專利名稱：一種彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防腐涂料技術(shù)，特別是一種彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
實(shí)施西部大開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略，加快中西部經(jīng)濟(jì)發(fā)展，是我國(guó)高瞻遠(yuǎn)矚、統(tǒng)攬全局、面向新世紀(jì)的重大決策，是一項(xiàng)規(guī)模宏大的系統(tǒng)工程，而材料是中西部基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)中的支柱和重要基礎(chǔ)。中西部的大部分地區(qū)常年干旱少雨地區(qū)(年降水量在150ml以下)、風(fēng)沙強(qiáng)烈而頻繁、紫外線輻射強(qiáng)烈(比平原地區(qū)強(qiáng)30%以上)、晝夜溫差大(_30°C 60°C)，這些環(huán)境因素嚴(yán)重影響了材料的性能和壽命，采用涂料防護(hù)是最有效最直接的方法。目前，中西部戶外地區(qū)采用的防腐防護(hù)涂料普遍存在沒(méi)有彈性、耐候性差、耐久性差、抗風(fēng)沙性差、 耐磨性差、恢復(fù)率差、耐高低溫形變差、維護(hù)困難等現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的使用后，出現(xiàn)涂膜損傷、斑駁脫落，無(wú)法滿足我國(guó)中西部地區(qū)材料長(zhǎng)久的防腐要求，市場(chǎng)亟待一種性能更高的涂料來(lái)滿足西部地區(qū)戶外材料的防腐和防護(hù)要求。目前，國(guó)內(nèi)公知技術(shù)中用于材料防腐和防護(hù)的涂料比較多，但這些材料在我國(guó)中西部地區(qū)的耐久性有待進(jìn)一步提高。隨著材料防腐和防護(hù)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，材料的防腐和防護(hù)保護(hù)技術(shù)將會(huì)有更快的發(fā)展.
專利申請(qǐng)?zhí)枮?00410038072. 1的中國(guó)專利公開(kāi)的一種氟碳涂料及其制備方法。該涂料主要由氟樹(shù)脂、交聯(lián)劑、顏料、填料、助劑和混合溶劑組成，該涂料用于戶外材料的防腐和防護(hù)表現(xiàn)出優(yōu)異的耐候性，是目前戶外防腐常用涂料品種。配方中采用的氟碳樹(shù)脂分子結(jié)構(gòu)中沒(méi)有彈性鏈段，制備的涂料也不具備彈性要求，風(fēng)沙撞擊漆膜后，漆膜無(wú)法吸收撞擊所造成的沖擊力，表面就很容易損傷、剝落，如果用在我國(guó)中西部多風(fēng)沙、晝夜溫差大地區(qū)漆膜無(wú)法滿足長(zhǎng)久的防腐要求。專利申請(qǐng)?zhí)枮?01010243^9. 0的中國(guó)專利公開(kāi)的是一種高速列車(chē)涂裝用涂料。 該涂料以環(huán)氧樹(shù)脂、羥基丙烯酸樹(shù)脂、彈性聚酯樹(shù)脂為羥基組分、以HDI縮二脲為固化劑組分，添加金紅石鈦白粉和硅鋁基空心微珠的顏填料、助劑、混合溶劑等配置而成。配方中使用的羥基丙烯酸樹(shù)脂來(lái)提高涂膜的耐候性，制備的涂料耐候性不如聚硅氧烷涂料、氟碳樹(shù)脂涂料，只能使用于中短期20年)的戶外耐候面漆，而對(duì)于西部地區(qū)環(huán)境惡劣、人煙稀少、維護(hù)困難來(lái)說(shuō)，不能滿足長(zhǎng)久的防腐和防護(hù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料及其制備方法，該涂料具有超耐候、高彈性、超耐磨、抗風(fēng)沙、耐高低溫形變等特點(diǎn)，綜合防腐性能優(yōu)于脂肪族聚氨酯涂料、彈性聚酯-聚氨酯涂料、彈性環(huán)氧聚氨酯涂料、羥基丙烯酸樹(shù)脂-聚氨酯涂料、彈性聚酯/環(huán)氧/羥基丙烯酸-聚氨酯涂料、氟碳涂料、聚硅氧烷涂料，完全滿足于我國(guó)中西部地區(qū)材料長(zhǎng)久的防腐和防護(hù)要求。該涂料可以解決目前我國(guó)中西部地區(qū)戶外材料防腐和防護(hù)涂料耐候性差、耐久性差、抗風(fēng)沙性差、耐磨性差、恢復(fù)率差、耐高低溫形變差、維護(hù)困難等亟待解決的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)解決上述技術(shù)問(wèn)題的目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
為完成上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一種彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料，包括甲乙組分，甲乙組分按物質(zhì)的量比按甲組分包含的OH的物質(zhì)的量與乙組分包含NCO的物質(zhì)的量之比計(jì)=0. 7 1. 5，甲組份的組成及質(zhì)量百分比為 彈性聚酯樹(shù)脂20. 0 31. 8 ； 環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂15. 0 20. 0 ； 混合溶劑30. 0 33. 0 ； 潤(rùn)濕分散劑0. 3 1. 0 ； 消泡劑0. 1 0. 5 ； 觸變劑0. 1 0. 5 ； 紫外線復(fù)合穩(wěn)定劑0. 3 1. 0 ； 納米漿料18.0 25.0; 乙組分的組成及質(zhì)量百分比為 HDI縮二脲5 10 ； HDI三聚體90 95。所述的彈性聚酯樹(shù)脂是Rokrapol 2130、Bayer VP LS 2971中的一種。所述的混合溶劑是二甲苯、乙酸正丁酯、環(huán)己酮=2:3:5 (質(zhì)量比)的混合溶劑。所述的潤(rùn)濕分散劑為中EFKA-5065、EFKA-4010中的一種。所述的消泡劑為T(mén)EGO-Foamex N、德謙6800中的一種。所述的觸變劑是MT-PLUS酰胺蠟觸變劑、Extra酰胺蠟觸變劑中的一種。所述的紫外線復(fù)合穩(wěn)定劑是Tinuvin 900, Hostavin ARO 8中的一種。所述的納米漿料為將環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂HGF、納米氧化鐵紅、納米碳酸鈣、納米二氧化錫、納米氧化鋁、紫外線復(fù)合穩(wěn)定劑、混合溶劑、偶聯(lián)劑按質(zhì)量比=10:1 1:1:1:1:1:4混合，研磨制備成粒徑范圍為20-100nm的混合物。其中，納米氧化鐵紅優(yōu)選北京德科島金科技有限公司的DK403。其中，納米碳酸鈣優(yōu)選河南科力新材料股份有限公司NLY-801。其中，納米二氧化錫優(yōu)選中船重工七二五所生產(chǎn)納米ITO粉末。其中，納米氧化鋁優(yōu)選南京海泰納米材料有限公司HTAL-03。其中，紫外線復(fù)合穩(wěn)定劑優(yōu)選南京海泰納米材料有限公司公司的HTU-02。其中，偶聯(lián)劑優(yōu)選江蘇晨光偶聯(lián)劑有限公司的KH-560。納米漿料的制備方法為稱取定量的環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂HGF、納米氧化鐵紅、納米碳酸鈣、納米二氧化錫(ΙΤ0)、納米氧化鋁、紫外線復(fù)合穩(wěn)定劑、混合溶劑、偶聯(lián)劑放入瑪瑙罐中，靜止放置浸泡Mh，然后將瑪瑙罐放入行星式離心研磨機(jī)高速分散48 h，取漿料樣做掃描電鏡，測(cè)試漿料粒徑范圍為20-100nm即得所需合格的納米漿料。所述的環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂的制備方法為將環(huán)氧-有機(jī)硅樹(shù)脂、氟碳樹(shù)脂、乙酸正丁酯按質(zhì)量比=6:3:1加入三口燒瓶，加熱至回流溫度，保溫池，，降溫出料即得所需的合格的具有耐熱、耐油、耐候、耐磨、耐潮、耐玷污、不開(kāi)裂、不起泡、附著力強(qiáng)的環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂HGF。其中，環(huán)氧-有機(jī)硅樹(shù)脂優(yōu)選三木集團(tuán)生產(chǎn)的環(huán)氧-有機(jī)硅樹(shù)脂，環(huán)氧值為 0. 03-0. 16。其中，氟碳樹(shù)脂優(yōu)選上海三愛(ài)富新材料有限公司生產(chǎn)的FEVE氟碳樹(shù)脂，羥值> 25 mgKOH / g、氟含量彡23%。所述的乙組分固化劑為HDI縮二脲為Bayer-N75或者其同結(jié)構(gòu)物、HDI三聚體為 HDT-90、Bayer-N3390中的一種或者其同結(jié)構(gòu)物。所述甲組分的制備方法是按質(zhì)量百分比混合、攪勻、研磨至細(xì)度合格、調(diào)整粘度后過(guò)濾、包裝即得甲組分；所述的乙組分的制備方法按質(zhì)量百分比混合、均勻即得乙組分；甲乙組分按物質(zhì)的量比按甲組分包含的OH的物質(zhì)的量與乙組分包含NCO的物質(zhì)的量之比計(jì) =0. 7 1. 5攪拌均勻，即可制得彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料。這些技術(shù)方案，包括改進(jìn)的技術(shù)方案也可以互相組合或者結(jié)合，從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。該材料選用彈性聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂、混合溶劑、納米漿料、助劑等原材料按合理的配方配制而成。選取合適的彈性聚酯樹(shù)脂，要求樹(shù)脂本身具有良好的彈性、斷裂伸長(zhǎng)率、拉伸強(qiáng)度、恢復(fù)率、耐高低溫形變和優(yōu)異的防腐性能，能與各種基材都有良好的粘結(jié)性；自制環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂，該樹(shù)脂具有環(huán)氧樹(shù)脂超強(qiáng)的附著力、耐磨性，有機(jī)硅樹(shù)脂優(yōu)良的耐溫性，氟碳樹(shù)脂優(yōu)良的耐候性、自潔性，使環(huán)氧、有機(jī)硅、氟碳三種高分子聚合物材料性能進(jìn)行互補(bǔ)，該樹(shù)脂制備的漆膜具有耐熱、耐油、耐候、耐磨、耐潮、耐玷污、不開(kāi)裂、不起泡、附著力強(qiáng)等特點(diǎn)；自制的納米漿料主要由環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂、納米氧化鐵紅、納米碳酸鈣、納米ITO粉、納米氧化鋁、納米紫外線屏蔽劑、混合溶劑、偶聯(lián)劑經(jīng)過(guò)分散研磨配制而成，采用納米氧化鐵紅、納米碳酸鈣、納米ITO粉、納米氧化鋁、納米紫外線屏蔽劑為顏填料，增強(qiáng)漆膜的耐腐蝕介質(zhì)滲透性、增強(qiáng)漆膜硬度和耐磨性、耐沖擊性、耐紫外線降解性；采用的納米氧化鐵紅是一種新型的納米材料，具有強(qiáng)紫外線吸收能力、高彩度、高著色力、高透明度等特性，且無(wú)毒、無(wú)味、耐溫、耐酸堿，耐光、耐侯，與同類產(chǎn)品相比其防腐性能要強(qiáng)一倍；采用的納米ITO粉是hdium (銦)及Tin (錫)的復(fù)合氧化物，具有優(yōu)良的隔熱保溫效果，對(duì)紅外光的反射率> 70%，對(duì)紫外線的吸收率> 70%，對(duì)微波的衰減率> 85%，硬度高且耐磨耐蝕；采用的納米碳酸鈣在涂料中，具有白度高、附著力強(qiáng)、耐洗刷性能好，并有一定有耐候性，添加納米碳酸鈣后的涂料可以抵抗紫外線，抗老化性能有較大的提高。納米碳酸鈣另一個(gè)顯著特點(diǎn)是增加涂料觸變性，有利于涂料施工。納米碳酸鈣具有空間位阻效應(yīng)，能使配方中密度較大的粒子懸浮、起防沉降作用，使涂料開(kāi)罐效果好，同時(shí)起增容效果；采用的納米氧化鋁屬活性氧化鋁，多孔性、硬度高、尺寸穩(wěn)定性好， 對(duì)高分子樹(shù)脂起到補(bǔ)強(qiáng)增韌，特別是提高漆膜的致密性、光潔度、冷熱疲勞性、斷裂韌性、抗蠕變性能和耐磨性能；采用有機(jī)紫外線穩(wěn)定劑和無(wú)機(jī)紫外線屏蔽材料來(lái)進(jìn)一步提高漆膜保光保色性；采用HDI縮二脲異氰酸酯固化劑和HDI三聚體異氰酸酯固化劑復(fù)配明顯提高了漆膜的干燥性和抗風(fēng)沙性能。所述的一種彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料及其制備方法，具體操作步驟如下
1、甲組分的制備方法1)稱取所需量的彈性聚酯樹(shù)脂、潤(rùn)濕分散劑加入分散罐中，低速分散10-15分鐘，得到混合物I ；
2)稱取定量的納米漿料加入混合物I中，再高速分散60-120分鐘，得到混合物II；
3)稱取定量的觸變劑、消泡劑、紫外線穩(wěn)定劑加入到混合物II中，高速分散30-60分鐘，分散完畢后，進(jìn)入砂磨機(jī)研磨至細(xì)度<20um，用混合溶劑調(diào)整粘度合格后100目篩網(wǎng)過(guò)濾即得甲組分；
2、乙組分的制備方法
稱取所需量的HDI縮二脲異氰酸酯固化劑、HDI三聚體異氰酸酯固化劑按比例攪拌均勻即得乙組分；
3、甲乙組分按包裝規(guī)格分裝即可，使用時(shí)按照按物質(zhì)的量比=0.7 1. 5攪拌均勻即可制得彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料。由于采用了如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性
1、該涂料的具有優(yōu)良的耐紫外線照射性、對(duì)紫外線屏蔽率可達(dá)95%以上；
2、該涂料具有優(yōu)良的彈性、耐磨性、恢復(fù)率，可以長(zhǎng)時(shí)間抵御風(fēng)沙撞擊和高低溫形變， 特別適合涂裝我國(guó)中西部戶外材料防腐和防護(hù)，一次涂裝使用壽命可達(dá)20年以上；
3、該涂料具有優(yōu)良的自潔、耐玷污功能；
4、該涂料施工方便，可以滿足刷涂、滾涂、噴涂施工，一次施工厚度可達(dá)150um，常用耐候性較好的氟碳厚度僅為50um左右，縮短工期，明顯提高施工效率。本發(fā)明材料的主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1. 表權(quán)利要求
1.一種彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料，包括甲乙組分，甲乙組分按甲組分包含的 OH的物質(zhì)的量與乙組分包含NCO的物質(zhì)的量之比計(jì)=0. 7 1. 5，甲組份的組成及質(zhì)量百分比為彈性聚酯樹(shù)脂20.0 31. 8;環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂15. 0 20. 0 ；混合溶劑30. 0 33. 0 ；潤(rùn)濕分散劑0. 3 1. 0 ；消泡劑0. 1 0. 5 ；觸變劑0. 1 0. 5 ；紫外線復(fù)合穩(wěn)定劑0. 3 1. 0 ；納米漿料18.0 25.0;乙組分的組成及質(zhì)量百分比為HDI縮二脲5 10 ；HDI三聚體90 95。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料，其特征是所述的彈性聚酯樹(shù)脂是 Rokrapol 2130、Bayer VP LS 2971 中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料，其特征是所述的潤(rùn)濕分散劑為EFKA-5065、EFKA-4010中的一種，消泡劑為T(mén)EGO-Foamex N、德謙6800中的一種，觸變劑是MT-PLUS酰胺蠟觸變劑、Extra酰胺蠟觸變劑中的一種，紫外線復(fù)合穩(wěn)定劑是 Tinuvin 900> Hostavin ARO 8 中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料，其特征是所述的納米漿料為將環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂(HGF)、納米氧化鐵紅、納米碳酸鈣、納米二氧化錫、納米氧化鋁、紫外線復(fù)合穩(wěn)定劑、混合溶劑、偶聯(lián)劑按質(zhì)量比=10:1 :1:1:1:1 :1:4混合，研磨制備成粒徑范圍為20-100nm的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料，其特征是所述的納米氧化鐵紅是北京德科島金科技有限公司的DK403 ；納米碳酸鈣是河南科力新材料股份有限公司NLY-801 ；納米二氧化錫是中船重工七二五所生產(chǎn)納米ITO粉末；納米氧化鋁是南京海泰納米材料有限公司HTAL-03 ；紫外線復(fù)合穩(wěn)定劑是南京海泰納米材料有限公司公司的 HTU-02 ；偶聯(lián)劑是江蘇晨光偶聯(lián)劑有限公司的KH-560。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料，其特征是所述的環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂(HGF)的制備方法為將環(huán)氧-有機(jī)硅樹(shù)脂、氟碳樹(shù)脂、乙酸正丁酯按質(zhì)量比=6:3:1加入三口燒瓶，加熱至回流溫度，保溫2h，，降溫出料即得所需的合格的具有耐熱、耐油、耐候、耐磨、耐潮、耐玷污、不開(kāi)裂、不起泡、附著力強(qiáng)的環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂HGF ；環(huán)氧-有機(jī)硅樹(shù)脂環(huán)氧值為0. 03-0. 16 ；氟碳樹(shù)脂羥值> 25 mgKOH / g、氟含量> 23%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料，其特征是所述的環(huán)氧-有機(jī)硅樹(shù)脂是三木集團(tuán)生產(chǎn)的環(huán)氧-有機(jī)硅樹(shù)脂，環(huán)氧值為0. 03-0. 16 ；氟碳樹(shù)脂是上海三愛(ài)富新材料有限公司生產(chǎn)的FEVE氟碳樹(shù)脂，其羥值彡25 mgKOH / g、氟含量彡23%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料，其特征是所述的混合溶劑是二甲苯、乙酸正丁酯、環(huán)己酮=2:3:5 (質(zhì)量比)的混合溶劑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料，其特征是所述的乙組分固化劑為HDI縮二脲為Bayer-N75或者其同結(jié)構(gòu)物、HDI三聚體為HDT-90、Bayer_N3390 中的一種或者其同結(jié)構(gòu)物。
10.一種權(quán)利要求1所述彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料的制備方法，其特征是甲組分的制備方法是按質(zhì)量百分比混合、攪勻、研磨至細(xì)度合格、調(diào)整粘度后過(guò)濾、包裝即得甲組分；按質(zhì)量百分比混合、均勻即得乙組分；甲乙組分按甲組分包含的OH的物質(zhì)的量與乙組分包含NCO的物質(zhì)的量之比計(jì)=0. 7 1. 5，攪拌均勻即可制得彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種彈性抗風(fēng)沙耐磨蝕耐候耐溫變涂料，包括甲乙組分，甲組份為彈性聚酯樹(shù)脂20.0～31.8；環(huán)氧-有機(jī)硅改性氟碳樹(shù)脂15.0～20.0；混合溶劑30.0～33.0；潤(rùn)濕分散劑0.3～1.0；消泡劑0.1～0.5；觸變劑0.1～0.5；紫外線復(fù)合穩(wěn)定劑0.3～1.0；納米漿料18.0～25.0；乙組分為HDI縮二脲5～10；HDI三聚體90～95。本發(fā)明的涂料對(duì)紫外線屏蔽率可達(dá)95%以上；具有優(yōu)良的彈性、耐磨性、恢復(fù)率，可以長(zhǎng)時(shí)間抵御風(fēng)沙撞擊和高低溫形變，一次涂裝壽命可達(dá)20年；具有優(yōu)良的自潔、耐玷污功能；施工方便，一次施工厚度可達(dá)150μm。
文檔編號(hào)C09D175/06GK102391773SQ20111031169
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月14日
發(fā)明者劉翰鋒, 衛(wèi)小星, 張東亞, 徐飛鵬 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)七維防腐工程材料有限公司