一种高固体分脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料及制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种有机高分子合成材料技术领域，具体为一种适用于各种大气环境 下钢结构和混凝土防护用高固体分脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 涂料中的有机挥发物（V0C)的排放是涂料对环境污染主要来源，据统计全球每年 有数百万吨的溶剂从涂料中排放到大气中，这些有机挥发性化合物不仅破坏了人类赖以生 存的大气生态环境，而且还对人类自身的健康造成伤害。环境友好型涂料成为行业重点发 展方向之一，其主要包括高固体分涂料、水性涂料、粉末涂料、UV涂料等，而高固体分涂料是 其中最具发展潜力的品种。其生产过程中溶剂使用量大大降低，且无需特殊生产工艺设备， 降低了涂料企业生产过程中的污染，同也降低了生产制造成本。高固体分脂肪族丙烯酸聚 氨酯涂料固化时所消耗的能量很低，可常温或低温固化成膜。综合环境保护及涂膜性能，现 阶段使用高固体分涂料具有得天独厚的优势。作为高固体分丙烯酸聚氨酯涂料，它既具有 优良的涂料性能，又可以满足环保要求发展成为一种低污染涂料品种，因此具有广泛的涂 料应用市场和较好的发展前景。一般规定施工固体分在61 - 95%为高固体分涂料。近几 年关于高固体分丙烯酸聚氨涂料的研制及应用专利和文献很多，如CN103396729A公开一 种低粘度高固体分丙烯酸聚氨酯涂料及其制备方法，惠学洲学位硕士论文《高固体分丙烯 酸聚氨酯涂料的研制》，均未提及涂料在施工黏度下的V0C排放量。另一点是在施工黏度下， 涂膜抗流挂性，干膜只做到50um不流挂，而这两点正好是目前市场上高固体分丙烯酸聚氨 酯涂料存在的问题：（1)高固体分涂料存在体系高黏度，使用时必须加入大量溶剂，降低了 施工固含量，无形中增大单位面积上涂料V0C的排放，超出涂装过程规定的排放标准。（2) 施工性差，一次成膜相对较厚，导致流挂严重，需多道喷涂才能达到设计膜厚。
【发明内容】
[0003] 本发明目的在于优选高固低粘的羟基丙稀酸树脂，采用解絮凝分散剂、防流挂助 剂、高耐候性颜料、球形玻璃微珠、溶剂与活性稀释剂等原料，以先进的涂料制备工艺，得到 高固体分脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料A组分，其与低黏度、高反应活性的脂肪族异氰酸酯固 化剂B组分，组成了双组份高固体分丙烯酸聚氨酯涂料。在与国外同类产品相比价格低，施 工性好。本发明解决了高固体分脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料目前存在的黏度高、施工固体分 低、施工易流挂、机械性能差等技术问题。
[0004] 本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
[0005] -种高固体分脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料，涂料包括A、B、C三组份按重量份数 A:B:C= 10 : 1. 5 :1. 5~1的比例混合的原料：
[0006]组份A: 高固体低粘度羟基丙烯酸树脂 50-70份； 分散剂 0.8-1.2份； 润湿剂 0.5-1.0份； 三乙氧基丙酸乙酯 1-3份； 金红石型钛白粉 25-30份； 球形玻璃微珠 10-15份； 碳黑 0.2-0.4份；
[0007]151L^ 0. 2 ~0·，1 份； 膨润土 0· 3~0. 8份; 二甲苯 1-4份； 紫外线吸收剂 0,2~1份; 20%聚酰胺助蜡剂 10~20份； 流平剂 0, 3~1份； 消泡剂 0. 1~0.6份； 酯酸丁酯 1-s份； 组份Β:
[0008] 脂肪族异氰酸酯三聚体 100份；
[0009]组份C:
[0010] 醋酸丁酯 50~70份；
[0011]ΡΜΑ 30 ~40 份；
[0012] S- 100 10~30份。
[0013] 进一步地，所述高固体低粘度羟基丙烯酸树脂为法国阿克玛有限公司的 SYNOOJRE? 854ΒΑ80或台湾长兴化学有限公司的73006D中的至少一种。该树脂固含量高 (80% )，粘度低（6000 - 7500mpa.s/25°C)，树脂的分子量分布比较窄，羟值低，羟基分布规 整。
[0014] 进一步地，所述分散剂为德国毕克化学公司的BYK110或美国海明斯有限公司的 Disponer9250中的至少一种。
[0015] 进一步地，所述润湿剂为德国毕克化学公司的BYKP104S或巴斯夫公司EFKA5065 中的至少一种。
[0016] 进一步地，所述紫外线吸收剂为巴斯夫TIMIVIN? 292光稳定剂或台湾永光化学 Eversorb85光稳定剂中至少一种。
[0017] 进一步地，所述球形玻璃微珠为美国3M公司的球形玻璃微珠S38HS或郑州圣莱特 空心微珠有限公司F200中的至少一种。球形玻璃微珠低吸油值，延展性好，受外力冲击时， 有很好的缓冲作用。
[0018] 进一步地，所述流平剂为德国毕克化学公司的BYK390或美国海明斯有限公司的 Disponer495中的至少一种。
[0019] 进一步地，所述消泡剂为德国毕克化学公司的BYK054或上海泰格公司的 Tech-431中的至少一种。
[0020] 进一步地，所述脂肪族异氰酸酯三聚体为烟台万华公司的HT-100或旭化成的 TPA- 100中的至少一种。该固化剂为100%固含量，黏度低。
[0021] 相应地，本发明还给出了一种高固体分脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料制备方法，包括 下述步骤：
[0022] (1)组份A的制备：
[0023] 1)20%聚酰胺蜡助剂的制备：将重量份数为20份的聚酰胺蜡与50份高固体低粘 度羟基丙烯酸树脂混合后在1500r/min分散至呈透明状预凝胶，检测细度至20um以下，低 速下加入30份醋酸丁酯，搅拌均匀，待用；
[0024] 其中，聚酰胺蜡采用法国克莱威利公司的PA3X- 20聚酰胺蜡或日本楠木公司 JSP- 1068聚酰胺蜡中的至少一种。该品种防流挂性好，不增稠。
[0025] 2)研磨色衆的制备：将50 - 70份的羟基丙稀酸树脂计量入罐，在500r/min搅拌 下依次加入0. 5 - 1. 0润湿剂、0. 8-1. 2份分散剂、1 一 3份的三乙氧基丙酸乙酯、25 - 30 份金红石型钛白粉、10 - 15份的球形玻璃微珠、0. 2 - 0. 4份碳黑、0. 2 - 1. 4份154L黄、 0. 3 - 0. 8份膨润土、1 一 4份二甲苯，在2000r/min搅拌下分散10 - 15min;温度低于60°C 经研磨控制细度达到20μπι;
[0026] 3)调漆：研磨色浆入罐，在1500r/min搅拌下依次加入0. 2~1份紫外线吸收剂、 10~20份20%聚酰胺蜡助剂、0. 3~1份流平剂、0. 1~0. 6份消泡剂、1 一 3份醋酸丁酯 调整粘度，搅拌10 - 15min，控制粘度在95 - 105KU斯托默粘度，过滤、包装，即得A组份；
[0027] (2)组份B的制备：
[0028] 将HT-100脂肪族异氰酸酯三聚体，过滤，分装，即得B组份；
[0029](3)组份C的制备：
[0030] 按重量份配比将醋酸丁酯：PMA:S- 100 = (50~70):(30~40):(10~30) 混合，在300r/min搅拌5min，包装，即得组份C;
[0031] 3)组份A、组份B和组份C的混合：
[0032] 用时按重量份配比组份A:组份B:组分C= 10 : 1. 5:1. 5~1，搅拌均勾，熟化 15min即可。
[0033] 本发明涂料与现市场上同类产品相比具有如下优点：
[0034] (1)低V0C含量。高固体分涂料，有效降低涂料生产中溶剂的使用。
[0035] (2)施工黏度下固含量高。采用了球形玻璃微珠，提高施工固体分，减少施工时 V0C的排放。
[0036] (3)环保、节约能源。使用80%固含羟基丙烯酸树脂、产品在生产和涂装过程中溶 剂用量少，施工固体分高、施工V0C排放为340g/L以下（远低于国家限量标准420g/L)，大 大降低有毒有害气体排放，从而实现节能降耗。并通过减少溶剂的使用，达到节能降耗的作 用。
[0037] (4)涂装周期短，效率高。一次涂装干膜厚度达到130um，一次施工涂膜厚度比一 般涂料高出2 - 3倍，减少涂装道数，提高涂装效率，降低劳动强度。
[0038] (5)使用球形玻璃微珠，大大提高了涂膜的抗冲击性，涂膜厚度在80 - 90um时，冲 击强度正冲达到50kg·cm。
[0039] 本发明的高固体分脂肪族丙烯酸聚氨酯涂料属高固低黏产品，施工固体分高， 单位面积上V0C排放少，施工性能