一种改进型双组份聚氨酯涂料的制作方法

本发明涉及涂料组合物，具体涉及基于聚氨酯的双组份涂料，该涂料适用于汽车涂料中。

背景技术：

1、溶剂型双组分聚氨酯涂料(2k-pu)是综合性能最优异的涂料品种之一，开发高固含量双组分聚氨酯涂料，降低现有2k-pu涂料产品的挥发性有机化合物(voc)含量是涂料工业研究的热点，其技术关键在于开发低黏度高固含量的羟基树脂。高固体含量2k-pu涂料的重要性能之一为涂料的活化期，也称施工时限，从羟基树脂与固化剂混合时开始计时，随存放时间的延长，涂料黏度增长，当增加到降低涂膜性能时为止，这段时间称双组分涂料的活化期，活化期越长，2k-pu的施工时间可以变长，施工越方便，越不会因施工进度慢而浪费涂料。目前采用分子量1000左右的线形羟基齐聚物制备的高固体含量2k-pu涂料，其涂料活化期短于2h，涂膜干燥速度慢和耐化学品性差的缺点限制其使用。采用传统高分子量的羟基树脂，添加双噁唑烷反应活性稀释剂，可以达到高性能与低voc含量的兼顾，存在双噁唑烷价格昂贵，添加量大，其成本往往超过2k-pu涂料总成本的50％；现有小分子羟基多元醇不能作为活性稀释剂。

2、另一方面，传统溶剂型2k-pu涂料用羟基树脂的合成工艺相似，一般通过多元醇与多元酸(或酸酐)于高温条件(200-240℃)下的缩聚反应来制备，其制备过程反应温度高、使用的二甲苯带水剂不环保，而且产物树脂的分子结构多为线型结构，存在高分子量、高黏度和低固体含量的缺陷，即低黏度和高固体含量难兼顾。公开号为cn102911349a和cn104262599a的专利申请公开了利用己内酯、脂肪酸及单缩水甘油醚对超支化羟基聚酯进行改性，以苯系物如二甲苯作为带水剂来促进缩聚反应进行，导致二甲苯残留在产物中，不符合越来越严苛的环保要求。公开号为cn 106279659a的专利申请公开了一种以多元醇为核的星形羟基聚酯及其制备方法与应用，包括先以小分子多元醇为核分子，先与己内酯80-140℃反应6-10h得到基质星形聚酯，再与单缩水甘油醚在90-150℃下反应得到星形羟基聚酯，该方法制备的树脂采用多步加料，操作工艺复杂，同时其多步合成步骤耗时长，产物树脂应用于2k-pu涂料时其漆膜性能不及传统羟基树脂，存在活化期短(2h内)、涂料施工固体含量在70％以下、涂料voc在300g/l以上、涂膜的硬度偏低和耐化学品性差等缺点，难满足汽车涂料特别是修补漆的实际应用需要。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种改进型双组份聚氨酯涂料，该双组分聚氨酯涂料具有活化期长、施工黏度低、施工固体含量高和涂膜耐化学品性能好的优点。

2、本发明解决的技术问题的方案如下：

3、一种改进型双组份聚氨酯涂料，该涂料包括羟基组分和聚氨酯固化剂组分，其中所述羟基组分由羟基树脂和涂料助剂组成，其特征在于，所述的羟基树脂按星形羟基聚酯︰活性稀释剂＝0.25-4:1的质量比由星形羟基聚酯与活性稀释剂混合制成；其中，

4、所述的星形羟基聚酯树脂由以下方法制得：

5、将多元醇、该多元醇摩尔量1-6倍的酸酐和与所述酸酐等摩尔量的单环氧化合物混合，然后按所述单环氧化合物质量的0.05-0.2％的加入催化剂搅拌均匀，在90-110℃下反应至酸值达到2-10mgkoh/g后降至室温，即得所述的星形羟基聚酯树脂；

6、所述的活性稀释剂由以下方法制得：将羟基羧酸与羟基羧酸等摩尔量的所述单环氧化合物混合，再按所述单环氧化合物质量的0.05-0.2％加入所述的催化剂，在90-120℃下反应至酸值达到2-5mgkoh/g后降至室温，即得所述的活性稀释剂；

7、所述的酸酐为邻苯二甲酸酐、六氢苯酐、甲基六氢苯酐、丁二酸酐、己二酸酐和戊二酸酐中的一种；

8、所述的多元醇为甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、双三经甲基丙烷、双季戊四醇和三官能度聚醚n303中的一种；

9、所述的单环氧化合物为环氧氯丙烷、缩水甘油、丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚和辛基缩水甘油醚中的一种；

10、所述的羟基羧酸为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、酒石酸和乳酸中的一种；

11、所述的催化剂为四乙基溴化铵、四丁基化溴化铵、十六烷基溴化铵和三苯基膦中的一种。

12、上述技术方案中，所述的涂料助剂为常见的颜料、消泡剂、润湿剂和流平剂。

13、上述技术方案中，所述的聚氨酯固化剂(即多异氰酸酯固化剂)是科思创公司生产的desmodur n3600、desmodur n3900或desmodur n75，也可以是烟台万华公司生产的ht600或ht100。

14、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

15、(1)活化期在4h以上，高达24h。活化期的长短由羟基树脂的羟基活性决定，其中伯羟基与nco基反应活性大于仲羟基，若羟基树脂中仲羟基含量增多，会延长2k-pu涂料的活化期；因此，本专利等摩尔的羟基羧酸与单环氧化合物反应制备活性稀释剂，至少含有1个仲羟基，通过活性稀释剂的添加量，可方便调节2k-pu涂料的活化期至4h以上。

16、(2)涂料的施工固体含量高，涂料的voc含量低于300g/l。通过添加自制的含有仲羟基的活性稀释剂的方法，可方便降低高固体含量羟基树脂的施工粘度；另一方面，涂料的黏度与羟基间的氢键作用大小有关，伯羟基间的氢键作用通常大于仲羟基间和伯仲羟基间的氢键作用等。本专利采用多元醇与酸酐反应再与单环氧化合物反应，制备星形羟基树脂，消耗一个伯羟基同时生成一个仲羟基，在羟基官能度不变的情况下，从树脂结构上降低树脂黏度，还因为仲羟基的生成，降低羟基间的氢键作用，也进一步降低树脂和涂料黏度。

17、(3)2k-pu涂膜具有优异的耐化学品性能。本专利采用羟基官能度大于3的多元醇为起始物，而且发明的制备方法不会降低羟基的官能度，能保证涂膜有足够的交联密度和耐化学品性；

18、(4)活性稀释剂和星形羟基树脂的制备工艺简单，节能环保。相比传统多元酸与多元醇通过高温(200-240℃)缩聚反应制备羟基聚酯或醇酸树脂，本方法的通过酸酐与羟基的开环反应及羧基与环氧基的开环反应，反应温度低于120℃反应不产生水，反应不需苯类带水剂，而且采用一步加料法，工艺上更加简便。产品树脂配制的2k-pu涂料施工固体含量高，voc含量低，活化期长，具有优异的耐化学品性能，是环境友好产品。

技术特征：

1.一种改进型双组份聚氨酯涂料，该涂料包括羟基组分和聚氨酯固化剂组分，其中所述羟基组分由羟基树脂和涂料助剂组成，其特征在于，所述的羟基树脂按星形羟基聚酯︰活性稀释剂＝0.25-4:1的质量比由星形羟基聚酯与活性稀释剂混合制成；其中，

技术总结
本发明涉及一种改进型双组份聚氨酯涂料，该涂料包括羟基组分和聚氨酯固化剂组分，其中所述羟基组分由羟基树脂和涂料助剂组成，其特征在于，所述的羟基树脂由星形羟基聚酯与活性稀释剂混合制成；其中，所述的星形羟基聚酯树脂由以下方法制得：将多元醇、酸酐和单环氧化合物混合，然后加入催化剂搅拌均匀，在90‑110℃下反应至酸值达到2‑10mgKOH/g后降至室温，即得所述的星形羟基聚酯树脂；所述的活性稀释剂由以下方法制得：将羟基羧酸与单环氧化合物混合，再加入所述的催化剂，在90‑120℃下反应至酸值达到2‑5mgKOH/g后降至室温，即得所述的活性稀释剂。本涂料具有活化期长、施工黏度低、施工固体含量高和涂膜耐化学品性能好的优点。

技术研发人员：戴竹先,郑曼,胡海存
受保护的技术使用者：广东波特新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16