CN109096897B - 延时型脂肪族聚氨酯面漆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种包括主剂和固化剂的延时型脂肪族聚氨酯面漆，先将醋酸丁酸纤维素加入醋酸丁酯中，直至完全溶解，得到30％的醋酸丁酸纤维素溶液，再与其他组份一起加入到树脂基体中得到主剂，然后与固化剂组分配合使用制得了一种延时型脂肪族聚氨酯面漆。

Description

延时型脂肪族聚氨酯面漆

技术领域

本发明属于涂装领域，特别涉及一种延时型脂肪族聚氨酯面漆。

背景技术

脂肪族聚氨酯面漆是一种保护面层涂料，通常是双组份脂肪族聚氨酯。双组份脂肪族聚氨酯具有单组份涂料所无法比拟的优异的物理机械和耐化学性能，但是在使用过程中必须在现场进行搅拌，而且反应速度较快，一般的施工有效期约为4小时，适用期的限定限制了脂肪族聚氨酯双组份涂料的使用。

对于各种形状和不同表面处理的底材，无法精准计算用漆量，导致油漆材料的浪费。在变压器片式散热器涂装行业，由于工件是由统一型号的散热片组合在一起，片与片之间的间隙不足，无法喷涂，多采用淋涂的方式，在淋涂池上铺设塑料膜，把涂料混合液倒入池中，用内齿泵循环涂料，淋涂在散热片表面，先淋涂环氧底漆，晾干，80度30分钟低温烘烤，冷却后，再淋涂面漆。由于管道需要循环量，淋涂过程中每次都会有50-60公斤的油漆剩在淋涂池里无法使用。

现有的脂肪族聚氨酯面漆是以脂肪族聚氨酯与含羟基的丙烯酸树脂，颜料填料加以助剂，溶剂复配而成的双组份涂料，这一组成的双组份脂肪族聚氨酯涂料超过4小时就会增稠而无法使用，由于双组份涂料的适用期限定，涂装厂规定余料需放入冰箱冷藏，冰箱温度-3度到-5度，但是事实上还是无法保证涂料在有效的适用期内使用，无法保证涂装质量。

发明内容

为了延长脂肪族聚氨酯涂料的适用期，保证表干，实干，光泽，附着力，冲击性，柔韧性，流挂性能等各项指标，同时保证耐化学品性能不改变甚至有所提高，本发明提供了一种延时型脂肪族聚氨酯面漆，可以延长施工有效期至10小时，-5°冷藏12小时仍可保证漆膜性能。

本发明提供的延时型脂肪族聚氨酯面漆包括主剂和固化剂，其中，主剂按质量份数其组成为：

主剂(A剂)：

其中，羟基丙烯酸树脂固体份70％，理论羟值(固体计)：100mgKOH/g，该丙烯酸树脂与醋酸丁酸纤维素溶液体系能够保持相容稳定的状态，有益于提高施工有效期。

醋酸丁酸纤维素是用高纯度的纤维素与酸酐反应，以醋酸为溶剂，硫酸催化制得。其分子式为C₆H₇O₂OCOCH₃(OCOC₃H₇)₂,分子量为344，其为100#固含，分子链内部存有大量的微小空穴诱发应力集中吸收和耗散丙烯酸树脂和固化剂交联时所散发的能量，有益于施工有效期的延长，同时其分子链中含有少量的羟基，完全参与丙烯酸树脂的固化剂的反应，不影响涂膜的交联固化，最终形成稳固的交联网状结构。大分子量的醋酸丁酸纤维素分子链较长，一端比较容易与NCO反应，另一端则难反应，对异氰酸酯和羟基的碰撞起到了阻碍作用，理论上都能延长聚氨酯涂料的适用期，但实验发现大分子量的醋酸丁酸纤维素很难和丙烯酸树脂相容，会使漆膜表面的光泽性降低。因此，本发明选择了小分子量的醋酸丁酸纤维素，用于延长聚氨酯涂料的适用期，同时还能与羟基丙烯酸树脂更好的相容，改善成膜物的抗重溶，减少缩孔，控制流挂。但直接将纤维素酯加入到树脂溶液中会引起团聚，因此，本发明采用醋酸丁酯预先将醋酸丁酸纤维素预溶解形成一定含量的无色透明的均匀液体。

所选用的分散剂是一种含酸性颜料亲和基团高分子聚合物，(DISPERBEY 110)该材料能够充分润湿基体树脂，使颜料在基体树脂中能够充分分散，且可以稳定颜料，降低研磨料的粘度，抑制浮色发花，可以给涂料提供优异的流平和色彩的鲜映性。

固化剂(B剂)按质量分数其组成为：

脂肪族固化剂 80

醋酸丁酯(氨酯级) 20

其中，脂肪族固化剂为脂肪族异氰酸酯三聚体，固含90％，NCO值20.9％，NCO含量高，固化使用期长，且用其做涂层具有良好的耐候，抗化学试剂，耐划伤。

本发明的延时型脂肪族聚氨酯面漆还包括配漆稀释剂，用于调节粘度，按质量份数其组成为：

本发明还提供了一种延时型脂肪族聚氨酯面漆的制备方法，所述制备方法包括如下工艺步骤：

主剂(A剂)的制备工艺：

(1)配制30％的醋酸丁酸纤维素溶液

直接将醋酸丁酸纤维素加入到树脂溶液中会发生团聚，影响醋酸丁酸纤维素的作用效果，因此，本发明采用醋酸丁酯预先将醋酸丁酸纤维素预溶解形成一定含量的无色透明的均匀液体，溶解的过程中边加入醋酸丁酸纤维素边搅拌，直至完全溶解，以便能形成稳定的分散体。

按照30：70的质量比，将醋酸丁酸纤维素加入醋酸丁酯中，边加入边搅拌，直至完全溶解，得到30％的醋酸丁酸纤维素溶液。

(2)在拉缸里加入少量的配漆稀释剂，加入树脂，添加配漆稀释剂剩余部分和分散剂，高速分散至形成均匀液体，加入颜料粉继续高速搅拌均匀后，用卧式砂磨机进行研磨，研磨至细度＜20后，微调颜色，加入流平剂，消泡剂，防沉剂，紫外光吸收剂，搅拌均匀，最后缓慢加入制备好的30％的醋酸丁酸纤维素溶液。加入30％的醋酸丁酸纤维素溶液的时候需要在高速搅拌的条件下，缓慢添加，以防止絮凝，结块，直至最后完全混合均匀，再用200目滤网过滤包装得到主剂。

采用高速搅拌能够有效的分散，得到均匀的液体，最后加入醋酸丁酸纤维素可以防止高速搅拌对其结构的破坏，影响其作用效果。

(3)固化剂(B剂)的制备

按照80：20的质量比，将脂肪族固化剂与醋酸丁酯混合搅拌均匀，得到固化剂。

(4)配制面漆

在环境相对湿度不超过75％，配制过程中的原料，设备，器具，包材，人员等不接触醇类及水的情况下，将主剂和固化剂组分按照4:1-4.5:1的质量比，加入适量的配漆稀释剂充分混合搅拌均匀，300目滤网过滤包装。

有益效果：

本发明采用醋酸丁酯预先将小分子量的醋酸丁酸纤维素预溶解形成无色透明的均匀液体，然后与其他材料加入到树脂中得到A组分。由于醋酸丁酸纤维素分子链内部存有大量的微小空穴诱发应力集中吸收和耗散丙烯酸树脂和固化剂交联时所散发的能量，有益于施工有效期的延长，同时其分子链中含有少量的羟基，完全参与丙烯酸树脂的固化剂的反应，不影响涂膜的交联固化，最终形成稳固的交联网状结构。

先配制醋酸丁酸纤维素溶液有利于防止其团聚，影响作用效果，再加入到树脂的过程中，先将其他材料搅拌均匀，在搅拌的条件下，缓慢添加醋酸丁酸纤维素溶液，以防止絮凝，结块，影响其作用效果。

附图说明

图1为：醋酸丁酸纤维素添加量和施工有效期的关系曲线。

图2为：醋酸丁酸纤维素添加量和耐冲击性的关系曲线。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细的说明。

实施例1-4

延时型脂肪族聚氨酯面漆按质量份数其组成见表1：

按照30：70的质量比，将醋酸丁酸纤维素加入醋酸丁酯中，边加入边搅拌，直至完全溶解，得到30％的醋酸丁酸纤维素溶液。

表1

上述延时型脂肪族聚氨酯面漆的制备方法包括如下工艺步骤：

(1)先将醋酸丁酸纤维素用溶剂预溶成30％的均匀液体备用。

(2)在搅拌缸里加入少量配漆稀释剂，倒入树脂，添加DISPERBYK110分散剂0.5％，高速分散至形成均匀液体，加入颜料粉继续高速搅拌均匀后，用卧式砂磨机进行研磨，研磨至细度＜20后，微调颜色，加入流平剂，消泡剂，防沉剂，紫外光吸收剂，搅拌均匀，最后缓慢加入制备好的30％的醋酸丁酸纤维素溶液。加入30％的醋酸丁酸纤维素溶液的时候需要在搅拌的条件下，缓慢添加，以防止絮凝，结块。直至最后完全混合均匀，再用200目滤网过滤包装得到主剂。

(3)固化剂(B剂)的制备

按照80：20的质量比，将脂肪族固化剂与醋酸丁酯混合搅拌均匀，得到固化剂。

(4)配制面漆

在环境相对湿度不超过75％，配制过程中的原料，设备，器具，包材，人员等不接触醇类及水的情况下，将主剂和固化剂组分按照4:1-4.5:1的质量比，加入适量的配漆稀释剂充分混合搅拌均匀，300目滤网过滤包装。

用涂-4杯做粘度(温度23度)，观察适用期，适用期实验结果见图1。

从图1可见：随着醋酸丁酸纤维素用量的增加，施工有效期逐渐增长，但是大量的醋酸丁酸纤维素使漆膜***，耐冲击性可能会受到影响。

为此，在不同添加量醋酸丁酸纤维素的情况下，对漆膜的冲击进行了实验分析。冲击试验结果见图2。

从图2的结果可见：在醋酸丁酸纤维素添加到大于5％的时候漆膜的冲击有所下降。

所以由图1和图2结果得出，醋酸丁酸纤维素最佳的添加量为4-5％，在这个范围内对漆膜性能影响为零，而施工有效期可达8小时以上。

对实施例2的配方(即醋酸丁酸纤维素添加量为5％)对光泽的影响进行了实验：干膜厚度20um，结果见表2。

表2

时间	干膜光泽(％)	板面
			起始	81.5	平整光滑
4小时后制板	82.6	平整光滑
			6小时后制板	81.5	平整光滑
8小时后制板	82.3	平整光滑
			12小时后制板	81.4	平整光滑
14小时后制板	81.2	平整光滑

从表2可见，醋酸丁酸纤维素的定量添加，随着时间的推移未对漆膜光泽和板面造成影响。

其他性能测试结果见表3。

对比实施例1

将醋酸丁酸纤维素换成羟基丙烯酸树脂，即将羟基丙烯酸树脂用量调整为68，其他配比同实施例1。

对比实施例2

改变丙烯酸的羟值，其他条件不变，发现：高羟值的丙烯酸树脂与三聚体固化剂搭配使用，施工有效期略长，但是最长的超过5小时就会明显增稠，没有流动性，增加溶剂的添加量，发现板面光泽明显下降，出现明显的颗粒物。

对比实施例3

将醋酸丁酸纤维素变成高分子量的纤维素酯，其他条件不变，发现：大分子量的醋酸丁酸纤维素很难和丙烯酸树脂相容，很难形成正常的漆膜，并且漆膜表面的光泽性降低。

对比实施例4

将实施例中的纤维素酯换成磷酸来提高施工有效期，在主剂里面添加磷酸，磷酸和羟基分别与NCO反应，磷酸的反应速度较慢，但参与竞聚，从而降低了聚合物的交联反应速度，当磷酸的添加量为0.5％时，施工有效期有所延长，至6小时，在放置6小时后制板，光泽下降了30％。当添加量为0.8％时，漆膜光泽明显下降，不能满足施工要求，此外，磷酸是属于中强酸，具有刺激性，在生产的过程中有一定的安全隐患，且其实验结果也远不如添加纤维素酯有效。

经过现场实验，本发明得到的脂肪族聚氨酯面漆符合现场施工要求，这种延时型面漆已经应用于淋涂行业，有效节约了成本，减轻企业负担。

表3

Claims (5)

1.一种延时型脂肪族聚氨酯面漆，其特征在于：所述面漆包括主剂和固化剂，其中，主剂按质量份数其组成为：

羟基丙烯酸树脂 50-65

醋酸丁酸纤维素 3-8

醋酸丁酯 7-18.7

金红石钛白粉 13

中色素炭黑粉 0.5

超分散剂 0.5

消泡剂 0.5

流平剂 0.5

防沉助剂 0.5

紫外光吸收剂 1

其中，醋酸丁酸纤维素的分子量为344；醋酸丁酸纤维素占主剂总质量的4-5%；

醋酸丁酸纤维素配置成醋酸丁酸纤维素溶液使用，具体为按照30：70的质量比，将醋酸丁酸纤维素加入醋酸丁酯中，边加入边搅拌，直至完全溶解，得到30%的醋酸丁酸纤维素溶液；

固化剂按质量份数其组成为：

脂肪族异氰酸酯三聚体固化剂 80

醋酸丁酯 20；

所述羟基丙烯酸树脂固体份：70%，理论羟值：100mgKOH/g。

2.如权利要求1所述的延时型脂肪族聚氨酯面漆，其特征在于：所述超分散剂是含酸性颜料亲和基团的高分子共聚体，DISPERBYK 110。

3.如权利要求1所述的延时型脂肪族聚氨酯面漆，其特征在于：所述脂肪族异氰酸酯三聚体固化剂固含90%，NCO值20.9%。

4.如权利要求1所述的延时型脂肪族聚氨酯面漆，其特征在于：所述延时型脂肪族聚氨酯面漆还包括配漆稀释剂，按质量份数其组成为：

二甲苯 50

乙二醇丁醚 10

PMA 15

醋酸丁酯 25。

5.一种如权利要求1所述的延时型脂肪族聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下工艺步骤：

主剂的制备：

（1）配制醋酸丁酸纤维素溶液

（2）在拉缸里加入少量配漆稀释剂，加入树脂，添加分散剂，高速分散至形成均匀液体，加入颜料粉继续高速搅拌均匀后，用卧式砂磨机进行研磨，研磨至细度＜20后，微调颜色，加入流平剂，消泡剂，防沉剂，紫外光吸收剂，搅拌均匀，最后缓慢加入制备好的30%的醋酸丁酸纤维素溶液，直至最后完全混合均匀，再用200目滤网过滤包装得到主剂；

（3）固化剂的制备

按照80：20的质量比，将脂肪族固化剂与醋酸丁酯混合搅拌均匀，得到固化剂；

（4）配置面漆：在环境相对湿度不超过75%，配制过程中的原料，设备，器具，包材，人员不接触醇类及水的情况下，将主剂和固化剂组分按照4:1-4.5:1的质量比充分混合搅拌均匀，300目滤网过滤包装。

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