CN109852222A - 一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，主漆采用水性丙烯酸分散体羟基树脂拼无卤阻燃水性聚氨酯树脂作为基体树脂，添加纳米二氧化钛、纳米硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝和煅烧高岭土复配的阻燃材料，以及砂面粉与水性蜡粉；固化剂采用亲水性脂肪族聚异氰酸酯与亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二乙酸酯复配；主漆中的‑NCO官能团与固化剂中的‑OH官能团的当量摩尔比为1.2～1.3。本发明还提出该防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，本发明的漆膜具有卓越的防火阻燃性能，硬度高、耐磨性优异、耐划伤性强、耐候性好，且具有美丽的漆膜砂面效果，可广泛应用于轨道交通车辆车体、内装、底架、构架及各种配件的表面涂装。

Description

一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及水性聚氨酯涂料领域，尤其涉及一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆及其制备方法，特别是一种轨道交通车辆用防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆及其制备方法。

背景技术

随着经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，轨道交通发展飞速且已成为未来几年我国基础设施建设投资的重点领域。根据铁道部《中长期铁路网规划》，将在未来几年投入数万亿资金用于铁路及装备建设，包括2万多km新的铁路网和7000多km高速铁路网。城际铁路、地铁、轻轨也都在蓬勃发展。2020年末累计投运里程将达到7000km，2020年国内城际车线路总里程将达到15000km以上，城铁和城际车辆总需求32000多辆。

轨道交通具有运量大、速度快、安全、准点、保护环境、节约能源和用地等特点，包括高铁、动车、地铁、轻轨、有轨电车等，是我国在世界上发展最快、具有自主知识产权、核心竞争力最强的项目之一。轨道交通的快速增长将会驱动为其提供保护和装饰涂料等产业链的发展，所用涂料和涂装技术也是工业涂料中技术要求最高的种类。

目前，我国轨道交通车辆涂装所用的涂料几乎均为溶剂型。传统溶剂型涂料在使用过程中不可避免地使用了大量的有机溶剂，喷漆和烘干工序VOC排放占到整个涂装车间VOC排放的95％以上。这些有机溶剂释放到大气中，不仅对操作人员造成极大伤害，而且还会污染环境，增加施工场所发生火灾和***的危险性，造成能源和资源的浪费。

水性涂料以水为分散介质，不含有苯、甲苯、二甲苯、甲醛等机溶剂，不含游离TDI等有毒重金属，大幅度降低了VOC的排放，是对人体无害的环境友好型涂料，必将成为未来轨道交通涂料行业发展的主要方向，具有很好的市场前景，社会效益和经济效益显著。

面漆是涂装的最终涂层，它体现了轨道交通车辆最终的整体效果。因此，面漆必须兼具装饰和保护的功能，车辆在各地运行时，涂层要能够长期抵御各种恶劣的气候环境，还能够长久保持良好的外观。

发明内容

为解决轨道车辆用涂料的低碳环保、防火阻燃、综合性能优异且装饰效果美观的技术难题，本发明提供一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆及其制备方法，其漆膜具有卓越的防火阻燃性能，硬度高、耐磨性优异、耐划伤性强、耐候性好，且具有美丽的漆膜砂面效果，施工方便、健康环保，可广泛应用于轨道交通车辆车体、内装、底架、构架及各种配件的表面涂装。具体方案如下：

本发明提出一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，按质量百分比包括以下组分：

A组分

其中A组分的重量百分比之和为百分之百；

B组分

亲水性脂肪族聚异氰酸酯 35.0％～45.0％

亲油性脂肪族聚异氰酸酯 30.0％～42.0％

丙二醇二乙酸酯 18.0％～30.0％

其中B组分的质量百分比之和为百分之百；

A组分与B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行混合，即A组分中的-NCO官能团与B组份中的-OH官能团的当量摩尔比为1.2～1.3。

优选的，所述砂面粉包括粒径为8-10μm的砂面粉、粒径为27-35μm的砂面粉、粒径为65-75μm的砂面粉中的一种、两种或三种。

优选的，所述水性蜡粉为聚四氟乙烯改性微粉蜡，其粒径范围为2-30μm，分子量分布为600-6000。

优选的，所述A组分中所述的添加剂，按质量百分比包括0.2％～0.4％的消泡剂，0.3％～0.5％的分散剂，0.1％～0.3％的润湿剂，0.1％～0.3％的流平剂，0.2％～0.4％的增稠剂。

优选的，所述亲水性脂肪族异氰酸酯与亲油性脂肪族异氰酸酯的质量比为＝1：0.8～1.0。

本发明还提出一种上述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：

S1、A组份的制备

S1.1、在分散缸中按质量百分比加入水、水性丙烯酸分散体羟基树脂、无卤阻燃水性聚氨酯树脂，并进行中速分散；

S1.2、缓慢加入纳米二氧化钛、纳米硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、砂面粉和水性蜡粉，用水加入冲洗缸壁，高速分散20～50分钟至细度≤40微米即得A组分；

S2、B组分的制备

在分散缸中按重量百分比加入亲水性脂肪族聚异氰酸酯、亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二乙酸酯，中速分散20～30分钟，过滤即得B组分；

S3、水性聚氨酯面漆的制备

将步骤S1制备的A组分与步骤S2制备的B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行均匀混合，静置15min即可。

进一步地，步骤S1.1中的中速分散操作前还需加入消泡剂、分散剂和润湿剂。

进一步地，步骤S1.2中高速分散后，在中低分散转速下加入流平剂和增稠剂，中速分散20～40分钟。

进一步地，所述中速分散的速度为600～800r/min，所述中低分散的速度为400～600r/min，所述高速分散的速度为1000～1500r/min。

进一步地，步骤S1制备的A组分细度为15～40um，粘度为60～100s。

本发明的配方原理如下：

(1)本发明的A组分(主漆)以无卤阻燃水性聚氨酯分散体与含羟基官能团聚丙烯酸水性分散体为混拼羟基组份基体树脂，既充分利用了丙烯酸羟基树脂在干燥速度、耐候性、附着力、制造成本等方面的强项，又有效地发挥无卤阻燃水性聚氨酯树脂优势的柔韧性、抗冲击性、涂层高丰满度、防火阻燃、绿色环保等优势，通过配方优化，确定两种基体树脂在双组分水性聚氨酯面漆羟基组分中的最优配比，从根本上保证轨道交通车辆用水性聚氨酯面漆卓越的理化性能与防火阻燃效果。

(2)本发明的B组分(固化剂)以基于六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的亲水性脂肪族聚异氰酸酯与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为固化剂组分，通过配方优化，确定两种聚异氰酸酯在双组分水性聚氨酯工业涂料固化剂组分中的最优配比，在提高双组分水性聚氨酯涂膜的硬度、耐划伤性与附着力的同时，增强水性聚氨酯面漆的耐候性能。

(3)随着NCO/OH比例增大，即随着固化剂含量增加，涂膜硬度增大、附着力提高；而较低含量的固化剂有利于表干时间的缩短、适用期的延长以及涂膜外观的改善。综合考虑NCO/OH配比大小对各方面的影响，本发明涉及的双组分水性聚氨酯涂料产品体系中，优化NCO/OH当量比为1.2～1.3，以获得漆膜干速、硬度、耐划伤性、耐磨性以及耐化学品性、耐候的最佳平衡。

(4)本发明创造性地提出了以纳米硼酸锌阻燃剂与氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、纳米二氧化钛组成的无机纳米阻燃防火技术，成功实现防火阻燃功能提升与有毒物质限量控制的完美融合。

在传统的防火涂料中，通常使用胺类、卤素类阻燃剂。这两大类型的阻燃剂阻燃效果好,但发烟量大，易产生卤化氢等有毒有害气体。本发明产品避开了对胺类与卤素类阻燃剂的使用，创造性地提出了以纳米硼酸锌阻燃剂与氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、纳米二氧化钛等组成的无机纳米阻燃防火技术。

氢氧化镁阻燃剂系无机添加型环保阻燃剂，具有阻燃、消烟、抗滴落、填充等多重性能，热稳定性高，并具有高效的促基材成炭作用和强除酸能力。

氢氧化铝又称水和氧化铝，是一种白色弱碱性粉末，它在一定温度下分解产生大量水分，因而具有良好的阻燃性能，是一种无机环保阻燃剂。氢氧化铝还能消除有机物因燃烧而产生的熔滴和有毒气体，具有阻燃、消烟、抗熔滴三重功效。

纳米硼酸锌阻燃剂是一种新型的环保型阻燃剂，符合欧盟标准。其表面经过硅烷改性处理，白度高、分散性相容性好，代替有毒的三氧化二锑应用于阻燃体系，具有较好的独立阻燃功效，也可与氢氧化铝、氢氧化镁阻燃剂协同使用，增加涂料体系的阻燃性能。

煅烧高岭土是在一定温度条件下对高岭土进行煅烧热处理而得到，使得高岭土表面的部份或全部的羟基脱掉，从而获得了特殊的理化性能，诸如具有较好的耐火性、较高的白度与分散性等。

纳米二氧化钛具有优异的化学稳定性、热稳定性与超强的遮盖力，抗紫外线能力强，在水性涂料体系中分散性好。

本发明结合纳米硼酸锌与氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、纳米二氧化钛的特性优化各组分在配方中的百分含量，形成无机纳米阻燃防火技术效果，可成功实现防火阻燃功能的提升与有毒物质限量的有效控制。

(5)本发明创造性地将砂面粉引入到轨道交通车辆用水性聚氨酯面漆，且对各种平均粒径不同的砂面粉进行复配，并通过优化实验确认砂面粉材料的最佳剂量，获得特殊纹理手感与视觉效果、以及不同表面粗细程度的细砂纹、中砂纹或粗砂纹水性聚氨酯面漆。

通过配方优化实验，本发明研究发现，当配方中砂面粉的重量百分比为6.0％～8.0％时，可以获得最为理想的砂纹效果，同时显著提高漆膜的耐划伤性、抗磨性与漆膜表面硬度、耐热性以及耐化学品性。漆膜表面砂纹的粗细程度，则可以通过选用三种不同粒径砂面粉中的一种、两种或三种，进而调整各种砂面粉的重量百分比来获得满意的粗细砂纹效果。

(6)本发明的水性蜡粉为聚四氟乙烯改性微粉蜡，通过在水性聚氨酯面漆中的配方优化，确定最佳添加剂量，提高面漆漆膜的耐磨性、耐划伤、抗粘连性与疏水抗污性。

微粉蜡为超微细粉体，粒径范围为2-30μm，分子量分布较宽，从600-6000左右，用途广泛。这是一种聚四氟乙烯对聚乙烯蜡改性所得的高品质改性微粉蜡；通过改性，提高了聚乙烯蜡的软化点和硬度，同时克服了聚四氟乙烯蜡不易分散、价位偏高等缺点。将该改性微粉蜡引入双组份水性聚氨酯面漆，通过配方优化，确定配方中微粉蜡的最佳添加剂量为0.3％～0.5％(质量百分比)时，可最大程度地提高面漆漆膜的耐磨性、耐划伤、抗粘连性与疏水抗污性。

本发明的有益效果为：

(1)本发明产品在防火阻燃性能方面有取得重大突破，符合中华人民共和国铁道行业标准《TB/T 3237-2010动车组用内装材料阻燃技术条件》要求。其中，氧指数﹥50％，燃烧性达到A级，烟密度与烟毒性均为合格。

(2)本发明产品为健康环保的水性涂料产品，符合中华人民共和国铁道行业标准《TBT_3139-2006机车车辆空气有害物质限量》要求。本发明产品中苯、甲苯、二甲苯、游离甲苯二异氰酸酯(TDT)，以及可溶性铅、可溶性镉、可溶性铬、可溶性汞等重金属含量，均为“未检出(ND)”。

(3)本发明产品在挥发性有机化合物含量(VOC)方面，进行了严格的控制，取得重大突破。产品达到中华人民共和国国家环保保护标准《HJ 2537-2014环境标志产品技术要求水性涂料》对于VOC指标的严格要求(指标值为≤80g/L)，本发明产品VOC的检测结果≤23g/L。

(4)本发明产品具有优异的耐化学品性能，包括耐水(40±1℃，48小时)、耐3％(质量百分数)的硫酸2小时、耐2％(质量百分数)的氢氧化钠2小时、耐5％(质量百分数)的醋酸2小时、耐丁酮擦拭试验(往复擦拭50次)等实验测试之后，涂膜基本无变化，达到中国铁路总公司企业标准《Q/CR581-2017铁路客车用涂料技术条件标准》要求。

(5)本发明产品本身具有优异的耐冲击性与抗弯曲性能，较高的漆膜硬度与较强的漆膜附着力，其中耐冲击性≥50cm(依据GB/T1732-1993标准测试)，抗弯曲性能≤2mm(依据GB/T6742-2007标准测试)，漆膜硬度≥H(依据GB/T6739-2006标准测试)，附着力≤1级(依据GB/T9286-1998标准测试)。

(6)本发明产品具有突出的耐候性。依据GB/T14522-2008标准规定，进行耐人工老化加速性试验(1000小时，暴露周期类型7)，并按照GB/T1766-2008标准中装饰性涂膜综合老化性能等级进行评定，检验结果≤1级，远远优于技术要求指标(≤2级)的达标值2级。

具体实施方式

一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，按质量百分比包括以下组分：

A组分

其中A组分的重量百分比之和为百分之百。

B组分

亲水性脂肪族聚异氰酸酯 35.0％～45.0％

亲油性脂肪族聚异氰酸酯 30.0％～42.0％

丙二醇二乙酸酯 18.0％～30.0％

其中B组分的质量百分比之和为百分之百，且所述亲水性脂肪族异氰酸酯与亲油性脂肪族异氰酸酯的质量比为＝1：0.8～1.0。

A组分与B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行混合，即A组分中的-NCO官能团与B组份中的-OH官能团的当量摩尔比为1.2～1.3。

其中：

所述水性丙烯酸分散体羟基树脂选用科思创聚合物(中国)有限公司提供的A 2470作为含羟基树脂组分中的一种基体树脂。A2470是一种含羟基官能团的聚丙烯酸水性分散体，该羟基丙烯酸分散体可与脂肪族聚异氰酸酯混合使用，制成高光泽的面漆，此种涂层可室温干燥或强制干燥(例如在80℃条件下)。固化后的漆膜硬度高，且具有出色的耐溶剂性、耐水性以及耐候性。

所述无卤阻燃水性聚氨酯树脂选用泰兴市中纺助剂厂生产的PU2211无卤阻燃水性聚氨酯树脂作为含羟基树脂组分中另一种基体树脂。这是一种脂肪族阻燃型聚氨酯水性分散体，不含卤素，成膜柔韧，富有光泽，适用于玻璃钢、金属、炭纤维、塑胶、纺织品等基材的阻燃复合涂层。该聚氨酯分散体树脂成膜富有弹性，透明度好，拉伸强度高，不含APEO、甲醛和添加型的阻燃材料，不含多溴苯醚，不含重金属，符合REACH和ROHS环保标准。

本发明的实施例以A 2470聚丙烯酸水性分散体羟基树脂与PU2211无卤阻燃水性聚氨酯树脂为混拼羟基组份基体树脂，既充分利用了丙烯酸羟基树脂在干燥速度、耐候性、附着力、制造成本等方面的强项，又有效地发挥无卤阻燃水性聚氨酯树脂优势的柔韧性、抗冲击性、涂层高丰满度、防火阻燃、绿色环保等优势，从根本上确保了水性聚氨酯面漆性能的卓越性。

所述亲水性脂肪族聚异氰酸酯与亲油性脂肪族聚异氰酸酯选用科思创聚合物(中国)有限公司提供的Bayhydur XP 2655与Desmodur N 3900，作为混拼聚异氰酸酯组份。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。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，广泛用于耐候性涂料***，如汽车修补、轨道交通、塑胶制品等领域。

所述纳米硼酸锌阻燃剂、氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土和纳米二氧化钛的质量比为：(10～15)：(25～35)：(20～30)：(8～12)：(20～30)。

所述砂面粉包括粒径为8-10μm的砂面粉、粒径为27-35μm的砂面粉、粒径为65-75μm的砂面粉中的一种、两种或三种。具体为东莞市隆海新材料科技有限公司提供的3种不同细度的砂面粉3710#、377#、382#，该砂面粉是一种经特殊处理的高分子量改性蜡，可耐温度150℃以上，具有手感滑爽、不刺手、耐热、化学性质稳定、耐紫外线、耐溶剂等特点，粒径均匀，易分散，跟树脂相容性好，水性、油性均可使用。

所述水性蜡粉为聚四氟乙烯改性微粉蜡，其粒径范围为2-30μm，分子量分布为600-6000。具体为江西省龙海化工有限公司生产的2382#型优质水性蜡粉。这是一种聚四氟乙烯对聚乙烯蜡改性所得的高品质改性微粉蜡；通过改性，提高了聚乙烯蜡的软化点和硬度，同时克服了聚四氟乙烯蜡不易分散、价位偏高等缺点。

一种上述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：

S1、A组份的制备

S1.1、在分散缸中按质量百分比加入水、水性丙烯酸分散体羟基树脂、无卤阻燃水性聚氨酯树脂、消泡剂、分散剂和润湿剂，并进行中速分散，中速分散的速度为600～800r/min；

S1.2、缓慢加入纳米二氧化钛、纳米硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、砂面粉和水性蜡粉，用水加入冲洗缸壁，高速分散20～50分钟至细度≤40微米，在中低分散转速下加入流平剂、增稠剂、防腐剂和防霉剂，所述中低分散的速度为400～600r/min，之后中速分散20～40分钟，所述高速分散的速度为1000～1500r/min，取样检测成品细度与粘度，若成品细度达到15～40u m、粘度为60～100s时即得A组分。

S2、B组分的制备

在分散缸中按重量百分比加入亲水性脂肪族聚异氰酸酯、亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二乙酸酯，中速分散20～30分钟，过滤包装即得B组分。

S3、水性聚氨酯面漆的制备

将步骤S1制备的A组分与步骤S2制备的B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行均匀混合，静置15min即可。

如下结合具体实施例，对本申请方案作进一步描述：

实施例一

一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，按质量百分比包括以下组分：

A组分(主漆)

B组分(固化剂)

亲水性脂肪族聚异氰酸酯 40.0％

亲油性脂肪族聚异氰酸酯 36.0％

丙二醇二乙酸酯 24.0％

A组分(主漆)与B组分(固化剂)按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行混合，即A组分中的-NCO官能团与B组份中的-OH官能团的当量摩尔比为1.2～1.3。

一种上述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：

S1、A组份的制备

S1.1、在分散缸中按质量百分比加入水、水性丙烯酸分散体羟基树脂、无卤阻燃水性聚氨酯树脂、消泡剂、分散剂和润湿剂，并进行中速分散，中速分散的速度为600～800r/min；

S1.2、缓慢加入纳米二氧化钛、纳米硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、砂面粉和水性蜡粉，用水加入冲洗缸壁，高速分散20～50分钟至细度≤40微米，在中低分散转速下加入流平剂、增稠剂、防腐剂和防霉剂，所述中低分散的速度为400～600r/min，之后中速分散20～40分钟，所述高速分散的速度为1000～1500r/min，取样检测成品细度与粘度，若成品细度达到15～40u m、粘度为60～100s时即得A组分。

S2、B组分的制备

在分散缸中按重量百分比加入亲水性脂肪族聚异氰酸酯、亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二乙酸酯，中速分散20～30分钟，过滤包装即得B组分。

S3、水性聚氨酯面漆的制备

将步骤S1制备的A组分与步骤S2制备的B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行均匀混合，静置15min即可。

将上述制得的水性聚氨酯面进行检测，检测结果为：

1)防火阻燃性能符合中华人民共和国铁道行业标准《TB/T 3237-2010动车组用内装材料阻燃技术条件》要求,其中氧指数﹥50％，燃烧性达到A级，烟密度与烟毒性均为合格。2)产品中苯、甲苯、二甲苯、游离甲苯二异氰酸酯(TDT)，以及可溶性铅、可溶性镉、可溶性铬、可溶性汞等重金属含量，均为“未检出(ND)”。3)产品中VOC为18g/L。4)本发明产品分别经过耐水(40±1℃，48小时)、耐3％(质量百分数)的硫酸2小时、耐2％(质量百分数)的氢氧化钠2小时、耐5％(质量百分数)的醋酸2小时、耐丁酮擦拭试验(往复擦拭50次)等实验测试之后，涂膜均基本无变化。5)产品耐冲击性为53cm(依据GB/T1732-1993标准测试)，抗弯曲性能为2mm(依据GB/T6742-2007标准测试)，漆膜硬度为H(依据GB/T6739-2006标准测试)，附着力为1级(依据GB/T9286-1998标准测试)。6)产品经过人工老化加速性试验(1000小时，暴露周期类型7)，并按GB/T1766-2008标准中装饰性涂膜综合老化性能等级进行评定，检验结果为1级。

实施例二

一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，按质量百分比包括以下组分：

A组分(主漆)

B组分(固化剂)

亲水性脂肪族聚异氰酸酯 42.0％

亲油性脂肪族聚异氰酸酯 35.0％

丙二醇二乙酸酯 23.0％

A组分(主漆)与B组分(固化剂)按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行混合，即A组分中的-NCO官能团与B组份中的-OH官能团的当量摩尔比为1.2～1.3。

一种上述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：

S1、A组份的制备

S1.1、在分散缸中按质量百分比加入水、水性丙烯酸分散体羟基树脂、无卤阻燃水性聚氨酯树脂、消泡剂、分散剂和润湿剂，并进行中速分散，中速分散的速度为600～800r/min；

S1.2、缓慢加入纳米二氧化钛、纳米硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、砂面粉和水性蜡粉，用水加入冲洗缸壁，高速分散20～50分钟至细度≤40微米，在中低分散转速下加入流平剂、增稠剂、防腐剂和防霉剂，所述中低分散的速度为400～600r/min，之后中速分散20～40分钟，所述高速分散的速度为1000～1500r/min，取样检测成品细度与粘度，若成品细度达到15～40u m、粘度为60～100s时即得A组分。

S2、B组分的制备

在分散缸中按重量百分比加入亲水性脂肪族聚异氰酸酯、亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二乙酸酯，中速分散20～30分钟，过滤包装即得B组分。

S3、水性聚氨酯面漆的制备

将步骤S1制备的A组分与步骤S2制备的B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行均匀混合，静置15min即可。

将上述制得的水性聚氨酯面进行检测，检测结果为：

1)防火阻燃性能符合中华人民共和国铁道行业标准《TB/T 3237-2010动车组用内装材料阻燃技术条件》要求,其中氧指数﹥50％，燃烧性达到A级，烟密度与烟毒性均为合格。2)产品中苯、甲苯、二甲苯、游离甲苯二异氰酸酯(TDT)，以及可溶性铅、可溶性镉、可溶性铬、可溶性汞等重金属含量，均为“未检出(ND)”。3)产品中VOC为19g/L。4)本发明产品分别经过耐水(40±1℃，48小时)、耐3％(质量百分数)的硫酸2小时、耐2％(质量百分数)的氢氧化钠2小时、耐5％(质量百分数)的醋酸2小时、耐丁酮擦拭试验(往复擦拭50次)等实验测试之后，涂膜均基本无变化。5)产品耐冲击性为50cm(依据GB/T1732-1993标准测试)，抗弯曲性能为2mm(依据GB/T6742-2007标准测试)，漆膜硬度为H(依据GB/T6739-2006标准测试)，附着力为1级(依据GB/T9286-1998标准测试)。6)产品经过人工老化加速性试验(1000小时，暴露周期类型7)，并按GB/T1766-2008标准中装饰性涂膜综合老化性能等级进行评定，检验结果为1级。

实施例三

一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，按质量百分比包括以下组分：

A组分(主漆)

B组分(固化剂)

亲水性脂肪族聚异氰酸酯 38.0％

亲油性脂肪族聚异氰酸酯 38.0％

丙二醇二乙酸酯 24.0％

A组分(主漆)与B组分(固化剂)按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行混合，即A组分中的-NCO官能团与B组份中的-OH官能团的当量摩尔比为1.2～1.3。

一种上述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：

S1、A组份的制备

S1.1、在分散缸中按质量百分比加入水、水性丙烯酸分散体羟基树脂、无卤阻燃水性聚氨酯树脂、消泡剂、分散剂和润湿剂，并进行中速分散，中速分散的速度为600～800r/min；

S1.2、缓慢加入纳米二氧化钛、纳米硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、砂面粉和水性蜡粉，用水加入冲洗缸壁，高速分散20～50分钟至细度≤40微米，在中低分散转速下加入流平剂、增稠剂、防腐剂和防霉剂，所述中低分散的速度为400～600r/min，之后中速分散20～40分钟，所述高速分散的速度为1000～1500r/min，取样检测成品细度与粘度，若成品细度达到15～40u m、粘度为60～100s时即得A组分。

S2、B组分的制备

在分散缸中按重量百分比加入亲水性脂肪族聚异氰酸酯、亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二乙酸酯，中速分散20～30分钟，过滤包装即得B组分。

S3、水性聚氨酯面漆的制备

将步骤S1制备的A组分与步骤S2制备的B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行均匀混合，静置15min即可。

将上述制得的水性聚氨酯面进行检测，检测结果为：

1)防火阻燃性能符合中华人民共和国铁道行业标准《TB/T 3237-2010动车组用内装材料阻燃技术条件》要求,其中氧指数﹥50％，燃烧性达到A级，烟密度与烟毒性均为合格。2)产品中苯、甲苯、二甲苯、游离甲苯二异氰酸酯(TDT)，以及可溶性铅、可溶性镉、可溶性铬、可溶性汞等重金属含量，均为“未检出(ND)”。3)产品中VOC为20g/L。4)本发明产品分别经过耐水(40±1℃，48小时)、耐3％(质量百分数)的硫酸2小时、耐2％(质量百分数)的氢氧化钠2小时、耐5％(质量百分数)的醋酸2小时、耐丁酮擦拭试验(往复擦拭50次)等实验测试之后，涂膜均基本无变化。5)产品耐冲击性为55cm(依据GB/T1732-1993标准测试)，抗弯曲性能为2mm(依据GB/T6742-2007标准测试)，漆膜硬度为H(依据GB/T6739-2006标准测试)，附着力为0级(依据GB/T9286-1998标准测试)。6)产品经过人工老化加速性试验(1000小时，暴露周期类型7)，并按GB/T1766-2008标准中装饰性涂膜综合老化性能等级进行评定，检验结果为1级。

实施例四

一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，按质量百分比包括以下组分：

A组分(主漆)

B组分(固化剂)

亲水性脂肪族聚异氰酸酯 44.0％

亲油性脂肪族聚异氰酸酯 36.0％

丙二醇二乙酸酯 20.0％

A组分(主漆)与B组分(固化剂)按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行混合，即A组分中的-NCO官能团与B组份中的-OH官能团的当量摩尔比为1.2～1.3。

一种上述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：

S1、A组份的制备

S1.1、在分散缸中按质量百分比加入水、水性丙烯酸分散体羟基树脂、无卤阻燃水性聚氨酯树脂、消泡剂、分散剂和润湿剂，并进行中速分散，中速分散的速度为600～800r/min；

S1.2、缓慢加入纳米二氧化钛、纳米硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、砂面粉和水性蜡粉，用水加入冲洗缸壁，高速分散20～50分钟至细度≤40微米，在中低分散转速下加入流平剂、增稠剂、防腐剂和防霉剂，所述中低分散的速度为400～600r/min，之后中速分散20～40分钟，所述高速分散的速度为1000～1500r/min，取样检测成品细度与粘度，若成品细度达到15～40u m、粘度为60～100s时即得A组分。

S2、B组分的制备

在分散缸中按重量百分比加入亲水性脂肪族聚异氰酸酯、亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二乙酸酯，中速分散20～30分钟，过滤包装即得B组分。

S3、水性聚氨酯面漆的制备

将步骤S1制备的A组分与步骤S2制备的B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行均匀混合，静置15min即可。

将上述制得的水性聚氨酯面进行检测，检测结果为：

1)防火阻燃性能符合中华人民共和国铁道行业标准《TB/T 3237-2010动车组用内装材料阻燃技术条件》要求,其中氧指数﹥50％，燃烧性达到A级，烟密度与烟毒性均为合格。2)产品中苯、甲苯、二甲苯、游离甲苯二异氰酸酯(TDT)，以及可溶性铅、可溶性镉、可溶性铬、可溶性汞等重金属含量，均为“未检出(ND)”。3)产品中VOC为13g/L。4)本发明产品分别经过耐水(40±1℃，48小时)、耐3％(质量百分数)的硫酸2小时、耐2％(质量百分数)的氢氧化钠2小时、耐5％(质量百分数)的醋酸2小时、耐丁酮擦拭试验(往复擦拭50次)等实验测试之后，涂膜均基本无变化。5)产品耐冲击性为52cm(依据GB/T1732-1993标准测试)，抗弯曲性能为2mm(依据GB/T6742-2007标准测试)，漆膜硬度为2H(依据GB/T6739-2006标准测试)，附着力为1级(依据GB/T9286-1998标准测试)。6)产品经过人工老化加速性试验(1000小时，暴露周期类型7)，并按GB/T1766-2008标准中装饰性涂膜综合老化性能等级进行评定，检验结果为1级。

实施例五

一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，按质量百分比包括以下组分：A组分(主漆)

B组分(固化剂)

亲水性脂肪族聚异氰酸酯 40.0％

亲油性脂肪族聚异氰酸酯 40.0％

丙二醇二乙酸酯 20.0％

A组分(主漆)与B组分(固化剂)按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行混合，即A组分中的-NCO官能团与B组份中的-OH官能团的当量摩尔比为1.2～1.3。

一种上述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：

S1、A组份的制备

S1.1、在分散缸中按质量百分比加入水、水性丙烯酸分散体羟基树脂、无卤阻燃水性聚氨酯树脂、消泡剂、分散剂和润湿剂，并进行中速分散，中速分散的速度为600～800r/min；

S1.2、缓慢加入纳米二氧化钛、纳米硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、砂面粉和水性蜡粉，用水加入冲洗缸壁，高速分散20～50分钟至细度≤40微米，在中低分散转速下加入流平剂、增稠剂、防腐剂和防霉剂，所述中低分散的速度为400～600r/min，之后中速分散20～40分钟，所述高速分散的速度为1000～1500r/min，取样检测成品细度与粘度，若成品细度达到15～40u m、粘度为60～100s时即得A组分。

S2、B组分的制备

在分散缸中按重量百分比加入亲水性脂肪族聚异氰酸酯、亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二乙酸酯，中速分散20～30分钟，过滤包装即得B组分。

S3、水性聚氨酯面漆的制备

将步骤S1制备的A组分与步骤S2制备的B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行均匀混合，静置15min即可。

将上述制得的水性聚氨酯面进行检测，检测结果为：

1)防火阻燃性能符合中华人民共和国铁道行业标准《TB/T 3237-2010动车组用内装材料阻燃技术条件》要求,其中氧指数﹥50％，燃烧性达到A级，烟密度与烟毒性均为合格。2)产品中苯、甲苯、二甲苯、游离甲苯二异氰酸酯(TDT)，以及可溶性铅、可溶性镉、可溶性铬、可溶性汞等重金属含量，均为“未检出(ND)”。3)产品中VOC为12g/L。4)本发明产品分别经过耐水(40±1℃，48小时)、耐3％(质量百分数)的硫酸2小时、耐2％(质量百分数)的氢氧化钠2小时、耐5％(质量百分数)的醋酸2小时、耐丁酮擦拭试验(往复擦拭50次)等实验测试之后，涂膜均基本无变化。5)产品耐冲击性为56cm(依据GB/T1732-1993标准测试)，抗弯曲性能为2mm(依据GB/T6742-2007标准测试)，漆膜硬度为H(依据GB/T6739-2006标准测试)，附着力为0级(依据GB/T9286-1998标准测试)。6)产品经过人工老化加速性试验(1000小时，暴露周期类型7)，并按GB/T1766-2008标准中装饰性涂膜综合老化性能等级进行评定，检验结果为0级。

上述优选实施方式应视为本申请方案实施方式的举例说明，凡与本申请方案雷同、近似或以此为基础作出的技术推演、替换、改进等，均应视为本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，其特征在于，按质量百分比包括以下组分：

A组分

其中A组分的重量百分比之和为百分之百；

B组分

亲水性脂肪族聚异氰酸酯 35.0％～45.0％

亲油性脂肪族聚异氰酸酯 30.0％～42.0％

丙二醇二乙酸酯 18.0％～30.0％

其中B组分的质量百分比之和为百分之百；

A组分与B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行混合，即A组分中的-NCO官能团与B组份中的-OH官能团的当量摩尔比为1.2～1.3。

2.根据权利要求1所述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述砂面粉包括粒径为8-10μm的砂面粉、粒径为27-35μm的砂面粉、粒径为65-75μm的砂面粉中的一种、两种或三种。

3.根据权利要求1所述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述水性蜡粉为聚四氟乙烯改性微粉蜡，其粒径范围为2-30μm，分子量分布为600-6000。

4.根据权利要求1所述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述A组分中所述的添加剂，按质量百分比包括0.2％～0.4％的消泡剂，0.3％～0.5％的分散剂，0.1％～0.3％的润湿剂，0.1％～0.3％的流平剂，0.2％～0.4％的增稠剂。

5.根据权利要求1所述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆，其特征在于，所述亲水性脂肪族异氰酸酯与亲油性脂肪族异氰酸酯的质量比为＝1：0.8～1.0。

6.一种权利要求1-5任一项所述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、A组份的制备

S1.1、在分散缸中按质量百分比加入水、水性丙烯酸分散体羟基树脂、无卤阻燃水性聚氨酯树脂，并进行中速分散；

S1.2、缓慢加入纳米二氧化钛、纳米硼酸锌、氢氧化镁、氢氧化铝、煅烧高岭土、砂面粉和水性蜡粉，用水加入冲洗缸壁，高速分散20～50分钟至细度≤40微米即得A组分；

S2、B组分的制备

在分散缸中按重量百分比加入亲水性脂肪族聚异氰酸酯、亲油性脂肪族聚异氰酸酯、丙二醇二乙酸酯，中速分散20～30分钟，过滤即得B组分；

S3、水性聚氨酯面漆的制备

将步骤S1制备的A组分与步骤S2制备的B组分按照n(-NCO):n(-OH)＝1.2～1.3的NCO/OH当量比进行均匀混合，静置15min即可。

7.根据权利要求6所述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，步骤S1.1中的中速分散操作前还需加入消泡剂、分散剂和润湿剂。

8.根据权利要求7所述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，步骤S1.2中高速分散后，在中低分散转速下加入流平剂和增稠剂，中速分散20～40分钟。

9.根据权利要求8所述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，所述中速分散的速度为600～800r/min，所述中低分散的速度为400～600r/min，所述高速分散的速度为1000～1500r/min。

10.根据权利要求8所述的防火阻燃型砂面水性聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，步骤S1制备的A组分细度为15～40um，粘度为60～100s。