专利名称：预涂卷材用电子束固化聚氨酯涂料及其制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种预涂卷材用聚氨酯涂料及其制备工艺。
技术背景 目前的卷材用涂料基本上都是溶剂型涂料，含有40 60%的挥发性有机溶剂，在 涂装彩钢板高温固化时，大量的挥发到空气中，严重地污染环境，并浪费了大量的资金和资 源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以用电子束固化的预涂卷材用电子束 固化聚氨酯涂料。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为预涂卷材用电子束固化聚氨酯 涂料，该涂料总重量中，树脂组合物占35 45 %，颜料和填料占25 35 %，助剂占2 5 %， 交联剂占25 35%。本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种预涂卷材用电子束固化聚氨酯涂 料的制备方法。为解决上述另一个技术问题，本发明采用的预涂卷材用电子束固化聚氨酯涂料的 制备方法，其步骤为预涂卷材用电子束固化聚氨酯涂料的制备方法，其步骤为1)制备不饱和聚酯二元醇按重量百分比，将16.8 18. 6%的3-羟基-2，2_ 二 甲基-3，-羟基-2，，2，- 二甲基丙基丙酸酯、0. 86 0. 95%的新戊二醇、18. 3 20. 3%的 1，4-环己烷二甲醇、2 2. 2 %的己二醇、20. 8 23 %的分子量为530的聚己内酯二元醇加 入反应釜中；并向反应釜中通入氮气，控制氮气的流量在10 16升/分钟，升温到80 130°C， 加入16. 3 18%的六氢邻苯二甲酸酐、5. 7 6. 3%的1,6-己二酸、6. 2 6. 8%的顺酐和 8 8. 8%的1，4_环己烷二甲酸；再升温至160 180°C，搅拌到物料全部熔融后，加入0.004 0.01%的四异丙 基钛，慢慢升温到200 220°C进行酯化反应，直到无水份分出后，检测酸值，当酸值小于 13mgK0H/g时，加大氮气流量，使氮气流量达到100 120升/分钟；8小时后，每隔一小时，取一次样测定酸值和黏度，当酸值小于5mgK0H/g时，停止 加热；缓慢升真空，防止釜内窜料，直至真空达到0. 095MPa后，在200士5°C保持4 5小 时；停真空，用氮气将釜内压力置换到常压；向釜内滴加9 11%的ε-己内酯，60 75分钟加完；釜内逐步降温到150士5°C，保持反应8 10小时；降温到常温，得到聚酯多元 醇；2)制备聚氨酯树脂按重量百分比，将62. 5 69. 1 %的不饱和聚酯二元醇加入反应釜中，加热到45 60°C，加入13. 92 15. 2%的异佛尔酮二异氰酸酯，慢慢升温到80 85°C，反应2 2. 5小时；加入1.41 1.55%的1，4_ 丁二醇，使釜内温度保持在80 85°C，反应30 40分钟，然后，加入0. 0076 0. 0081 %的催化剂四异丙基钛，再反应1 1. 5小时；加入0. 0124 0. 0136%的对甲氧基苯酚和4. 71 5. 21%的2-羟基丙烯酸乙 酯，在80 85°C保温反应2 2. 5小时，使-NCO含量< 0. 01 % ；降温到60 65°C，然后 加入6. 25 6. 91%的2-羟基丙烯酸乙酯调整黏度，得到聚氨酯树脂；
3)制备树脂组合物按重量百分比，将制得的71. 2 78. 8%的聚氨酯树脂用 20. 7 22. 9%的丙烯酸月桂酯、1. 1 1.3%的甲基丙烯酸酯基三甲基硅烷和1. 9 2. 1 的丙烯酸_环氧酯稀释得到树脂组合物；4)将制得的树脂组合物与颜料和填料、助剂和交联剂按照权利要求1所述的配比 进行混合、研磨，得到成品，所述的助剂为湿润分散剂、流平剂、附着力促进剂、消泡剂和耐 盐雾助剂中的一种或几种，所述的交联剂为月桂基丙烯酸酯。在制备树脂组合物的过程中，还加入了偶联剂，该偶联剂为甲基丙烯酸酯基三甲 基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。所用的颜料为着色颜料和防腐蚀颜料。所用的填料为氧化锌和沉淀硫酸钡。本发明的有益效果是本发明的电子束固化的预涂卷材用聚氨酯涂料，所用的聚 酯多元醇中，采用了和饱二元酸，和3-羟基-2，2- 二甲基-3’ -羟基-2’，2’ - 二甲基丙基 丙酸酯及聚己内酯二元醇，其强大的酯健基团的保护作用，使树脂具有了极高的耐候性。同 时采用不饱和酸引入了部分不饱和键，使电子束固化得以实现。此外，采用脂肪族二异氰酸 酯，极大地提高了树脂的保光性和保色性能；同时在树脂中引入了大量的氨酯键，提高了水 解稳定性，耐盐雾性，耐酸性能均优于酯键和醚键；引入了偶联剂，提高了涂料与金属板材 的附着力和与其他漆膜的结合力；引入了的丙烯酸-环氧酯，极大地提高了与金属板材的 附着力和耐盐雾性能。采用本发明所述的聚氨酯涂料，涂复后的涂膜具有优异的机械性能 和防腐蚀性能。引入了偶联剂，提高了涂料与金属板材的附着力和与其他漆膜的结合力。
具体实施例方式下面详细描述本发明所述的具体实施方案。首先，制备不饱和聚酯二元醇实施例一将428. 9Kg的3_羟基_2，2_ 二甲基_3，-羟基_2，，2，- 二甲基丙基丙酸酯、20. 8Kg 的新戊二醇、467. 24Kg的1，4_环己烷二甲醇、52Kg的己二醇、530Kg的分子量为530的聚己 内酯二元醇加入反应釜中；并向反应釜中通入氮气，控制氮气的流量在10升/分钟，升温到80°C，加入 416. 26Kg的六氢邻苯二甲酸酐、146. 16Kg的1，6_己二酸、156. 9Kg的顺酐和202. 5Kg的1， 4-环己烷二甲酸；再升温至160°C，搅拌到物料全部熔融后，加入IOOg的四异丙基钛，慢慢升温到 200°C进行酯化反应，直到无水份分出后，检测酸值，当酸值小于13mgK0H/g时，加大氮气流 量，使氮气流量达到100升/分钟；
8小时后，每隔一小时，取一次样测定酸值和黏度，当酸值小于5mgK0H/g时，停止 加热；缓慢升真空，防止釜内窜料，直至真空达到0. 095MPa后，在195°C保持5小时；停真空，用氮气将釜内压力置换到常压；向釜内滴加226. 4Kg的ε -己内酯，60分 钟加完；釜内逐步降温到145°C，保持反应8小时；降温到常温，得到不饱和聚酯二元醇。实施例二 将449. 4Kg的3_羟基_2，2_ 二甲基_3，-羟基_2，，2，- 二甲基丙基丙酸酯、20. 8Kg 的新戊二醇、452. 8Kg的1，4-环己烷二甲醇、75. 6Kg的己二醇、424Kg的分子量为530的聚 己内酯二元醇加入反应釜中；并向反应釜中通入氮气，控制氮气的流量在16升/分钟，升温到130°C，加入 385. 4Kg的六氢邻苯二甲酸酐、175. 4Kg的1，6_己二酸、137. 3Kg的顺酐和235. 4Kg的1， 4-环己烷二甲酸；再升温至180°C，搅拌到物料全部熔融后，加入250g的四异丙基钛，慢慢升温到 220°C进行酯化反应，直到无水份分出后，检测酸值，当酸值小于13mgK0H/g时，加大氮气流 量，使氮气流量达到120升/分钟；8小时后，每隔一小时，取一次样测定酸值和黏度，当酸值小于5mgK0H/g时，停止 加热；缓慢升真空，防止釜内窜料，直至真空达到0. 095MPa后，在205°C保持4小时；停真空，用氮气将釜内压力置换到常压；向釜内滴加226. 4Kg的ε -己内酯，75分 钟加完；釜内逐步降温到155°C，保持反应10小时；降温到常温，得到不饱和聚酯二元醇。其次，制备丙烯酸_环氧酯在反应釜中加入(E-51)环氧树脂1161Kg，加热到80°C，然后加入苄基二甲胺 1. OKg ；在高位槽中加入丙烯酸389Kg，然后，加入对苯二酚0. 05Kg，搅拌溶解均勻；在80°C下，从高位槽中向反应釜中慢慢滴加丙烯酸，控制反应温度不超过85°C， 在2个小时滴加完成，然后，在80 85°C保温反应至酸值小于10 ；降温到65°C，加入丙烯 酸_月桂酯81Kg，得到丙烯酸-环氧酯。接着，制备聚氨酯树脂实施例一将IOOOKg的不饱和聚酯二元醇加入反应釜中，加热到45°C，加入222. 29Kg的异 佛尔酮二异氰酸酯，慢慢升温到80°C，反应2小时；加入22. 53Kg的1，4-丁二醇，使釜内温 度保持在80°C，反应40分钟，然后加入0. 12Kg的催化剂四异丙基钛，再反应1小时；加入 0. 2Kg的对甲氧基苯酚和75. 4Kg的2-羟基丙烯酸乙酯，在85°C保温反应2小时，使-NCO 含量< 0. 01% ；降温到60°C，然后加入IOOKg的2-羟基丙烯酸乙酯调整黏度，得到聚氨酯 树脂；实施例二将IOOOKg的不饱和聚酯二元醇加入反应釜中，加热到45°C，加入222. 29Kg的异佛 尔酮二异氰酸酯，慢慢升温到85°C，反应2. 5小时；加入22. 53Kg的1，4_ 丁二醇，使釜内温 度保持在85°C，反应30分钟，然后加入0. 12Kg的催化剂四异丙基钛，再反应1.5小时；加入 0. 2Kg的对甲氧基苯酚和75. 4Kg的2-羟基丙烯酸乙酯，在80°C保温反应2. 5小时，使-NCO 含量< 0. 01% ；降温到65°C，然后加入IOOKg的2-羟基丙烯酸乙酯调整黏度，得到聚氨酯树脂。然后，制备树脂组合物取制得的聚氨酯树脂750Kg，用238Kg的丙烯酸月桂酯、12Kg的甲基丙烯酸酯基三甲基硅烷和20Kg的丙烯酸-环氧酯稀释得到树脂组合物；最后，制备涂料1)制作底漆取制得的树脂组合物640Kg，与70Kg的锌铬黄、140Kg的锶铬黄、17. 5Kg的氧化锌、 35Kg的钛白粉R-706、17. 5Kg的沉淀硫酸钡、5. 25Kg的消泡剂、7Kg的防沉剂、7Kg的分散剂 BYK-P-104S以及7Kg的流平剂EFKA-3777混合，并加入适应的丙烯酸月桂酯，搅拌均勻，按 涂4号杯测黏度法，调整黏度至8. 5秒；然后，放入高速分散机中分散均勻，沙磨机研磨到颗 粒不大于15um。2)制作色浆取制得的的树脂组合物22. 4Kg，与11. 55Kg的颜料、0. 35Kg的流平剂EFKA-3777 和0. 7Kg的分散剂BYK-P-104S混合，搅拌均勻。3)制作面漆取制得的的树脂组合物637Kg和制作好的色浆35Kg与7Kg的防沉剂、5. 25Kg的 消泡剂、17. 5Kg的氧化锌、175Kg的钛白粉R-706、7Kg的分散剂BYK_P_104S、7Kg的流平剂 EFKA-3777混合，并加入适量的丙烯酸月桂酯，搅拌均勻，按涂4号杯测黏度法，调整黏度至 8. 5秒；然后，放入高速分散机中分散均勻，沙磨机研磨到颗粒不大于15um。以辊涂法涂敷卷材钢板，以5兆电子伏特的电子束加速器，辐照剂量为120kGy，
瞬间固化。固化后，测试底漆和面漆性能如下 从测试结果可以看出，本发明的预涂卷材用电子束固化高耐候性涂料，具有优异 的机械性能和耐腐蚀性能。
权利要求
预涂卷材用电子束固化聚氨酯涂料，其特征在于该涂料总重量中，树脂组合物占35～45％，颜料和填料占25～35％，助剂占2～5％，交联剂占25～35％。
2.预涂卷材用电子束固化聚氨酯涂料的制备方法，其步骤为1)制备不饱和聚酯二元醇按重量百分比，将16.8 18. 6 %的3-羟基-2，2- 二甲 基-3，-羟基_2，，2，- 二甲基丙基丙酸酯、0. 86 0. 95%的新戊二醇、18. 3 20. 3%的1， 4-环己烷二甲醇、2 2. 2%的己二醇、20. 8 23%的分子量为530的聚己内酯二元醇加入 反应釜中；并向反应釜中通入氮气，控制氮气的流量在10 16升/分钟，升温到80 130°C，力口 入16. 3 18%的六氢邻苯二甲酸酐、5. 7 6. 3%的1，6-己二酸、6. 2 6. 8%的顺酐和 8 8. 8%的1，4_环己烷二甲酸；再升温至160 180°C，搅拌到物料全部熔融后，加入0. 004 0. 01 %的四异丙基 钛，慢慢升温到200 220°C进行酯化反应，直到无水份分出后，检测酸值，当酸值小于 13mgKOH/g时，加大氮气流量，使氮气流量达到100 120升/分钟；8小时后，每隔一小时，取一次样测定酸值和黏度，当酸值小于5mgKOH/g时，停止加热； 缓慢升真空，防止釜内窜料，直至真空达到0. 095MPa后，在200士5°C保持4 5小时；停真空，用氮气将釜内压力置换到常压；向釜内滴加9 11%的ε-己内酯，60 75分 钟加完；爸内逐步降温到150士5°C，保持反应8 10小时；降温到常温，得到聚酯多元醇；2)制备聚氨酯树脂按重量百分比，将62.5 69. 的不饱和聚酯二元醇加入反应釜 中，加热到45 60°C，加入13. 92 15. 2%的异佛尔酮二异氰酸酯，慢慢升温到80 85°C， 反应2 2. 5小时；加入1. 41 1. 55%的1，4- 丁二醇，使釜内温度保持在80 85°C，反应 30 40分钟，然后，加入0. 0076 0. 0081%的催化剂四异丙基钛，再反应1 1. 5小时； 加入0. 0124 0. 0136%的对甲氧基苯酚和4. 71 5. 21 %的2-羟基丙烯酸乙酯，在80 85°C保温反应2 2. 5小时，使-NCO含量< 0. 01% ；降温到60 65°C，然后加入6. 25 6. 91%的2-羟基丙烯酸乙酯调整黏度，得到聚氨酯树脂；3)制备树脂组合物按重量百分比，将制得的71.2 78. 8%的聚氨酯树脂用20. 7 22. 9%的丙烯酸月桂酯、1. 1 1.3%的甲基丙烯酸酯基三甲基硅烷和1.9 2. 1的丙烯 酸_环氧酯稀释得到树脂组合物；4)将制得的树脂组合物与颜料和填料、助剂和交联剂按照权利要求1所述的配比进行 混合、研磨，得到成品，所述的助剂为湿润分散剂、流平剂、附着力促进剂、消泡剂和耐盐雾 助剂中的一种或几种，所述的交联剂为月桂基丙烯酸酯。
3.如权利要求2所述的聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于在制备树脂组合物的过 程中，还加入了偶联剂，该偶联剂为甲基丙烯酸酯基三甲基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。
4.如权利要求2所述的聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于所用的颜料为着色颜料 和防腐蚀颜料。
5.如权利要求2、3或4所述的聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于所用的填料为氧 化锌和沉淀硫酸钡。
全文摘要
本发明公开了一种预涂卷材用电子束固化高耐候性涂料及其制备工艺，该涂料总体重量中含有35～45％的树脂组合物、25～35％的颜料和填料、2～5％的助剂和25～35％的溶剂；其中，高耐候性不饱和聚酯多元醇与二异氰酸酯反应得到带端羟基的聚氨酯树脂，然后用含羟基的丙烯酸酯稀释而成，为了提高与金属板材的附着力和耐盐雾腐蚀能力，加入了丙烯酸-环氧酯。该涂料的耐腐蚀性能接近于氟碳涂料，成本仅为氟碳涂料的1/3。
文档编号C09D7/12GK101864244SQ20101021846
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者杨彦威 申请人:张家港顺昌化工有限公司