專利名稱：100℃烘干陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆體系的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及化工產品及制備方法領域，特別是一種陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防 腐底漆體系。 龍紗水性聚氨酯漆相對于溶劑型聚氨酯而言，是以水為分散介質，節(jié)能、環(huán)保、安全、 且水便宜易得，明顯降低成本，故越來越引起人們廣泛重視。聚氨酯水性涂料目前主要是利用陰離子型體制原理。非離子型聚氨酯分散體體制原理也在一定范圍內應用(見《水分散體涂料》劉國杰主編第152頁)。聚氨酯水性涂料眾 多突出優(yōu)點在此不做詳細敘述，目前它存在的不足之處主要表現(xiàn)在如下的四個方面-1. 由于水蒸發(fā)潛熱高，涂膜干燥比較慢；2. 施工粘度下，涂料固體份低，因此得到相同厚度需要更高的涂膜厚度；3. 增稠劑、乳化劑的使用對涂膜固化后耐水性影響嚴重；4. 陰離子型水性聚氨酯體系顯堿性，金屬涂裝需借助防閃銹劑，同時會造成施工活 化期短并降低涂膜防腐性。有些陰離子水性聚氨酯需借助pH值調整劑將體系pH值調至 涂層最佳交聯(lián)狀態(tài)下的pH值范圍。發(fā)明內容為解決或改善現(xiàn)有水性聚氨酯涂料的缺點，本發(fā)明的目的是提供一種ioo'c烘干陽離 子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆體系，其在施工粘度下固體份高，施工適用期(活化 期)長，對涂裝環(huán)境要求不高，并提高涂膜耐水性及綜合防腐性能。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種ioo'c烘干陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆，其特征在于按質量份計算，配方包括以下組分固化劑5-15份，穩(wěn)定劑1-3份，水 性色漿30-50份；其中的固化劑配方包括以下組分芳香族多異氰酸酯40-70份，多元醇 或聚醚、聚碳酸酯二元醇5-25份，脂肪胺4-8份，含活性氫或羥基的化合物20-50份，溶 劑20-110份。按質量份計算，所述的穩(wěn)定劑配方包括以下組分 一種或一種以上改性環(huán)氧樹脂的 混合80-95份，酸5-20份。按質量份計算，所述的色漿配方包括以下組分改性環(huán)氧樹脂20-30份，顏填料40-60 份，酸中和劑5-15份，無毒催干劑0.5-1.5份，去離子水20-30份。一種100'C烘干陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆的制備方法，其特征在于包括以下步驟① 固化劑的制備多元醇、聚醚或聚碳酸酯二元醇一種或一種以上5-25份加溶劑 20-110份回流脫水后降溫；加芳香族多異氟酸酯40-70份，在50-80'C氮氣保護下反應1-4 小時；加脂肪胺4-8份、含活性氫或羥基的化合物20-50份，在常溫至80'C下反應1.5-2.5 小時。② 噴涂施工用漆液的制備將步驟①制得的固化劑5-15份在人工攪拌下緩緩加入1-3 份穩(wěn)定劑中，攪拌5-10分鐘后再加適量水攪拌；將攪勻后的混合物在人工攪拌下加進 30-50份水性色漿中攪拌5-20分鐘；施工時加適量清水調至施工粘度即可。本發(fā)明的優(yōu)點在于集中了芳香族異氰酸酸的耐溶劑性、硬度、拉伸強度、彈性好， 環(huán)氧樹脂的粘接性和防腐性優(yōu)，聚酰胺樹脂對基材的潤濕性、耐水性好，聚醚/聚碳酸酯 二元醇的柔韌性好，聚醚胺的觸變性、脂肪胺的自乳化性等諸多優(yōu)點于一身，加上穩(wěn)定劑 具有抑制固化劑與水反應，控制施工活化期的特點，從而賦予了產品良好的施工性能，漆 膜耐堿性、耐鹽霧性、耐水性及綜合性能優(yōu)異。本發(fā)明的涂料的pH值在6-7之間，無需 添加任何助劑就能滿足延長水性聚氨酯涂料施工活化期和最佳交聯(lián)狀態(tài)的目的，金屬涂裝 無需加防閃銹劑；本發(fā)明的水性陽離子樹脂和固化劑本身就具有自乳化性和一定的觸變 性，給高固體份施工并提高涂膜性能帶來可能性。本發(fā)明可廣泛應用于汽車、工程機械、 農用車等交通工具涂裝，五金、電器涂裝行業(yè)。 躺錢誠本發(fā)明是一種陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆，按質量份計算，包括以下組 分固化劑5-15份，穩(wěn)定劑l-3份，水性色漿30-50份。固化劑按質量份計算包括以下組分芳香族多異氟酸酯40-70份，多元醇或聚醚、 聚碳酸酯二元醇5-25份，脂肪胺4-8份，含活性氫或羥基的化合物20-50份，溶劑20-110 份。芳香族多異氰酸酯可以是TDI、 MDI;多元醇可以是三羥甲基丙烷、新戊二醇、季式 四醇、二甘醇、1，4丁二醇；聚醚可以是分子量在400 3000之間的聚丙二醇醚、聚乙二 醇醚或混合聚醚；聚碳酸酯二元醇的分子量可以是1000 3000之間；脂肪胺可以是甲基 乙醇胺、二甲基乙醇胺、二乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二丙胺、二丙醇胺、二正丁胺等 等；溶劑可以是丙酮、丁酮、環(huán)己酮、甲基異丁基酮、四氫呋喃、二甲基四氫呋喃、二氧 五環(huán)、吡啶、甲基吡啶等；含活性氫或羥基的化合物可以是丙二酸二乙酯、間硝酸苯酚等、 甲乙酮肟、酮肟類化合物、雜環(huán)醇類化合物等。所述的穩(wěn)定劑按質量份計算包括以下組分改性環(huán)氧樹脂一種或一種以上混合80-95 份，酸5-20份。上述改性環(huán)氧樹脂按質量份計算包括以下組分環(huán)氧樹脂25-40份，脂 肪胺或改性聚醚胺其中之一或兩種混合2-16份，改性聚酰胺10-25份或聚醚10-25份，醚酮類溶劑20-40份。環(huán)氧樹脂可以是環(huán)氧當量為180-1000之間的雙酚A型環(huán)氧樹脂、酚 醛改性環(huán)氧樹脂；改性聚酰胺可以是胺值在80-380之間的豆油酸或亞油酸制成的聚酰胺； 脂肪胺可以是二甲基乙醇胺、二乙胺、二乙醇胺、三乙醇胺、二丙醇胺、二正丁胺等；聚 醚可以是分子量在400 3000之間的聚丙二醇醚、聚乙二醇醚、混合聚醚；改性聚醚胺可 以是分子量在1000-3000之間；溶劑可以是丁酮、甲基異丁基酮、異丙酮、正丁醇、丙二 醇甲/乙/丁醚、二丙二醇甲/乙/丁醚、2-羥丙基甲/乙/丁醚、苯甲醇、酯環(huán)醇等。所制得的 功能型改性環(huán)氧樹脂的胺值在40-120范圍內。酸可以是鹽酸、磷酸、硼酸、甲酸、乙酸、 丙酸、草酸、乳酸、苯甲酸中的一種或兩種以上混合。所述的色漿按質量份計算包括以下組分色漿專用型的改性環(huán)氧樹脂20-30份，顏 填料40-60份，酸中和劑5-15份，無毒催干劑0.5-1.5份，去離子水20-30份。色漿專用 型的改性環(huán)氧樹脂胺值可以在卯-160之間；顏填料可以是鈦白粉、氧化鐵紅、碳黑、沉 淀硫酸鋇、水洗高嶺土、煅燒高嶺土；中和劑可以是甲酸、乙酸、丙酸、乳酸、草酸等； 無毒催干劑為二丁基氧化錫、辛酸亞錫、月桂酸二異丁基錫、各種鋯鹽類催干劑、稀土催 干劑等；分散劑可以是非離子或陽離子分散劑。制備方法包括以下步驟1. 固化劑的制備多元醇、聚醚或聚碳酸酯二元醇一種或一種以上5-25份加溶劑 20-110份回流脫水后降溫；加芳香族多異氰酸酯40-70份，在50-8(TC氮氣保護下反應1-4 小時；加脂肪胺4-8份、含活性氫或羥基的化合物20-50份，在常溫至80'C下反應1.5-2.5 小時，即可制得在卯XMO(TC開封的封閉型聚氨酯固化劑。2. 改性環(huán)氧樹脂的制備先將環(huán)氧樹脂25-40份、醚/酮類溶劑20-40份投入反應鍋在 50-80。C加熱攪拌溶解，環(huán)氧樹脂當量在180-1000之間；在70-9(TC下向已溶解好的環(huán)氧 樹脂溶液加入脂肪胺或改性聚醚胺2-16份并保溫1-2小時，再加入改性聚酰胺10-25份并 保溫1-2小時。改性聚醚胺和改性聚酰胺的制備是將其與酮類化合物加熱回流脫水反應即 可，例如將分子量為2000左右聚醚胺或胺值為80-380之間的聚酰胺60-80份、酮類化合 物20-40份加熱回流脫水反應直至胺值合格即為改性聚醚胺或改性聚酰胺(酮亞胺樹脂)。3. 水性色漿的制備將配方量的色漿專用改性環(huán)氧樹脂在轉速400-800轉/分鐘的分散 速度下加入無毒催干劑、適量溶劑(如醇醚類或酮類)、中和劑分散40-80分鐘后，加顏 填料在轉速800-1300轉/分鐘下分散40-80分鐘，再靜置6-10小時后分批次逐步加水分散 研磨至細度合格。4. 穩(wěn)定劑的制備將配方量的1種或1種以上功能型改性環(huán)氧樹脂在常溫300-700轉 /分鐘分散下緩緩加入特定的酸，分散20-60分鐘即可。5. 噴涂施工方法將固化劑在人工攪拌下緩緩加入穩(wěn)定劑中，攪拌5-10分鐘后再加適量水攪拌；將攪勻后的混合物在人工攪拌下加進水性色漿攪拌5-20分鐘；施工時加適量清水調至施工粘度即可施工。實施例1首先將26份新戊二醇、90份丁酮、5.5份甲基異丁基酮投入反應鍋在氮氣保護下攪 拌并加熱到85'C脫水1小時；脫水完成后降溫到5(TC以下，加入180份TDI在5(TC保溫 30分鐘，然后升溫至80-卯'C反應2小時；再用冷凍水降溫至5(TC以下緩慢滴加甲乙酮 WU97.5份，滴加完畢緩慢升溫至8(TC保溫小時，即得黃色透明固化劑組分。 實施例2首先將丙二醇甲醚73.6份，E20環(huán)氧樹脂235.1份和丁酮51.6份投入反應鍋，加熱 升溫開動攪拌在50-80'C溶解1小時；降溫至5CTC加二乙醇胺32.1份、異丙醇22.6份入 反應鍋升溫至8(TC反應2小時；在75-8(TC滴加改性聚醚胺3.7份，改性聚酰胺94.1份(由 以下實施例3制得)，滴加完畢升溫至9(TC反應2小時即得其中一種改性環(huán)氧樹脂。 實施例3投入胺值為200左右的聚酰胺(或聚醚胺)80份，甲基異丁基酮20份于反應鍋， 開攪拌加熱至W(TC回流脫水反應，反應8-20小時后抽真空即得改性聚酰胺樹脂(或改 性聚醚胺樹脂)。 實施例4將實施例2制得的功能型改性環(huán)氧樹脂80-95份在常溫300-700轉/分鐘分散下緩緩 加入鹽酸5-20份，分散20-40分鐘即可。 實施例5投入按色漿使用要求配制的改性環(huán)氧樹脂97.8份、丙二醇甲醚17.8份、陽離子或非 離子分散劑3.1份、20%甲酸14.2份、錫催干劑1.7份于反應鍋，在700轉/分鐘下分散 30分鐘后，再投入高色素炭黑3,2份、水洗高嶺土99份、異丙醇13.4份在700-1000轉/ 分鐘下分散1小時，靜置8小時；投入總量為119份去離子水中的50份分散10分鐘后進 入砂磨機研磨，以后每遍加適量水研磨直至全部水加完。研磨至細度合格。 實施例6取2份穩(wěn)定劑于施工容器，用干凈木棒攪拌同時緩緩加入15份固化劑；加完后繼續(xù) 攪拌5-10分鐘再繼續(xù)加入2份清水攪拌2分鐘；將該混合組分直接加入40份水性色漿中 攪拌1-2分鐘。加25份清水攪勻即得涂4杯粘度約19秒的可噴涂漆液，漆液固含量約 45.5%，噴涂濕膜不流掛，表干8分鐘，送烘干房在10(TC下烘30分鐘。檢測結果一、 原漆質量色漿組分固化劑組分穩(wěn)定劑組分外觀各色、無結塊分層外觀乳白色或黃色透明外觀黃色透明細度30 y保質期6個月固含％》60固含％》60固含o/?！?0涂裝粘度下的固體份》45% (指涂4杯粘度20"左右)二、 漆膜性能序號指標名稱設計值實測值檢測方法1漆膜顏色及外觀灰色，表面平整， 無縮孔表面平整無縮孔2干燥時間 RH《70%表干(min)《30 (25°C)8 (32。C)GB/T1728烘干(100。C，min)30303附著力(劃格法)00GB/T92864鉛筆硬度H2HGB/T67395柔韌性(mm)11GB/T17316沖擊強度(Kg cm)5050GB/T17327耐水性(40°C)300h在檢GB-52098鹽霧試驗磷化板360h在檢GB/T17719耐鹽水(3%) 25°C300h在檢GB-176310耐堿性(5%)48h>120hGB/T176311耐酸性(0.05mol)24h53hGB/T176312耐汽油(93#)48〉240GB/T173413一次噴涂膜厚30-4032本發(fā)明的優(yōu)點如下(1) 配好后可直接用清水調至施工粘度，不需添加增稠劑即可一次厚涂達30-40 n, 不流掛，漆液調配好后數天內可以施工，施工粘度下固含》45%;(2) 無需加防閃銹劑，直接在裸鐵板上噴涂不閃銹；(3) 該底漆與原子灰、中涂涂層有極好的配套性；(4) 環(huán)境友好，漆按配比混合后原漆溶劑含量《10%,不含任何有毒溶劑，不含鉛 等重金屬，也可以不含錫金屬；(5) 涂膜綜合性能優(yōu)秀，尤其耐堿性極好；(6) 本發(fā)明本身對水性聚氨酯類涂料開發(fā)提供了一種新的可行的途徑，有著較大的意義。
權利要求
1.一種100℃烘干陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆體系，其特征在于按質量份計算，配方包括以下組分固化劑5-15份，穩(wěn)定劑1-3份，水性色漿30-50份；其中的固化劑配方包括以下組分芳香族多異氰酸酯40-70份，多元醇或聚醚、聚碳酸酯二元醇5-25份，脂肪胺4-8份，含活性氫或羥基的化合物20-50份，溶劑20-110份。
2. 根據權利要求1所述的10(TC烘干陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆體系， 其特征在于按質量份計算，所述的穩(wěn)定劑配方包括以下組分兩種以上改性環(huán)氧樹脂的 混合80-95份，酸5-20份。
3. 根據權利要求1所述的10(TC烘干陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆體系， 其特征在于按質量份計算，所述的色漿配方包括以下組分改性環(huán)氧樹脂20-30份，顏 填料40-60份，酸中和劑5-15份，無毒催干劑0.5-1.5份，去離子水20-30份。
4. 根據權利要求2或3所述的100'C烘干陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆體 系，其特征在于按質量份計算，所述的改性環(huán)氧樹脂配方包括以下組分環(huán)氧樹脂2540 份，脂肪胺或改性聚醚胺其中之一或兩種混合2-16份，改性聚酰胺或聚醚10-25份，醚/ 酮類溶劑2040份。
5. 根據權利要求2或3所述的10(TC烘干陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆體 系，其特征在于所述的酸、酸中和劑為鹽酸、磷酸、硼酸、苯甲酸、甲酸、乙酸、丙酸、 乳酸、草酸中的一種或兩種以上混合。
6. 根據權利要求3所述的100'C烘干陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆體系， 其特征在于所述的無毒催干劑為鋯鹽類催干劑、錫類催干劑或稀土催干劑。
7. —種100'C烘干陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆的制備方法，其特征在于包括以下步驟① 固化劑的制備多元醇、聚醚或聚碳酸酯二元醇一種或一種以上5-25份加溶劑 20-110份回流脫水后降溫；加芳香族多異氰酸酯40-70份，在50-80'C氮氣保護下反應1-4 小時；加脂肪胺4-8份、含活性氫或羥基的化合物20-50份，在常溫至80'C下反應1.5-2.5 小時；② 噴涂施工用漆液的制備將步驟①制得的固化劑5-15份在人工攪拌下緩緩加入1-3 份穩(wěn)定劑中，攪拌5-10分鐘后再加適量水攪拌；將攪勻后的混合物在人工攪拌下加進 30-50份水性色漿中攪拌5-20分鐘；施工時加適量清水調至施工粘度即可。
8. 根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于所述水性色漿的制備步驟為將改性環(huán)氧樹脂20-30份在轉速400-800轉/分鐘的分散速度下加入無毒催干劑0.5-1.5份、酸中 和劑5-15份分散后，加顏填料40-60份，在轉速800-1300轉/分鐘下分散，再靜置6-10 小時后分批次逐步加入去離子水20-30份分散研磨至細度合格。
9. 根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于所述穩(wěn)定劑的制備步驟為將一種 或一種以上的功能型改性環(huán)氧樹脂80-95份在常溫300-700轉/分鐘分散下緩緩加入酸5-20 份，分散20-40分鐘即可。
10. 根據權利要求8或9所述的制備方法，其特征在于所述改性環(huán)氧樹脂的制備步驟 為首先將環(huán)氧樹脂25-40份、醚/酮類溶劑20-40份投入反應鍋在50-8(TC加熱攪拌溶解， 環(huán)氧樹脂當量在180-1000之間；在70-9(TC下向已溶解好的環(huán)氧樹脂溶液加入脂肪胺或改 性聚醚胺中的一種或兩種混合2-16份并保溫1-2小時，再加入改性聚酰胺或聚醚10-25 份保溫l-2小時。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種100℃烘干陽離子型環(huán)保水性環(huán)氧-聚氨酯防腐底漆體系，將固化劑、穩(wěn)定劑、水性色漿加水調配即可；其中的固化劑配方包括有芳香族多異氰酸酯、多元醇或聚醚、聚碳酸酯二元醇、脂肪胺、雜環(huán)類化合物以及溶劑等。本發(fā)明施工方便，環(huán)保、經濟，形成的漆膜具有較好的耐堿、耐鹽霧、耐水及綜合性能。本發(fā)明可廣泛應用于汽車、工程機械、農用車等交通工具涂裝，五金、電器涂裝行業(yè)。
文檔編號C09D163/00GK101402821SQ20081019876
公開日2009年4月8日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權日2008年9月25日
發(fā)明者江澤平 申請人:江澤平;陳欽彬