本發(fā)明涉及一種可用于重防腐領(lǐng)域的高耐候高豐滿度聚氨酯面漆。
背景技術(shù):
1、聚氨酯涂料具有優(yōu)良的附著力、耐化學品性、裝飾性及耐磨性,是一種新型、高檔耐用的合成樹脂涂料。聚氨酯涂料與環(huán)氧底漆的配合使用可以成為重防腐涂裝體系,其卓越的綜合性能使其在防腐工程中得到廣泛的應用。其中,丙烯酸聚氨酯面漆具有較好的耐候性和裝飾性,但是在高溫高濕環(huán)境下失光較快、在常溫下經(jīng)過磨損也比較容易失去光澤;耐化學品性和附著力不如聚酯聚氨酯面漆好;聚酯聚氨酯面漆同樣具有光亮和豐滿的優(yōu)點,但是耐候性不佳且干燥速度慢;聚酯樹脂和丙烯酸樹脂混拼后制備聚氨酯面漆結(jié)合了兩者優(yōu)異性能,但是會存在相容性問題,導致涂料狀態(tài)不穩(wěn)定,存在分層的風險。而實際應用中還存在工件搬運磨損問題,這使得聚氨酯面漆需要優(yōu)異的耐磨、耐候性能和高豐滿度,避免此類情況的發(fā)生。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種硬度高、機械強度高、耐候性優(yōu)異的高耐候高豐滿度聚氨酯面漆及其制備方法。
2、一種高耐候高豐滿度聚氨酯面漆:所述雙組分聚氨酯面漆包括甲組分、乙組分;按重量份
3、
4、
5、上述甲組分重量份之和為100份,乙組分重量份之和為100份,甲組分和乙組分分別按5-8:1。
6、通過投料、攪拌、研磨、過濾的工藝制得固體分≥70%,黏度90-100s(iso6號杯,23℃)的甲組分;通過分散制得乙組分,然后按比例均勻混合制得最終產(chǎn)品。
7、作為優(yōu)選,所述分散劑為byk-110、efka-4608、efka-4060中的一種;
8、作為優(yōu)選,所述顏料為鈦白粉、碳黑、氧化鐵紅、氧化鐵黃中的一種或多種;
9、作為優(yōu)選,所述防沉劑為膨潤土粉、氣相二氧化硅和蠟漿中的一種或多種;
10、作為優(yōu)選,所述消泡劑為byk-077、byk-057、efka-2018中的一種;
11、作為優(yōu)選,所述紫外線吸收劑為uv531、uv326中的一種;
12、作為優(yōu)選,所述光穩(wěn)定劑為tinuvin?292、tinuvin?400中的一種;
13、作為優(yōu)選,所述流平劑為byk-310、byk-306、efka-3033中的一種;
14、上述所述的丙烯酸改性聚酯樹脂,按重量份計,由如下組分制備得到:
15、在裝有攪拌裝置、回流冷凝裝置、滴加裝置、控溫裝置和抽真空裝置的反應器中加入7-15份新戊二醇、5-9份甲基丙二醇、2-6份順丁烯二酸酐、15-25份己二酸、1-3份1,4-環(huán)己烷二甲酸、1-5份1,4-環(huán)己烷二甲醇、0.05-1份抗氧化劑和0.05-1份催化劑,升溫至125℃±5℃,保溫1h后,再升溫至180℃±5℃保溫1h,再升至205℃±5℃保溫1h,加入二甲苯升溫至220℃±5℃回流至酸值小于10mgkoh/g后,加入30-40份溶劑攪拌均勻,降溫至125℃±5℃滴加由2-6份甲基丙烯酸甲酯、1-5份甲基丙烯酸異冰片酯、1-5份叔碳酸乙烯酯、1-5份丙烯酸羥丙酯、1-5份丙烯酸丁酯、1-5份甲基丙烯酸丁酯、0.01-0.2份引發(fā)劑、0.01-0.5份促進劑和1-5份溶劑配制的混合單體,滴加時間為2h-3h,滴完保溫1h,補加0.01-0.02份引發(fā)劑,保溫反應1h,再補加0.01-0.02份引發(fā)劑,保溫1h,降至常溫后備用。各組分重量份之和為100份。
16、作為優(yōu)選,所述催化劑為氧化亞錫、辛酸亞錫、單丁基氧化錫中的一種或多種;
17、作為優(yōu)選,所述引發(fā)劑為二叔戊基過氧化物、二特戊基過氧化物和過氧化苯甲酸叔丁酯中的一種或多種;
18、作為優(yōu)選,所述促進劑為二甲亞砜和二甲基乙酰胺中的一種;
19、作為優(yōu)選,所述丙烯酸樹脂原料組成與不飽和聚酯原料組成的質(zhì)量比為(0.4~06):1;
20、上述所述的有機硅改性聚酯樹脂,按重量份計,由如下組分制備得到:
21、在裝有攪拌裝置、回流冷凝裝置、滴加裝置、控溫裝置和抽真空裝置的反應器中加入7-15份甲基丙二醇、18-25份己二酸、18-22份1,4-環(huán)己烷二甲酸、4-8份1,4-環(huán)己烷二甲醇、0.05-1份抗氧化劑和0.05-1份催化劑,升溫至150℃±5℃,保溫1h后,再升溫至180℃±5℃保溫1h,再升至205℃±5℃保溫至清后,降溫至150℃±5℃加入4-8份三羥甲基丙烷和5-8份有機硅單體后升溫至205℃±5℃保溫1h,加入回流溶劑二甲苯后升溫至220℃±5℃回流至酸值小于8mgkoh/g后,加入30-40份混合溶劑,攪拌均勻,降至常溫后備用;各組分重量份之和為100份。
22、作為優(yōu)選,所述抗氧化劑為2,6-二叔丁基酚、亞磷酸、亞磷酸三苯酯中的一種或多種
23、作為優(yōu)選,所述催化劑為氧化亞錫、辛酸亞錫、單丁基氧化錫中的一種或多種;
24、有機硅樹脂為帶有雙羥基封端的有機硅預聚體silmer?oh?di-50;
25、作為優(yōu)選,所述溶劑為芳烴溶劑、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯中的一種或多種;
26、上述所述的硅烷改性納米氧化鋁,按以下方式制得:將納米al2o3放入400℃馬弗爐中高溫煅燒3h-5h,冷卻至室溫,然后在(5-10)份煅燒后的納米al2o3中加入70-85份二甲苯溶液,超聲40min-50min,將溶液轉(zhuǎn)移至帶有攪拌裝置、滴加裝置和控溫裝置的三口燒瓶中,加入,緩慢滴加1-5份硅烷偶聯(lián)劑,滴完,升溫至60℃-70℃,反應6h-10h;反應結(jié)束后,依次經(jīng)過冷卻、抽濾、干燥,得到硅烷改性納米氧化鋁。
27、所述硅烷偶聯(lián)劑為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和三乙氧基乙烯基硅烷中的一中或多種。
28、本發(fā)明的核心部分是:
29、一、選擇兩端帶有羥基基團的有機硅樹脂與有機酸進行酯化反應形成有機硅改性聚酯聚合物,在聚酯樹脂主鏈上引入c-o-si、si-o-si、si-c鍵,提升了樹脂的熱氧化穩(wěn)定性、耐候性、耐劃、耐磨性和力學性能。有機硅改性聚酯采取兩步法,先合成線性短鏈聚酯,然后在投入三羥甲基丙烷和有機硅樹脂,引入有機硅樹脂和形成支鏈結(jié)構(gòu)。高溫和體系中的水有利于抑制了有機硅樹脂的自聚,同時有大量的裸露羧酸基團能快速和有機硅樹脂發(fā)生酯化反應;
30、二、采取共聚接枝的方式先合成羥基型不飽和聚酯,然后將丙烯酸類單體與其進行自由基聚合,在側(cè)鏈上引入丙烯酸類單體有效抑制了聚酯大分子中的酯基的水解。得到具有光澤高、附著力強、豐滿度高、耐沖擊性優(yōu)良、保光保色性好、耐候性優(yōu)良、硬度好與耐腐蝕性強的丙烯酸酯/聚酯共聚物。這種方式不僅解決了兩者相容性的問題,且兼具了兩者的優(yōu)異性能;
31、三、結(jié)合有機硅樹脂、聚酯樹脂和丙烯酸樹脂三者的優(yōu)點,制備出豐滿度高,抗劃傷能力強、耐候性好的漆膜涂層。
32、四、采用二叔戊基過氧化物、二特戊基過氧化物(1.2~1.5):1復配作為丙烯酸樹脂的引發(fā)劑,復配引發(fā)劑奪氫能力弱,使得丙烯酸樹脂有效的形成直鏈,降低樹脂粘度,可形成高固低黏的樹脂;引入二甲基亞砜或二甲基乙酰胺作為促進劑,吸電子能力較強,可以有效的使順丁烯二酸酐的雙鍵打開接枝丙烯酸樹脂,提升了丙烯酸和聚酯的接枝率。
33、五、通過高溫灼燒納米al2o3進行初步活化,再通過超聲進一步活化納米al2o3,使其具有高比表面積和孔結(jié)構(gòu),大大增強了與硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)合面積,制得的硅烷改性納米al2o3穩(wěn)定性好。
34、根據(jù)以上所述的本發(fā)明它具有以下效果:
35、一、本發(fā)明分別合成有機硅改性聚酯樹脂和丙烯酸改性聚酯樹脂,解決了樹脂之間相容性差的問題,冷凍以及50℃烘箱放置30天,均未分層和變渾;
36、二、本發(fā)明選擇兩端帶有羥基的有機硅樹脂與有機酸反應合成有機硅改性聚酯樹脂,在聚酯主鏈中間引入含si的相關(guān)鏈段,提升了樹脂的熱穩(wěn)定性、耐候性、耐老化性,降低樹脂的表面能以及增加涂層表面的爽滑感,提升涂層的耐磨和耐劃性。制成的漆膜耐鉛筆硬度可達4h,耐劃格試驗/級≤0;
37、三、本發(fā)明通過自由基共聚方式在不飽和聚酯上引入功能性丙烯酸類單體形成側(cè)鏈上,叔碳酸乙烯酯具有叔碳結(jié)構(gòu)和甲基丙烯酸異冰片酯具有較大的一個側(cè)基團,形成了較大的空間位阻因此增強了樹脂的耐水解性;丙烯酸羥丙酯帶有羥基基團,增加了固化交聯(lián)位點,有利于交聯(lián)固化時形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu);丙烯酸類單體的引入有利于提升面漆涂層的豐滿度、耐老化性、耐熱性、耐候性和硬度;通過加入二甲亞砜或二甲基乙酰胺可以提升丙烯酸單體與不飽和聚酯的接枝率。制得漆膜耐沖擊強度>50cm;
38、四、本發(fā)明通過引入有機硅單體使得樹脂中增加了硅氧鍵,硅氧鍵鍵能大,彌補了因引入聚酯樹脂漆膜耐候性差的缺點,再配合紫外線吸收劑與光穩(wěn)定劑,三者起協(xié)同作用,制得的漆膜抗老化性優(yōu)異,豐滿度高,裝飾性好;
39、五、本發(fā)明通過硅烷偶聯(lián)劑對納米氧化鋁表面進行改性,一方面提高了納米氧化鋁在涂料中的分散性,另一方面硅烷偶聯(lián)劑作為“橋梁”提高了納米氧化鋁與樹脂之間的連接性,納米氧化鋁有效地填補了漆膜的孔隙,同時提高了漆膜的耐磨性、硬度等。