一种高固体分DTM聚氨酯涂料及其制备方法与流程

一种高固体分dtm聚氨酯涂料及其制备方法
技术领域
1.本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种高固体分dtm聚氨酯涂料及其制备方法。


背景技术：

2.金属基材的涂料防腐领域中通常采用底漆+中间漆+面漆的配套喷涂方式，这种方式存在很多技术问题，如各层涂料的固含量低，成膜厚度薄；成膜时间长，各层之间存在一定的施工间隔，并且层间的附着力不一，导致成膜质量差，难以起到保护作用。在这一背景下，可以直接施用在金属表面的dtm(direct to metal)涂料应运而生，它可以代替底漆+中间漆+面漆的多层体系，减少施工步骤，缩短干燥时间，从而大大提高喷涂效率并节省成本。
3.适应期指的是分开包装的涂料组分在混合后能够使用的最长时间。dtm涂料体系中，当dtm涂料的粘度比初配好时的粘度增长50％时，dtm涂料的性能就出现了明显不达标现象，因此通常将粘度比初配好时的粘度增长50％的时长定为dtm涂料的适用期，现有技术中dtm涂料的适用期仅为20min左右，过短的适用期导致dtm涂料仅能采用双进料高压无气喷涂机施工，并且还需要严格控制喷涂时间，这严重降低了dtm涂料的可施工性能，因此，研发一种具有较长适用期的dtm涂料对于提高dtm涂料的可施工性能，降低dtm的应用难度，具有很大的意义。


技术实现要素：

4.针对现有技术中dtm涂料适用期短所带来的喷涂方式和喷涂时间的局限性，导致dtm涂料难以得到广泛应用的技术问题，本发明提供一种高固体分dtm聚氨酯涂料及其制备方法，该高固体分dtm聚氨酯涂料的适用期达45min以上，同时固体含量达到80％以上，成膜厚度在100～150μm之间，板面效果好，具有广阔的应用前景。
5.为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
6.一种高固体分dtm聚氨酯涂料，该涂料包括a组分和b组分，其中a组分中各原料的质量百分含量为：聚天门冬氨酸酯30％～35％、改性树脂18％～23％、分散剂1％～1.5％、消泡剂0.2％～0.6％、流平剂0.3％～0.5％、紫外光吸收剂1％～1.5％、颜料10％～20％、填料20％～32％、分子筛3％～5％、溶剂8％～15％，b组分为固化剂，b组分的质量为a组分质量总和的25％～30％；a组分中改性树脂为生物基聚酯改性多元醇树脂。
7.本发明提供的高固体分dtm聚氨酯涂料，创造性地将生物基聚酯改性多元醇树脂引入dtm聚氨酯涂料中，生物基聚酯改性多元醇树脂对于延长涂料的适用期，提升涂料的光泽度和表面效果起着重大促进作用，以生物基聚酯改性多元醇树脂和聚天门冬氨酸酯为主要成膜物质，配合特定含量的分散剂，消泡剂、流平剂、紫外光吸收剂和固化剂，加以特定含量的颜料，填料、分子筛和溶剂所制得的dtm聚氨酯涂料固含量可以达到80％以上，具有高固体分的特点，在金属基材上一道施工所得薄膜厚度即可达100～150μm，并且漆膜具有良好的光泽度和表面效果；同时该涂料的适用期可以达到45min以上，显著提高了dtm涂料的施工性能。
8.优选地，生物基聚酯改性多元醇树脂为蓖麻油聚酯改性多元醇树脂，其制备方法具体包括以下步骤：
9.步骤1：蓖麻油、二甘醇和三羟甲基丙烷混合后，在氮气保护气氛下升温至215～225℃，保温反应0.8～1.2h；
10.步骤2：反应完成后降至180℃以下后加入己二酸及石油二甲苯，升温回流1.5～2h后，搅拌升温至245～250℃，保温反应直至反应体系中的酸值≤1(mgkoh/g)，格式管粘度8～11s(25℃)后降温至60℃以下，加入醋酸丁酯混合均匀，即得所述蓖麻油改性聚酯多元醇树脂。
11.优选地，蓖麻油、二甘醇、三羟甲基丙烷、己二酸、石油二甲苯和醋酸丁酯的用量之比为：60～62：6～7：2.5～3：9～10：14～16：4～6。
12.优选地，固化剂为hdi三聚体和异佛尔酮二异氰酸酯的混合物，两者优选的质量比为：4～6：1。
13.hdi三聚体与异氟尔酮二异氰酸酯混合所制得的固化剂，能显著降低本涂料体系的粘度，使dtm涂料能够使用高压无气喷涂，克服了现有技术中dtm普遍存在的因粘度较大而无法采用高压无气喷涂的问题，拓宽了dtm涂料的喷涂方式，也有助于进一步延长dtm涂料的适用期。
14.优选地，溶剂为乙二醇丁醚乙酸酯与醋酸叔丁酯的混合物，优选的质量比为1～2：1。
15.乙二醇丁醚乙酸酯和醋酸叔丁酯的混合物可以使本方案中的成膜物质和各种助剂、填料溶解并混合均匀，保证漆膜的性质稳定，对漆膜的装饰性和防护性能也有一定贡献，此外，酯类和醋酸叔丁酯中均不含对环境有害物质，能显著降低涂料中的voc含量。
16.优选地，紫外光吸收剂为苯并三唑类紫外线吸收剂和受阻胺类稳定剂的混合物，优选的质量比为1～2：1。
17.优选地，分散剂为带颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物。
18.优选地，流平剂为聚醚改性二甲基硅氧烷。
19.优选地，消泡剂为氟硅改性的聚硅氧烷或有机硅类消泡剂。
20.优选地，填料为硫酸钡、滑石粉、云母粉和硫酸锌中的至少一种，颜料为金红石型钛白粉和科美斯kc红中的至少一种，分子筛为4a分子筛。
21.本发明还提供了上述高固体分dtm聚氨酯涂料的制备方法，包括如下步骤：
22.s1：按配方量称取各原料，将聚天门冬氨酸酯和改性树脂混合，在搅拌状态下依次加入分散剂和消泡剂后，500～600r/min搅拌均匀；
23.s2：调整转速至600～800r/min，加入颜料和填料后800～1000r/min分散10～15min，然后研磨至细度≤20μm；
24.s3：加入流平剂、紫外线吸收剂、溶剂和分子筛后，600～800r/min搅拌15min，即得a组分；
25.s4：按配方量称取固化剂，500～600r/min搅拌均匀后得到b组分，a组分和b组分分装即得所述高固体分dtm聚氨酯涂料。
26.相对于现有技术，本发明提供的高固体分dtm聚氨酯涂料的制备方法，工艺简单，操作方面，绿色环保，分步骤制得的组分a和组分b进行分装，
27.易储存，在施工过程中只需简单混合即可制得高固体分dtm聚氨酯涂料，并且所制得的高固体分dtm聚氨酯涂料适用期长，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
28.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
29.为便于比较，以下各实施例和对比例中的原料均采用表1中所示的厂家型号。
30.表1
[0031][0032][0033]
表格中生物基聚酯改性多元醇树脂为蓖麻油聚酯改性多元醇树脂，其制备方法为：
[0034]
步骤1：蓖麻油、二甘醇和三羟甲基丙烷混合后，在氮气保护气氛下升温至215～225℃，保温反应1h；
[0035]
步骤2：反应完成后降至180℃以下后加入己二酸，升温回流1.5～2h后，搅拌升温
至245～250℃，保温反应直至反应体系中的酸值≤1(mgkoh/g)，格式管粘度8～11s(25℃)后降温至60℃以下，加入醋酸丁酯混合均匀，即得所述蓖麻油改性聚酯多元醇树脂。
[0036]
其中，实施例1～实施例5中改性树脂的制备原料质量比如下表所示，对比例中涉及的改性树脂与实施例1中的改性树脂相同：
[0037][0038][0039]
上述制备过程中，蓖麻油、二甘醇、三羟甲基丙烷、精己二酸、石油二甲苯和醋酸丁酯的用量之比为：61.4：6.56：2.82：9.22：15：5。
[0040]
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。
[0041]
实施例1
[0042]
实施例1～5分别提供一种高固体分dtm聚氨酯涂料，该高固体分dtm聚氨酯涂料由a组分和b组分组成，其中a组分中各原料的质量百分含量如表2所示，b组分中各原料相对于a组分质量之和的百分含量如表3所示：
[0043]
表2
[0044][0045][0046]
表3
[0047][0048]
实施例1～实施例5所提供的高固体分dtm聚氨酯涂料的制备方法具体包括以下步骤：
[0049]
s1：按配方量称取各原料，将聚天门冬氨酸酯和改性树脂混合，在搅拌状态下依次加入分散剂和消泡剂后，500～600r/min搅拌均匀；
[0050]
s2：调整转速至600～800r/min，加入颜料和填料后800～1000r/min分散15min，然后研磨至细度≤20μm；
[0051]
s3：加入流平剂、紫外线吸收剂、溶剂和分子筛后，600～800r/min搅拌15min，即得a组分；
[0052]
s4：按配方量称取固化剂，500～600r/min搅拌均匀后得到b组分，将a组分和b组分分装即得所述高固体分dtm聚氨酯涂料。
[0053]
对比例1
[0054]
本对比例提供一种聚氨酯涂料，该涂料的组成与实施例1相比，除改性树脂被等质量的科思创670b聚酯树脂替代外，其余成分和制备方法与实施例1保持一致。
[0055]
对比例2
[0056]
本对比例提供一种聚氨酯涂料，该涂料的组成与实施例1相比，除a组分中的改性树脂被等质量的巴斯夫sovermol760支链型聚酯多元醇替代外，其余成分和制备方法与实施例1保持一致。
[0057]
对比例3
[0058]
本对比例提供一种聚氨酯涂料，该涂料的组成与实施例1相比，除b组分固化剂中的拜耳n3900被等质量的万华ht100固化剂替代外，其余成分和制备方法与实施例1保持一致。
[0059]
对比例4
[0060]
本对比例提供一种聚氨酯涂料，该涂料的组成与实施例1相比，除b组分固化剂中的拜耳n3900被等质量的旭化公司的tla100树脂替代外，其余成分和制备方法与实施例1保持一致。
[0061]
检测例
[0062]
将各实施例和对比例制得的聚氨酯涂料进行相关性能测试，其中：
[0063]
参照gb30981-2020《工业防护涂料中有害物质限量》检测的项目有：不挥发分、密度、voc、重金属；
[0064]
参照hg/t4757-2014《农用机械涂料》检测的项目有：耐湿热、耐水、耐人工气候老化；
[0065]
参照hg/t5368-2018《聚天门冬氨酸酯防腐涂料》检测的项目有：铅笔硬度、弯曲试验、耐磨性、适用期；
[0066]
参照hg/t2454-2014《溶剂型聚氨酯涂料(双组分)》检测的项目有：在溶器状态、细度、干燥时间、漆膜外观、光泽、耐冲击性、划格试验、附着力(拉拔法)、耐酸耐碱耐盐水、耐盐雾。
[0067]
具体测试结果如下4和表5所示。
[0068]
表4
[0069]
[0070][0071][0072]
表5
[0073]
[0074][0075]
由上表中数据可知，本发明提供的高固体分dtm聚氨酯涂料中不挥发物质含量≥80％，a组分和b组分混合所制得的涂料初期粘度低，粘度提高速率低，适用期在45min以上，干燥方式为自干，无需加热设备，同时干燥时间快，能极大地节省施工时间。同时，附着力(拉拔法)≥9，对金属基材的附着力良好，光泽饱满，在20
°
角下均大于90，具有良好的装饰性。
[0076]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。