超耐磨聚氨酯地坪涂料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及超耐磨聚氨酯地坪涂料及其制备方法，所述涂料包括甲组份和乙组份，甲组份包括油脂多元醇等，乙组份包括固化剂。本发明涂料固化后形成的地坪系统整体无缝且持久耐用，同时具备良好的装饰性和舒适性，是一种理想的工业地坪面漆。其典型特征如下①优异的耐磨性；②硬度高光滑无缝；③抗UV性能突出；④表面效果哑光型，具有防滑效果；⑤高固含，低VOC排放，符合环保要求。
【专利说明】
超耐磨聚氨酯地坪涂料
技术领域
[0001] 本发明涉及超耐磨聚氨酯地坪涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 聚氨酯类材料的发展相对环氧较晚，1965年，英国帝国化工公司（ICI)以奥 托.拜耳（OttoBayer)先生以聚氨酯原料为基材研发出了第一种聚氨酯地坪产品。随后 的几年中，欧美主要的地坪商都陆续推出了聚氨酯地坪产品，其中有代表性的有：瑞士西卡 (Sika)、Conica、德国麦斯特（MBT)、英国汇亨（Flowcrete)、瑞典柏士德（Perstorp)、美国 宣威（Sherwin-Williams)、Stonhard和ICS等公司。日本聚氨酯用量也始终占总量的20% 左右。聚氨酯地坪产品因其制造技术和施工技术相对比较难控制，但较普通的环氧树脂地 坪具有更高的耐冲击、耐磨、耐有机酸、耐高温、抗UV紫外线及化学腐蚀等特性。各项性能 具有广泛的可调节性，有弹性体又有类似环氧的硬度，耐有机酸和有机溶剂性能优于环氧， 更具有环氧不可比拟的柔韧性。在机械制造、食品加工等行业获得了越来越广泛的应用。国 外聚氨酯地坪材料象环氧一样，以无溶剂系统为主，少量水性系统。
[0003] 我国聚氨酯涂料发展始于1956年我国聚氨酯涂料发展始于1956年，但是当时因 受原料、价格、生产工艺和施工等诸多方面的限制，一直发展很慢。20世纪60年代末70年 代初，随着涂料工业的发展，聚氨酯涂料的各项优异性能逐渐为涂料生产厂和广大用户所 认识，从80年代以来尤其是近20年来得到了突飞猛进的发展，生产工艺和施工技术也不断 完善，聚氨酯涂料的生产和应用得到了有力的推进。
[0004] 聚氨酯材料的各项性能同环氧一样均具有广泛的可调节性，硬度，柔韧性、耐有机 酸和有机溶剂性能也非常优越。在机械制造、食品加工等行业应用广泛。高性能脂肪族聚 氨酯涂料的价格通常高于常用的环氧涂料，制造技术和施工技术相对较难控制，目前大多 数用于对性能要求较高的场合。
[0005] 欧美聚氨酯地坪的应用比国内普遍得多，约占地坪涂料市场的25%，不仅包括传 统的溶剂型聚氨酯地坪涂料，高性能的无溶剂涂料和水性涂料也得以广泛应用。水性聚氨 酯地坪涂料上世纪90年代开始在欧美的工业及民用地坪涂装中得到应用，至今已有超过 2〇年的实际使用历史。
[0006] 相对于国外的发展，我国聚氨酯地坪材料的市场起步则较晚，在过去的几年中，高 性能的无溶剂和水性地坪涂料主要依靠进口，主要的消费群体也是外资企业，85%的聚氨 酯地坪材料应用在外资企业的食品厂、饮料厂、化工厂仓库及储藏区等生产区域。但随着 2008北京奥林匹克运动会国家游泳中心地面、2010上海世博会"沪上生态家"场馆地面中 对于高性能的无溶剂和水性聚氨酯地坪涂料的使用，使这些材料的优点被大家广泛认识并 接受。聚氨脂地坪材料（除芳香族溶剂型聚氨酯地坪涂料外）2007年年销售量320吨，2008 年400吨，2009年600吨，并且有逐年快速发展的趋势。
[0007] 中国专利申请201210291182. 3 (CN102775898B)公开了从油脂多元醇树脂和异氰 酸酯固化剂制备的地坪涂料。然而，涂层的固化效果不太理想。
[0008] 特别是双组分水性聚氨酯地坪涂料，既符合国家的产业政策，更有明显的性能优 势，同时具有良好的社会效益，具有更好的市场前景。
[0009] 聚氨酯地坪涂料中较特殊的成员，要指多组分聚氨酯砂浆材料了，它的重防腐性 能极为突出。青岛的太平洋恩利食品为世界最大的鱼产品加工基地，生产加工车间面积超 12万m 2, 一般的地坪材料不能满足它们对特殊生产环境的要求，针对这些问题，国际上一些 知名的地坪生产企业开发出了水性聚氨酯砂浆地坪材料，它至少包括三个组分，即：含羟基 水性分散体、芳香族聚异氰酸酯固化剂、反应型颜填料。（有的产品将反应型颜填料中的某 些成分分开包装，从而形成多成分产品）。这类地坪材料在重荷载、高温、低温、高腐蚀等特 殊环境下应用的特点，展现出其它材料所无法取代的优势。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的是提供超耐磨聚氨酯地坪涂料及其制备方法。
[0011] 本发明的超耐磨聚氨酯地坪涂料包括下列组分：
[0012] 甲组份：
[0013] 油脂多元醇（例如Sovermol805) 50-80重量份，优选60-70重量份，更优选62-6+7重 量份 有机膨润土 0.1-2重量份，优选0.1-1重量份，更优选0.3-0.7重量份 分散剂 0.1-2重量份，优选CU-1重量份，更优选0.3-0.7重量份 消泡剂 0,1-2重量份，优选O.i-Ι重量份，更优选0.3-0.7重景份 流平剂 0.1-2重量份，优选0,1-1重量份，更优选0.3-0.7重量份 颜料 12-22重量份，优选15-20重量份，史优选16-18重量份 填料 12-22重量份，优选15-20重量份，更优选16-18重量份 聚四氟乙烯蜡粉1-8重量份，优选2-5重量份，更优选34重量份 溶剂 1-8重量份，优选2-5重量份，更优选3-4重量份
[0014] 乙组份：固化剂
[0015] 甲组份：乙组份重量比=1. 2-3:1，优选1. 5-2. 5 :1，更优选2 :1，
[0016] 其中，固化剂如下制备：
[0017] 聚酯多元醇NPG/AA 15-20重量份，优选16-18重量份， 聚酯多元醇DEG/TMP/AA 20-30重量份，优选22-26重量份， 异佛尔酮二异氰酸酯（IPD1) 35-45重量份，优选38-42重量份， 甲基丙烯酸甲酯（MMA) 10-15重量份，优选12-14重量份， 甲基丙烯酸-2-羟基乙酯（2-HEMA) 10-15重量份，优选12-14重量份， 催化剂 0.5-3重量份，优选1-2重量份
[0018] ①、将聚酯多元醇NPG/AA和聚酯多元醇DEG/TMP/AA加入反应釜中，抽真空并搅 拌，脱除水分至水分<0.1% ;
[0019] ②、物料冷却（例如至60°C以下，例如10_60°C )后，加入IPDI，再加入酸催化剂 (例如酒石酸）搅拌均匀；
[0020] ③、加热升温（例如至70-100°C )，并保持直至异氰酸基含量NC0% = 8±0· 2 ;
[0021] ④、开启冷却水冷却物料温度为40~45°C，在搅拌的同时，开始往反应釜中均匀 加入 MMA、2-HEMA ;
[0022] ⑤、MMA，2-HEMA加入完毕后，升温至80±20°C，保温反应，取样检测NC0值，当 NC0%= 6±0. 2时，即为反应终点。
[0023] 优选的是，油脂多元醇是含有1个或2个或3个烯属双键（不饱和键）的油脂多 元醇。更优选，油脂多元醇的平均官能度为3,轻值310-330mgK0H/g。
[0024] 聚酯多元醇NPG/AA(全称为：聚己二酸新戊二醇酯多元醇），例如使用旭川化学 (苏州）有限公司的XCP_300N(商品名），分子量3000 ;聚酯多元醇DEG/TMP/AA(全称为： 聚己二酸（乙二醇/三羟甲基丙烷）酯多元醇），例如使用旭川化学（苏州）有限公司的 XCP-SP600NL(商品名），分子量：1800。
[0025] iroi (异佛尔酮二异氰酸酯）例如使用商品名：VESTANAT T1890E (德固赛公司）， 分子量：222. 28。
[0026] 1.3丙烯酸酯：MMA(甲基丙烯酸甲酯）可以使用国隆化工的S811_60(商品名）， 分子量：1〇〇。2-HEMA(甲基丙烯酸-2-羟基乙酯）例如可以使用国隆化工的S815-50(商 品名），分子量130。
[0027] 在本发明中，所述分散剂例如选自迪高化工的TEGO Dispers 760W或TEG0 Dispers 710 分散剂）。
[0028] 所述消泡剂选自例如德国迪高化工公司的TEGO Foamex 810水性消泡剂或TEG0 Airex900消泡剂。
[0029] 所述流平剂例如选自所述流平剂为丙烯酸酯类流平剂或有机硅改性丙烯酸酯类 流平剂。例如EFKA 3277流平剂或EFKA 3600流平剂）、TEG01484流平剂。
[0030] 颜料根据需要可以是有机类或无机类颜料，例如钛白、酞菁、铬黄、耐晒黄、氧化铁 红、氧化铁黑、炭黑等中的一种或一种以上的混合物。
[0031] 所述填料例如为重晶石粉、硅微粉、石英粉、滑石粉、云母粉中的一种或两种或多 种。
[0032] 所述溶剂例如选醋酸丁酯、二甲苯、己烷等。
[0033] 本发明的第二个方面提供了上述超耐磨聚氨酯地坪涂料的制备方法：
[0034] ㈧制备甲组分，包括：
[0035] (1)将分散剂、消泡剂、流平剂、流平剂用溶剂稀释后备用；
[0036] (2)将油脂多元醇及剩余部分溶剂加入调漆罐中，分散搅拌均匀；
[0037] (3)将分散剂、消泡剂及颜料、填料进行分散，然后研磨；
[0038] (4)将步骤（C)所得混合物加入调漆罐中，再加入流平剂、聚四氟乙烯蜡粉、有机 膨润土，分散均匀。
[0039] ⑶制备乙组份固化剂，包括：
[0040] ①、将聚酯多元醇NPG/AA和聚酯多元醇DEG/TMP/AA加入反应釜中，抽真空并搅 拌，脱除水分至水分<0.1% ;
[0041] ②、物料冷却（例如至60°C以下）后，加入IPDI，再加入酸催化剂（例如酒石酸） 搅拌均匀；
[0042] ③、加热升温（例如至70-100°C )，并保持直至异氰酸基含量NC0% = 8±0· 2 ;
[0043] ④、开启冷却水冷却物料温度为40~45°C，在搅拌的同时，开始往反应釜中均匀 加入 MMA、2-HEMA ;
[0044] ⑤、MMA，2-HEMA加入完毕后，升温至80±20°C，保温反应，取样检测NC0值，当 NC0% = 6±0. 2时，即为反应终点，
[0045] 使用时，按照甲组份：乙组份重量比=1. 2-3:1，优选1. 5-2. 5 :1，更优选2 :1的比 例使用。本发明的优点：
[0046] 在真空密闭式反应釜中，通过对釜内温度及压强的控制，使聚酯多元醇、多异氰酸 酯、羟基丙烯酸反应合成预聚物，该预聚物具有空间交互网络结构（互穿网络），并具备较 强的反应活性，作为超耐磨聚氨酯地坪涂料的固化剂组份，使该体系具有优异的耐磨性、良 好的抗UV性，解决聚氨酯涂料在施工过程中易出现的气泡、针孔等弊病，并使产品最终呈 现出防滑纹理效果。
[0047] 本发明是一种新型的聚氨酯地坪涂料，其固化后形成的地坪系统整体无缝且持久 耐用，同时具备良好的装饰性和舒适性，是一种理想的工业地坪面漆。其典型特征如下①优 异的耐磨性；②硬度高光滑无缝；③抗UV性能突出；④表面效果哑光型，具有防滑效果；⑤ 高固含，低V0C排放，符合环保要求。
【具体实施方式】
[0048] 以下通过【具体实施方式】来说明本发明，然而，这些实施例仅用于说明的目的，不构 成对本发明的任何限制。本领域普通技术人员可以在不偏离本发明主旨和精神的情况下， 对本发明做出许多变化或修饰，这些变化或修饰也纳入本申请权利要求范围内。
[0049] 实施例1
[0050] 超耐磨聚氨酯地坪涂料：
[0051] 甲组份： 重量份 油脂多元醇 65 有机膨润土 0.5 TEGO Dispers 710 分散対 0,5 TEGO Airex 900 消泡剂 0.5 TEGO1484 流平剂 0.5 氧化铁红 18 石英粉 i6 聚四氟乙烯蜡粉 3 醋酸丁酯 4
[0052] 制备甲组份：
[0053] ①将研磨机、调漆缸等设备彻底清洗干净后，将溶剂排净，不得残留有任何溶剂；
[0054] ②将分散剂、消泡剂、流平剂用溶剂按1:1稀释后备用；
[0055] ③将油脂多元醇及剩余部分溶剂加入调漆罐中，分散搅拌均匀；
[0056] ④将分散剂、消泡剂及颜料、填料在1200转/分钟下高速分散20分钟；
[0057] 在601卧式砂磨机中研磨至细度合格，要求细度彡35 μ m ;
[0058] ⑤栗入调漆罐中，加入流平剂、聚四氟乙烯蜡粉、有机膨润土，在1200转/分钟下 高速分散20分钟；
[0059] ⑥检测粘度（涂6杯），控制粘度150-160S。
[0060] 乙组份：固化剂
[0061] 固化剂制备工艺
[0062] 聚酯多元醇NPG/AA 16重量份， 聚酯多元醇DEG/TMP/AA 25重量份， 异怫尔酮二异氰酸酯（丨PDI) 40重量份， 甲基丙'細酸甲醋（MM A )._ 14重夏份， 甲基丙烯酸-2-羟基乙酯（2-HEMA) 12重量份， 酒石酸 2重量份
[0063] ①、开启真空栗和反应釜搅拌，将计量好的两种聚酯多元醇抽入反应釜中。搅拌5 分钟后取样检测水分。若水分合格（< 0. 1% )，则免去脱水工序。否则升温至ll〇°C ±5°C， 在0. 08Mpa以上的真空度脱水1小时。再检测水分直至合格才进入下道工序；
[0064] ②、物料冷却至60°C以下后，真空抽入计量好的IPDI，再加入酒石酸（粉末状），搅 拌均匀；
[0065] ③、加热升温，在78±3°C下保持3小时之后，按"聚合反应"终点控制试验，测试异 氰酸基含量达到NCO% = 8±0. 2时即为合格，合格后方可进入下道工序，否则继续温控反 应；
[0066] ④、开启冷却水冷却物料温度为40~45°C，开启反应釜搅拌器，开始往反应釜中 均匀加入MMA、2-HEMA ;
[0067] ⑤、MMA、2-HEMA加入完毕后，升温至80±20°C，保温反应2h ;
[0068] ⑥、取样检测NC0值，当NCO% = 6±0. 2时，即为反应终点；
[0069] ⑦、反应完毕后，冷却降温，降至30°C时即可获得本发明固化剂。
[0070] 使用时按照甲组份：乙组份=2 :1 (W)的配比混合使用。
[0071] 实施例2
[0072] 超耐磨聚氨酯地坪涂料：
[0073] 甲组份： 重量份 油脂多元醇 60 有机膨润土 0.5: TEGO Dispers 710 分散剂 0,2 TEGO Airex 900 消泡剂 0.2: TEG01484流平齐丨J 0.5 氧化铁红 Μ 石英粉 聚四氟乙烯蜡粉 4 己焼 4
[0074] 制备甲组份：
[0075] ①将研磨机、调漆缸等设备彻底清洗干净后，将溶剂排净，不得残留有任何溶剂；
[0076] ②将分散剂、消泡剂、流平剂用溶剂按1:1稀释后备用；
[0077] ③将油脂多元醇及剩余部分溶剂加入调漆罐中，分散搅拌均匀；
[0078] ④将分散剂、消泡剂及颜料、填料在1200转/分钟下高速分散20分钟；
[0079] 在601卧式砂磨机中研磨至细度合格，要求细度< 35 μ m ;
[0080] ⑤栗入调漆罐中，加入流平剂、聚四氟乙烯蜡粉、有机膨润土，在1200转/分钟下 高速分散20分钟；
[0081] ⑥检测粘度（涂6杯），控制粘度150-160S。
[0082] 乙组份：固化剂
[0083] 固化剂制备工艺
[0084] 聚酯多元醇NPG/AA 18重量份， 聚酯多元醇DEG/TMP/AA 22重量份， 异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI) 38重量份， 甲基丙烯酸甲酯（MMA) 12重量份， 甲基丙烯酸-2-羟基乙酯（2-HEMA) 14重量汾， 酒石酸 1重量份，
[0085] ①、开启真空栗和反应釜搅拌，将计量好的两种聚酯多元醇抽入反应釜中。搅拌5 分钟后取样检测水分。若水分合格（< 0. 1% )，则免去脱水工序。否则升温至ll〇°C ±5°C， 在0. 08Mpa以上的真空度脱水1小时。再检测水分直至合格才进入下道工序；
[0086] ②、物料冷却至60°C以下后，真空抽入计量好的IPDI，再加入酒石酸（粉末状），搅 拌均匀；
[0087] ③、加热升温，在78±3°C下保持3小时之后，按"聚合反应"终点控制试验，测试异 氰酸基含量达到NC0% = 8±0. 2时即为合格，合格后方可进入下道工序，否则继续温控反 应；
[0088] ④、开启冷却水冷却物料温度为40~45°C，开启反应釜搅拌器，开始往反应釜中 均匀加入MMA、2-HEMA ;
[0089] ⑤、MMA、2-HEMA加入完毕后，升温至80±20°C，保温反应2h ;
[0090] ⑥、取样检测NC0值，当NCO% = 6±0. 2时，即为反应终点；
[0091] ⑦、反应完毕后，冷却降温，降至30°C时即可获得本发明固化剂。
[0092] 使用时按照甲组份：乙组份=2 :1 (W)的配比混合使用。
[0093] 对比例1
[0094] 环氧地坪涂料：
[0095] A组份： 重量份 环氧树脂E51 55 活性稀释剂 % 分散剂 0.5: 消泡剂 0,5 流平剂 0.5: 石英粉 3:5 颜料 8
[0096] B 组份：
[0097] 改性脂环胺
[0098] A 组份：B 组份=4 :1 (W)
[0099] 对比例2
[0100] 聚氨酯地坪涂料：
[0101] A组分 重量份 聚氨酯丙烯酸酯树脂 20 硬单体 35 软单体 10 光敏剂 2 促进剂 L5 流平剂 1 消泡剂 0.S
[0102] B 组分
[0103] 聚氨酯丙烯酸酯树脂 20 硬单体 通 软单体 15 耐磨填料 共性引发剂 %
[0104] 技术指标
[0105]
[0106] 性能比较
[0107]
【主权项】
1. 一种超耐磨聚氨醋地坪涂料，其包括下列组分： 甲组份： 油脂《元醇 50-80重量份，优选60-70重量份，更优选份-67重量份 有机膨润上 0.1-2重量份，优选0.1-1重量份，更优选0.3-0.7重量份 分^[剂 化1-2重量份，恍选0.1-1重量份，更优选0.3-0.7重量份 消泡剂 化1-2重量份，优选化1-1重量份，更优选化3-0.7重量份 流平剂 0.1-2重量份，优选化1-1重量份，更优选化3-0.7重量份 颜料 12-22重量份，化选15-20重量悅，更优选16-18重量份 填料 12-22重量份，化选15-20重量份，更优选化-18重量份 聚四氣己婦蜡粉 1-8重量份，优选2-5重量份，更优选3-4重量份 溶剂 1-8重量份，优选2-5重量份，更优选3-4重量份 乙组份：固化剂 甲组份：乙组份重量比=1. 2-3:1，优选1. 5-2. 5 :1，更优选2 :1， 其中，固化剂如下制备： 聚爾麥元醇说15-20:重量槪，优難16-18重量份， 聚醋多元醇DEG/TMP/AA 20-30重量份，化选22-26重量汾， 异佛尔酬二异氯酸鹏（IPDI) 35-45重量份，优选38-42重量份， 甲基两締酸甲離（MMA): 10-15董量儉，忧纖12-:14堇量傲， 甲基两嫌酸-2-径基石酷巧-HEMA.) 10-15重量份，优选12-14重量份， 催化剂 0.5-3重量份，优选1-2重量份 ① 、将聚醋多元醇NPG/AA和聚醋多元醇DEG/TMP/AA加入反应蓋中，抽真空并揽拌，脱 除水分至水分《0. 1% ; ② 、物料冷却（例如至60°CW下）后，加入IPDI，再加入酸催化剂（例如酒石酸）揽拌 均匀； ③ 、加热升溫（例如至70-100°C )，并保持直至异氯酸基含量NCO%= 8 + 0. 2 ; ④ 、开启冷却水冷却物料溫度为40~45°C，在揽拌的同时，开始往反应蓋中均匀加入 MMA、2-肥MA ; ⑥、MMA，2-肥MA加入完毕后，升溫至80 +20°C，保溫反应，取样检测NCO值，当NCO% = 6 + 0. 2时，即为反应终点。2. 根据权利要求1所述的超耐磨聚氨醋地坪涂料，其中，所述分散剂例如选自TEGO Dispers 760W 或 TEGO Dispers 710 分散剂。3. 根据权利要求1或2所述的超耐磨聚氨醋地坪涂料，其中，所述消泡剂选自TEGO 化amex 810水性消泡剂或TEGO Airex 900消泡剂。4. 根据权利要求1-3中任一项所述的超耐磨聚氨醋地坪涂料，其中，所述流平剂选自 所述流平剂为丙締酸醋类流平剂或有机娃改性丙締酸醋类流平剂。5. 根据权利要求1-4中任一项所述的超耐磨聚氨醋地坪涂料，其中，所述颜料选自铁 白、献菁、铭黄、耐晒黄、氧化铁红、氧化铁黑、炭黑等中的一种或一种W上的混合物。6. 根据权利要求1-5中任一项所述的超耐磨聚氨醋地坪涂料，其中，所述填料为重晶 石粉、娃微粉、石英粉、滑石粉、云母粉中的一种或多种。7. 根据权利要求1-6中任一项所述的超耐磨聚氨醋地坪涂料，其中，所述溶剂选自醋 酸下醋、二甲苯、或己烧。8. 根据权利要求1-7中任一项所述的超耐磨聚氨醋地坪涂料的制备方法，其包括： (A)制备甲组分，包括： (1) 将分散剂、消泡剂、流平剂、流平剂用溶剂稀释后备用； (2) 将油脂多元醇及剩余部分溶剂加入调漆罐中，分散揽拌均匀； (3) 将分散剂、消泡剂及颜料、填料进行分散，然后研磨； (4) 将步骤（C)所得混合物加入调漆罐中，再加入流平剂、聚四氣乙締蜡粉、有机膨润 ±，分散均匀。 做制备乙组份固化剂，包括： ① 、将聚醋多元醇NPG/AA和聚醋多元醇DEG/TMP/AA加入反应蓋中，抽真空并揽拌，脱 除水分至水分《0.1% ; ② 、物料冷却（例如至60°CW下）后，加入IPDI，再加入酸催化剂（例如酒石酸）揽拌 均匀； ③ 、加热升溫（例如至70-100°C )，并保持直至异氯酸基含量NCO%= 8 + 0. 2 ; ④ 、开启冷却水冷却物料溫度为40~45°C，在揽拌的同时，开始往反应蓋中均匀加入 MMA、2-肥MA ; ⑥、MMA、2-HEMA加入完毕后，升溫至80 ± 20 °C，保溫反应，取样检测NCO值，当NCO % = 6 + 0. 2时，即为反应终点， 使用时，按照甲组份：乙组份重量比=1. 2-3:1，优选1. 5-2. 5 :1，更优选2 :1的比例使 用。
【文档编号】C09D7/12GK105907285SQ201510573999
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年9月10日
【发明人】谢静英, 范国栋, 彭时贵
【申请人】株洲飞鹿高新材料技术股份有限公司