本发明涉及机械装备涂料技术领域，具体涉及一种低voc超耐候耐腐蚀工程机械面漆及制备方法。
背景技术：
近年来我国的工程机械发展迅速，我国已成为世界上第三大工程机械产销大国。随着社会的发展和生活水平及审美意识的提高，人们对工程机械产品已不再局限于其内部质量和性能的满足，而把外观质量和环保要求作为选择的重要标准。面漆是工程机械产品最外层的漆面，影响着工件的外观，对人们的感官刺激比较直接，因此，在一定程度上影响机械的价值。良好的涂装使产品有美好的外观，给人以美感。获得光滑、均匀、饱满的涂层，提高产品外观质量也已成为工程机械涂装的一个主要目的，并以此提高产品的市场竞争能力。另一方面随着涂料消费税的实施，环保要求已经作为一项法律政策成为不可规避的问题，为了响应国家“可持续发展”的号召，voc含量的控制刻不容缓。voc是挥发性有机化合物(volatileorganiccompounds）的英文缩写，在全球环保大趋势下，水性涂料受限于价格、装饰效果等因素的影响，低voc涂料已经成为市场上的主流产品。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种低voc超耐候耐腐蚀工程机械面漆及制备方法，制备出的丙烯酸聚氨酯面漆不仅具有耐候性和耐腐蚀性能，同时，将voc排放量控制在300g/l内。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种低voc超耐候耐腐蚀工程机械面漆，由a组分和b组分按照5：2的重量比调配而成，其中，a组分由以下重量份的原料组成：30~40重量份的羟基丙烯酸树脂、10~15重量份的有机硅改性丙烯酸树脂、15~35重量份的颜填料、5~15重量份的无机填料、0.1~0.2重量份的触变剂、1~1.5重量份的润湿分散剂、0.1~0.3重量份的消泡剂、0.5~1重量份的流平剂、0.1~0.5重量份的紫外线吸收剂和10~15重量份的稀释剂；b组分由以下重量份的原料组成：80~90重量份的异氰酸酯固化剂和10~20重量份的稀释剂；其中，所述的无机填料由重量比为2~5：1~3：1~2：1~5的改性氮化硼、改性硼酸铝晶须、纳米二氧化钛和二硫化钼组成。
其中，所述的颜填料由重量比为0.1~0.5：0.1~0.3：10~25：0.01~0.1：5~10的柠檬黄、中铬黄、钛白粉、气相白炭黑和沉淀硫酸钡组成。
本发明中，所述的触变剂为byk-r605或byk-r606；所述的润湿分散剂为byk-163、byk-182或byk-9077；所述的消泡剂为efka-2720或byk-2035；所述的流平剂为tego-410或tego-450；所述的紫外线吸收剂为uv-326或uv-328。
本发明中，所述的异氰酸酯固化剂为n3300或n3600；所述的稀释剂由重量比为3：2的二甲苯和醋酸丁酯组成。
一种低voc超耐候耐腐蚀工程机械面漆的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将硅烷偶联剂和氮化硼按1：100的重量比进行混合，制得改性氮化硼，备用；
步骤二、将硅烷偶联剂和硼酸铝晶须按1：100的重量比进行混合，制得改性硼酸铝晶须，备用；
步骤三、按照上述的重量份称取各原料，然后取1/2重量份的羟基丙烯酸树脂和1/2重量份的稀释剂一同放进分散搅拌机中，在600~800r/min的转速下分散搅拌5min后，加入0.1~0.2重量份的触变剂，在1500~1800r/min的转速下分散搅拌10min，使分散搅拌机中的混合物呈液体状，然后依次加入1~1.5重量份的润湿分散剂、1/2重量份的消泡剂、1/2重量份的流平剂、15~35重量份的颜填料、0.1~0.5重量份的紫外线吸收剂，并在900~1200r/min的转速下分散搅拌25~30min，通过砂磨将上述分散搅拌机中的混合物研磨至细度小于10μm，制得混合液，备用；
步骤四、将有机硅改性丙烯酸树脂置于盛有步骤三制得的混合液的分散机中，加入纳米二氧化钛和二硫化钼，在1500~1800r/min的转速下分散搅拌5~10min，然后加入步骤一制备的改性氮化硼、步骤二制备的改性硼酸铝晶须、剩余重量份的羟基丙烯酸树脂、剩余重量份的流平剂，在900~1200r/min的转速下分散搅拌10min，最后加入剩余重量份的消泡剂和剩余重量份的稀释剂，在600~800r/min的转速下分散搅拌3~5min，制备得a组分；
步骤五、将80~90重量份的异氰酸酯固化剂及10~20重量份的稀释剂一同放进分散搅拌机中分散均匀，出料并经过滤包装，制备得b组分；
步骤六、将步骤四制备的a组分与步骤五制备的b组分按照5：2的重量比进行勾兑，制备出低voc耐候性耐腐蚀工程机械面漆，施工时用低voc耐候性耐腐蚀工程机械面漆中加入5~15%的稀释剂进行稀释，稀释搅拌均匀即可用于施工，施工方式采用喷涂、滚涂或刷涂。
本发明采用热固性丙烯酸树脂，避免因采用链状分子热塑性脂容易受热软化、冷却硬化的缺陷，很好地利用了热固性树脂和固化剂通过化学键交联在一起的刚性网状稳定结构，而且，羟基丙烯酸树脂和有机硅改性丙烯酸树脂在固化过程中没有低分子产物排出，具有优异的力学性能。
本发明在步骤四加入氮化硼和硼酸铝晶须，晶须在树脂体系中均匀分散，使其能够同树脂体系良好结合，显著提高产品的表面硬度，提高抗划伤性和耐擦洗性能；氮化硼能够提高面漆的抗氧化性能、耐热性和防腐性能，提高面漆的使用寿命。
有益效果：（1）、本发明使用的丙烯酸树脂和异氰酸酯固化剂保证了面漆的耐候性能，配方中将丙烯酸树脂分两部分添加，减少研磨时间，提高生产效率；通过配方优化，减少树脂和稀释剂的用量，降低了面漆的voc含量。
（2）、本发明优选具有羟基的压克力共聚合树脂作为主要成膜物，具有优异的耐久性、流平性、密着性和高光泽等特点，有效提高了面漆的固含量（涂料固含量达80%）和耐腐蚀性（在干膜50μm条件下其耐盐雾性能达480h，不划痕，不起泡不变色）；搭配脂肪族异氰酸酯（hdi三聚体）固化剂，保证漆膜的耐候性、保光性、耐黄变性；减少溶剂使用量，减少voc挥发（voc挥发量小于300g/l）；异氰酸酯固化剂与丙烯酸树脂性能具有互穿网络结构的合金化高分子，成膜后具有优良的耐候性和抗老化性。
（3）、本发明配合能将有害的紫外光变为无害的热能放出的苯并三唑类紫外线吸收剂的使用，使耐人工加速老化达到2000小时，无龟裂、粉化、褪色，色差值≤1.5，失光率≤10%。
（4）、本发明在步骤四中加入二硫化钼后分散于树脂基体中，与树脂基体形成互穿网络结构，使涂覆后的面漆表面呈现出较低的表面能和摩擦系数，可以使水汽等与面漆表面处于不润湿状态，有效防止面漆的吸湿现象；而且，二硫化钼对许多化学品具有惰性，热稳定性高；纳米二氧化钛对紫外线还有较强的吸收作用，防霉防菌性好；气相白炭黑在面漆中形成一个致密的界面过渡层，提高面漆的抗侵蚀性；同时，气相白炭黑具有多孔结构，比表面积大的特点，纳米二氧化钛中的钛进入si-o网络中，增加si-o键的结合强度，提高纳米二氧化钛的耐候性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种低voc超耐候耐腐蚀工程机械面漆，由a组分和b组分按照5：2的重量比调配而成，其中，a组分由以下重量份的原料组成：30~40重量份的羟基丙烯酸树脂、10~15重量份的有机硅改性丙烯酸树脂、15~35重量份的颜填料、5~15重量份的无机填料、0.1~0.2重量份的触变剂、1~1.5重量份的润湿分散剂、0.1~0.3重量份的消泡剂、0.5~1重量份的流平剂、0.1~0.5重量份的紫外线吸收剂和10~15重量份的稀释剂；b组分由以下重量份的原料组成：80~90重量份的异氰酸酯固化剂和10~20重量份的稀释剂；其中，所述的无机填料由重量比为2~5：1~3：1~2：1~5的改性氮化硼、改性硼酸铝晶须、纳米二氧化钛和二硫化钼组成；颜填料由重量比为0.1~0.5：0.1~0.3：10~25：0.01~0.1：5~10的柠檬黄、中铬黄、钛白粉、气相白炭黑和沉淀硫酸钡组成。
下面根据本发明的技术方案列举三个实施例，三个实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进。
实施例1
一种低voc超耐候耐腐蚀工程机械面漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将硅烷偶联剂和氮化硼按1：100的重量比进行混合，制得改性氮化硼，备用；
步骤二、将硅烷偶联剂和硼酸铝晶须按1：100的重量比进行混合，制得改性硼酸铝晶须，备用；
步骤三、按照重量份称取各原料，其中：
a组分由以下重量份的原料组成：40重量份的羟基丙烯酸树脂、10重量份的有机硅改性丙烯酸树脂、35重量份的颜填料、2重量份的改性氮化硼、1重量份的改性硼酸铝晶须、1重量份的纳米二氧化钛、1重量份的二硫化钼、0.2重量份的触变剂、1.5重量份的润湿分散剂、0.1重量份的消泡剂、0.5重量份的流平剂、0.5重量份的紫外线吸收剂和15重量份的稀释剂；
b组分由以下重量份的原料组成：80重量份的异氰酸酯固化剂和20重量份的稀释剂；
步骤四、取20重量份的羟基丙烯酸树脂和7.5重量份的稀释剂一同放进分散搅拌机中，在600~800r/min的转速下分散搅拌5min后，加入0.2重量份的触变剂，在1500~1800r/min的转速下分散搅拌10min，使分散搅拌机中的混合物呈液体状，然后依次加入1.5重量份的润湿分散剂、0.05重量份的消泡剂、0.25重量份的流平剂、35重量份的颜填料、0.5重量份的紫外线吸收剂，并在900~1200r/min的转速下分散搅拌25~30min，通过砂磨将上述分散搅拌机中的混合物研磨至细度小于10μm，制得混合液，备用；
步骤五、将10重量份的有机硅改性丙烯酸树脂置于盛有步骤三制得的混合液的分散机中，加入1重量份的纳米二氧化钛和1重量份的二硫化钼，在1500~1800r/min的转速下分散搅拌5~10min，然后加入2重量份的步骤一制备的改性氮化硼、1重量份的步骤二制备的改性硼酸铝晶须、20重量份的羟基丙烯酸树脂、0.25重量份的流平剂，在900~1200r/min的转速下分散搅拌10min，最后加入0.05重量份的消泡剂和7.5重量份的稀释剂，在600~800r/min的转速下分散搅拌3~5min，制备得a组分；
步骤六、将90重量份的异氰酸酯固化剂及10重量份的稀释剂一同放进分散搅拌机中分散均匀，出料并经过滤包装，制备得b组分；
步骤七、将步骤五制备的a组分与步骤六制备的b组分按照5：2的重量比进行勾兑，制备出低voc耐候性耐腐蚀工程机械面漆，施工时用低voc耐候性耐腐蚀工程机械面漆中加入15%的稀释剂进行稀释，稀释搅拌均匀即可用于施工，施工方式采用喷涂、滚涂或刷涂。不同施工方式添加稀释剂量不同。
本实施例中，触变剂采用byk-r605；润湿分散剂采用byk-163；消泡剂采用efka-2720；流平剂采用tego-410；紫外线吸收剂采用uv-326；异氰酸酯固化剂采用n3300。
纳米二氧化钛的防霉、防菌性好，即使在无光照环境中对微生物也具有很强的杀菌能力；具有良好的耐光、耐候、耐高温性能，不粉化，热稳定性好。纳米二氧化钛的加入，提高了漆膜的耐沾污性、耐洗性，降低基料用量。
本实施例中，羟基丙烯酸树脂采用固含量70%的7303；颜填料由0.5重量份的柠檬黄、0.3重量份的中铬黄、25重量份的钛白粉、0.1重量份的气相白炭黑和9.1重量份的沉淀硫酸钡组成。选用的体质颜料为超细沉淀硫酸钡，惰性物质，化学稳定性好，耐热，熔点达1580℃，在漆液中分散性、防渗透性好，吸油量低，不影响漆膜光泽，可以提高漆膜的厚度、硬度、耐磨性能和涂装施工性能。本发明的气相白炭黑si元素能够进入基体的微观结构，提高面漆的热稳定性，与紫外线吸收剂结合后，避免面漆长期暴于室外，因受紫外光照射而老化现象。
按照工艺配方制成漆液后，刷涂在马口铁片上，封边，漆膜厚度为25~30μm，经自然干燥75h后，分别浸泡在水和盐水中，5天后取出观察漆膜状况，不起泡，不生锈，不变色。
实施例2
一种低voc超耐候耐腐蚀工程机械面漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将硅烷偶联剂和氮化硼按1：100的重量比进行混合，制得改性氮化硼，备用；
步骤二、将硅烷偶联剂和硼酸铝晶须按1：100的重量比进行混合，制得改性硼酸铝晶须，备用；
步骤三、按照重量份称取各原料，其中：
a组分由以下重量份的原料组成：35重量份的羟基丙烯酸树脂、15重量份的有机硅改性丙烯酸树脂、20重量份的颜填料、5重量份的改性氮化硼、3重量份的改性硼酸铝晶须、2重量份的纳米二氧化钛、5重量份的二硫化钼、0.15重量份的触变剂、1.0重量份的润湿分散剂、0.3重量份的消泡剂、1.0重量份的流平剂、0.2重量份的紫外线吸收剂和10重量份的稀释剂；
b组分由以下重量份的原料组成：80重量份的异氰酸酯固化剂和20重量份的稀释剂；
步骤四、取17.5重量份的羟基丙烯酸树脂和5重量份的稀释剂一同放进分散搅拌机中，在600~800r/min的转速下分散搅拌5min后，加入0.15重量份的触变剂，在1500~1800r/min的转速下分散搅拌10min，使分散搅拌机中的混合物呈液体状，然后依次加入1.0重量份的润湿分散剂、0.15重量份的消泡剂、0.5重量份的流平剂、20重量份的颜填料、0.2重量份的紫外线吸收剂，并在900~1200r/min的转速下分散搅拌25~30min，通过砂磨将上述分散搅拌机中的混合物研磨至细度小于10μm，制得混合液，备用；
步骤五、将15重量份的有机硅改性丙烯酸树脂置于盛有步骤三制得的混合液的分散机中，加入3重量份的纳米二氧化钛和2重量份的二硫化钼，在1500~1800r/min的转速下分散搅拌5~10min，然后加入5重量份的步骤一制备的改性氮化硼、3重量份的步骤二制备的改性硼酸铝晶须、17.5重量份的羟基丙烯酸树脂、0.5重量份的流平剂，在900~1200r/min的转速下分散搅拌10min，最后加入0.15重量份的消泡剂和5重量份的稀释剂，在600~800r/min的转速下分散搅拌3~5min，制备得a组分；
步骤六、将80重量份的异氰酸酯固化剂及20重量份的稀释剂一同放进分散搅拌机中分散均匀，出料并经过滤包装，制备得b组分；
步骤七、将步骤五制备的a组分与步骤六制备的b组分按照5：2的重量比进行勾兑，制备出低voc耐候性耐腐蚀工程机械面漆，施工时用低voc耐候性耐腐蚀工程机械面漆中加入10%的稀释剂进行稀释，稀释搅拌均匀即可用于施工，施工方式采用喷涂、滚涂或刷涂。不同施工方式添加稀释剂量不同。
本实施例中，触变剂采用byk-r606；润湿分散剂采用byk-182；消泡剂采用byk-2035；流平剂采用tego-450；紫外线吸收剂采用uv-328；异氰酸酯固化剂采用n3600。
本实施例中，羟基丙烯酸树脂采用固含量70%的7303；颜填料由0.1重量份的柠檬黄、0.2重量份的中铬黄、10重量份的钛白粉、0.01重量份的气相白炭黑和10重量份的沉淀硫酸钡组成。
实施例3
一种低voc超耐候耐腐蚀工程机械面漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将硅烷偶联剂和氮化硼按1：100的重量比进行混合，制得改性氮化硼，备用；
步骤二、将硅烷偶联剂和硼酸铝晶须按1：100的重量比进行混合，制得改性硼酸铝晶须，备用；
步骤三、按照重量份称取各原料，其中：
a组分由以下重量份的原料组成：30重量份的羟基丙烯酸树脂、10重量份的有机硅改性丙烯酸树脂、15重量份的颜填料、4重量份的改性氮化硼、2.5重量份的改性硼酸铝晶须、1.5重量份的纳米二氧化钛、2重量份的二硫化钼、0.1重量份的触变剂、1.2重量份的润湿分散剂、0.2重量份的消泡剂、0.8重量份的流平剂、0.1重量份的紫外线吸收剂和13重量份的稀释剂；
b组分由以下重量份的原料组成：85重量份的异氰酸酯固化剂和15重量份的稀释剂；
步骤四、取15重量份的羟基丙烯酸树脂和6.5重量份的稀释剂一同放进分散搅拌机中，在600~800r/min的转速下分散搅拌5min后，加入0.1重量份的触变剂，在1500~1800r/min的转速下分散搅拌10min，使分散搅拌机中的混合物呈液体状，然后依次加入1.2重量份的润湿分散剂、0.1重量份的消泡剂、0.4重量份的流平剂、15重量份的颜填料、0.1重量份的紫外线吸收剂，并在900~1200r/min的转速下分散搅拌25~30min，通过砂磨将上述分散搅拌机中的混合物研磨至细度小于10μm，制得混合液，备用；
步骤五、将12重量份的有机硅改性丙烯酸树脂置于盛有步骤三制得的混合液的分散机中，加入1.5重量份的纳米二氧化钛和2重量份的二硫化钼，在1500~1800r/min的转速下分散搅拌5~10min，然后加入4重量份的步骤一制备的改性氮化硼、2.5重量份的步骤二制备的改性硼酸铝晶须、15重量份的羟基丙烯酸树脂、0.4重量份的流平剂，在900~1200r/min的转速下分散搅拌10min，最后加入0.1重量份的消泡剂和6.5重量份的稀释剂，在600~800r/min的转速下分散搅拌3~5min，制备得a组分；
步骤六、将80重量份的异氰酸酯固化剂及20重量份的稀释剂一同放进分散搅拌机中分散均匀，出料并经过滤包装，制备得b组分；
步骤七、将步骤五制备的a组分与步骤六制备的b组分按照5：2的重量比进行勾兑，制备出低voc耐候性耐腐蚀工程机械面漆，施工时用低voc耐候性耐腐蚀工程机械面漆中加入5%的稀释剂进行稀释，稀释搅拌均匀即可用于施工，施工方式采用喷涂、滚涂或刷涂。不同施工方式添加稀释剂量不同。
本实施例中，触变剂采用byk-r606；润湿分散剂采用byk-9077；消泡剂采用byk-2035；流平剂采用tego-450；紫外线吸收剂采用uv-328；异氰酸酯固化剂采用n3300。
本实施例中，羟基丙烯酸树脂采用固含量70%的7333；颜填料由0.3重量份的柠檬黄、0.1重量份的中铬黄、15重量份的钛白粉、0.05重量份的气相白炭黑和5重量份的沉淀硫酸钡组成。
对比例是某市售厂家丙烯酸聚氨酯面漆的性能参数，三个实施例与对比例的性能指标比对参考结果见下表。
通过上表可以明显看出：本发明具有低voc和很好的耐化学腐蚀及耐人工老化性能，有效避免使用过程中出现的起泡、脱落、龟裂、褪色等问题，且遮盖力远远超过对比例，由此可见本发明是一种经济实用的低voc超耐候耐腐蚀工程机械面漆及制备方法，适用于各种机械装备产品的涂装。