总重量的0.3-0.5%;流平剂为BYK-306,用量为主漆总重量的0.2-0.4%;防结皮剂为841,用量为主漆总重量的0.1-0.3%。
所述的双组份农用机械防腐装饰面漆,其特征在于:所述的固化剂为HDI缩二脲。
所述的双组份农用机械防腐装饰面漆,其特征在于,所述的主漆的制备方法,包括以下步骤:
(1)按配方量将YC-1树脂加入配料罐内,开启搅拌在500-800r/min加入润湿分散剂搅匀,再依次加入有机膨润土、颜、填料,再提升搅拌转速至1000-1200r/min搅拌30min,用80目筛网过滤进入砂磨机循环研磨,出口物料温度≤70℃,细度控制≤20μm;
(2)将细度研磨合格的漆浆进入兑稀罐中,开启搅拌在100-200r/min用色浆调色到符合要求,再加入流平剂、消泡剂、催干剂、防结皮剂、DBE等余下物料搅匀;
(3)搅匀后用仲丁酯调整粘度至80-100(S)/涂-4,用200目振动筛过滤、包装,即得到主漆。
本发明技术方案的确定过程:
YC-1树脂的确定
本发明中的YC-1树脂是制漆的关键材料,基础醇酸树脂结构的设计、苯乙烯改性量的确定、共聚反应温度的控制、引发剂用量、共聚方式、干燥方式,是树脂性能好坏的关键所在,有效控制能使YC-1树脂的分子量分布较窄、降低相对分子量,从而获得理想的涂膜,本发明主要通过以下途径解决。
(1)在基础醇酸树脂中,本发明选择不饱和脂肪酸,利用不饱和脂肪酸中的-C=C-,为涂膜的氧化交联干燥提供反应基团;采用顺丁烯二酸酐和反-2-丁烯酸代替部分苯酐,确保基础醇酸树脂中共轭双键数量,提高反应活性点;用苯甲酸进行调节,使基础醇酸树脂分子量分布均匀、相对分子量更低,为后期与苯乙烯共聚奠定良好的基础。
(2)苯乙烯改性量直接影响涂膜的硬度、干燥时间、抗划伤性、重涂性,通过反复试验确定苯乙烯改性重量百分比为总体系的25-30%,即可满足要求。
(3)共聚反应温度直接影响YC-1树脂的分子量分布、相对分子量的大小,通过实验确定140±2℃为最佳的共聚反应温度。
(4)引发剂的用量也影响着YC-1树脂的分子量分布、相对分子量大小,通过实验确定引发剂重量百分比为总体系的0.7-1%,可满足要求。
(5)共聚方式也同样影响着YC-1树脂的分子量分布、相对分子量大小,通过实验确定采用低聚物共聚法,可满足要求。
(6)YC-1树脂中含有-C=C-及-OH,即能氧化交联干燥,也可与-NCO交联干燥,属于双交联干燥方式,最终使涂膜形成网状体型交联结构。
2、成漆的确定
农用机械防腐装饰面漆,主要的侧重点是抗划伤性、耐候性、保光保色性好、丰满度高、鲜映性好,本发明主要通过以下途径解决。
(1)YC-1树脂具有高丰满度、耐化学腐蚀、抗划伤、硬度高、易施工等优点,因此本发明用YC-1树脂为成漆基料。
(2)选择耐光性3-4级、耐候性5-6级的颜料,可提高涂膜的抗变色性。
3、异氰酸酯及OH/NCO当量比的确定
本发明采用耐光性、耐候性好的HDI缩二脲为固化剂,该固化剂性能优于其他异氰酸酯固化剂。OH/NCO当量比对涂膜的综合性能影响很大,若固化剂过多交联密度增加,涂膜硬度高,耐磨性增强,但涂膜较脆,不耐冲击;若固化剂太少,则有-OH残留,亲水性增强,漆膜渗透性提高,同时漆膜硬度也随之降低,综合各方面的性能,并经反复实验确定以OH/NCO=1-1.2为佳。
本发明的优点
1、基础醇酸树脂中选择不饱和脂肪酸,利用不饱和脂肪酸中的-C=C-,为涂膜的氧化交联干燥提供反应基团。
2、采用顺丁烯二酸酐和反-2-丁烯酸代替部分苯酐,确保醇酸树脂中共轭双键的数量,提高反应活性点。
3、反-2-丁烯酸属于一元酸,即能提高基础醇酸树脂的反应活性,又可与苯甲酸一同调节基础醇酸树脂的分子量,使础醇酸树脂的分子量分布均匀、相对分子量更低,为后期与苯乙烯共聚奠定良好的基础。
4、利用基础醇酸树脂中醇超所保留的-OH,可与-NCO交联反应。
5、-C=C-的氧化交联干燥、-OH与-NCO的交联干燥,使得涂膜干燥方式属于双交联干燥,最终使涂膜形成网状体型交联结构,提高涂膜交联密度。
6、基础醇酸树脂中采用抗水解性、热稳定性好、降低酯化反应温度的二丁基氧化锡作为酯化催化剂,降低了酯化反应温度,降低了能耗。
7、基础醇酸树脂中采用不饱和脂肪酸,无需醇解,简化了合成工艺,缩短了生产台时,降低了能耗。
8、合成YC-1树脂所需原料都是工业品,原料易得,合成工艺简单。
9、合成YC-1树脂,将苯乙烯直接加入到基础醇酸树脂中共聚,用的是低聚物共聚法,使得共聚物分子量分布更均匀、相对分子量更低。
10、采用YC-1树脂为成膜物,提高了涂膜的丰满度、鲜映性、抗划伤性、耐候性,并且降低了成漆的生产成本。
具体实施方式
实施例1制备YC-1树脂
1、YC-1树脂配方
2、YC-1树脂制备工艺
(1)按配方量将组份一中的季戊四醇、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、反-2-丁烯酸、苯甲酸、不饱和脂肪酸、二丁基氧化锡、二甲苯(回流)加入反应釜中,关闭反应釜盖,用1-2h升温至180±2℃保持酯化2h,再用1-2h升温至200±2℃保持酯化至酸值≤20mgKOH/g(固),然后降温至140℃以下加入二甲苯①兑稀,得到基础醇酸树脂备用。
(2)按配方量将组份二中的BPO①、苯乙烯加入配料罐中,混合均匀备用。
(3)将混合均匀的单体加入基础醇酸树脂中,升温至140±2℃保持共聚2.5-3h,然后直接加入二甲苯②、BPO②的混合液进行补加,保持1h后直接加入二甲苯③、BPO③的混合液再次进行补加,保持1h后测转化率≥98%时降温,过滤出料得YC-1树脂。
实施例2制备主漆
1、主漆配方
主漆配方
序号 | 原料名称 | 规格 | 重量(kg) |
1 | YC-1树脂 | 自制 | 74 |
2 | 润湿分散剂 | BYK-ATU | 0.4 |
3 | 有机膨润土 | 801-A | 0.3 |
4 | 酞菁蓝 | BS | 4.1 |
5 | 钛白粉 | ATR-312 | 9.7 |
6 | 淡黄色粉 | 表面处理 | 0.2 |
7 | 改性填料 | 自制 | 5 |
8 | 流平剂 | BYK-306 | 0.3 |
9 | 消泡剂 | 海明斯,5500 | 0.4 |
10 | 金属催干剂 | 异辛酸钴、异辛酸 | 1 |
锰等比例复合 | |||
11 | 防结皮剂 | 841 | 0.2 |
12 | 有机锡 | 10% | 0.2 |
13 | DBE | 工业合格 | 2 |
14 | 仲丁酯 | 工业合格 | 2.2 |
主漆制备工艺
(1)按配方量将YC-1树脂加入配料罐内,开启搅拌在500-800r/min加入润湿分散剂搅匀,再依次加入有机膨润土、颜、填料,再提升搅拌转速至1000-1200r/min搅拌30min,用80目筛网过滤进入砂磨机循环研磨,出口物料温度≤70℃,细度控制≤20μm。
(2)将细度研磨合格的漆浆进入兑稀罐中,开启搅拌在100-200r/min用色浆调色到符合要求,再加入流平剂、消泡剂、催干剂防结皮剂、高沸点溶剂搅匀。(3)搅匀后用仲丁酯调整粘度至80-100(S)/涂-4,用200目振动筛过滤、包装。
其中,改性填料是通过下列方法制备而得:
a、取下列重量份的原料:高岭土130、碳酸钙125、沸石11、纳米碳1、三氧化钨2、氧化镧2.5、薄荷精油3、过硼酸钠2、氧化铝2沉淀法硫酸钡33、茶多酚3、柠檬酸三乙酯2、钛酸酯偶联剂TMC-TTS5、玉石粉1.5;
b、将高岭土、碳酸钙、沸石在450-480℃下煅烧4-5h,冷却至室温,取出后,加入3-4%的氢氧化钠溶液中研磨1-2小时,然后,加入12-15%的盐酸溶液,调节PH值为4-5,陈化10-15小时,再加氢氧化钠溶液调节研磨液pH为中性,过滤,烘干得到填料粉末;
c、将上述所得粉末与其它剩余成分混合,并以8000-10000转/分的高速分散均匀,即得。
3、固化剂配方及制备工艺
固化剂配方
序号 | 原料名称 | 规格 | 重量百分比 |
1 | HDI缩二脲 | 进口 | 100% |
固化剂制备工艺
将原包装HDI缩二脲按配比要求,用200目筛网过滤分包。
4、按主漆:固化剂=9:1配漆测试各项性能,实测结果汇总于下:
Claims (5)
1.一种双组份农用机械防腐装饰面漆,包括主漆和固化剂,二者的质量比为9:1,其特征在于,所述的主漆由下列重量份的原料制成:
YC-1树脂73-75、润湿分散剂0.3-0.5、有机膨润土0.2-0.4、颜料13-15、助剂0.2-0.9、金属催干剂1-2、有机锡0.1-0.2、改性填料4-6、DBE溶剂 1-3、仲丁酯2-2.5,
所述的YC-1树脂的制备方法为:
(1)按重量份分别称取下列组份一、组份二的组分原料 :
组份一的组成原料为:
季戊四醇 20-40、邻苯二甲酸酐30-40、顺丁烯二酸酐3-6、反-2-丁烯酸2-5、苯甲酸4-6、不饱和脂肪酸35-45、二丁基氧化锡0.1-0.15、二甲苯42-64;
组份二的组成原料为:
硫化剂BPO 0.7-1.0、苯乙烯25-30、二甲苯20-40;
(2)按配方量将组份一中的季戊四醇、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、反-2-丁烯酸、苯甲酸、不饱和脂肪酸、二丁基氧化锡、少量二甲苯加入反应釜中,关闭反应釜盖,用1-2h升温至180±2℃保持酯化2h,再用1-2h升温至200±2℃保持酯化至酸值≤20mgKOH/g,然后降温至140℃以下加入余下的二甲苯兑稀,得到基础醇酸树脂备用;
(3)按配方量将组份二中的70-80%的BPO、全部的苯乙烯加入配料罐中,混合均匀备用,将余下的二甲苯和BPO混合均匀得到混合液A,备用;
(4)将混合均匀的单体加入步骤(2)制得的基础醇酸树脂中,升温至140±2℃保持共聚2.5-3h,然后将混合液A分两次加入反应体系 ,间隔时间为1小时,每次保温 1h,测转化率,当转化率≥98%时降温,过滤出料得YC-1树脂 ;
所述改性填料是通过下列方法制备而得:a.取下列重量份的原料:高岭土100-150、碳酸钙120-130、沸石10-12、纳米碳1-2、三氧化钨1-2、氧化镧2-3、薄荷精油2-3、过硼酸钠1-2、氧化铝2-3、沉淀法硫酸钡30-34、茶多酚3-4、柠檬酸三乙酯1-2、钛酸酯偶联剂TMC-TTS 4-6、玉石粉1-2;
b、将高岭土、碳酸钙、沸石在450-480℃下煅烧4-5h,冷却至室温,取出后,加入3-4%的氢氧化钠溶液中研磨1-2小时,然后,加入12-15%的盐酸溶液,调节PH值为4-5,陈化10-15小时,再加氢氧化钠溶液调节研磨液pH为中性,过滤,烘干得到填料粉末;
c、将上述所得粉末与其它剩余成分混合,并以8000-10000转/分的高速分散均匀,即得。
2.根据权利要求1所述的双组份农用机械防腐装饰面漆,其特征在于:所述颜料为酞菁蓝、钛白粉、淡黄色粉三种颜料物质构成,三者的重量比为4-4.2:9-10:0.1-0.3。
3.根据权利要求1所述的双组份农用机械防腐装饰面漆,其特征在于:所述助剂包括消泡剂、流平剂、防结皮剂,其中消泡剂为海明斯消泡剂5500,按照重量百分比计,用量为主漆总重量的0.3-0.5%;流平剂为BYK-306,用量为主漆总重量的0.2-0.4%;防结皮剂为841,用量为主漆总重量的0.1-0.3%。
4.根据权利要求1所述的双组份农用机械防腐装饰面漆,其特征在于:所述的固化剂为HDI缩二脲。
5.根据权利要求1所述的双组份农用机械防腐装饰面漆,其特征在于,所述的主漆的制备方法,包括以下步骤:
(1)按配方量将YC-1树脂加入配料罐内,开启搅拌在500-800r/min加入润湿分散剂搅匀,再依次加入有机膨润土、颜、填料,再提升搅拌转速至1000-1200r/min搅拌30min,用80目筛网过滤进入砂磨机循环研磨,出口物料温度≤70℃,细度控制≤20μm;
(2)将细度研磨合格的漆浆进入兑稀罐中,开启搅拌在100-200 r/min用色浆调色到符合要求,再加入流平剂、消泡剂、催干剂、防结皮剂、DBE等余下物料搅匀;
(3)搅匀后用仲丁酯调整粘度至80-100(S)/涂-4,用200目振动筛过滤、包装,即得到主漆。
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