技术领域
本发明涉及涂料领域,具体涉及一种PU净味聚氨酯涂料及其制备 方法和应用。
背景技术
随着改革开放的深入发展,人民的生活水平随之显著提高,家具 行业的发展也日新月异。在30年前普通家庭结婚嫁娶添置家具是请木 匠自己在家里制作,属于典型的小作坊形式加工,当时有极少量的专 业家具厂生产家具提供给政府部门办公使用。在20年前出口家具行业 带动了家具行业的发展,欧美等国因成本压力及环保压力将劳动密集 型行业转移到中国,从1990年后沿海出口型家具制造从无到有,从弱 到强,出现了专业的家具制造基地。
在2000年后出口市场无序竞争导致许多家具厂停止了外贸加工, 转而投向内地本土消费市场。随着老百姓经济条件的改善,国内房地 产市场得到井喷式发展,带动家具制造业的强劲发展。人们从以前的 温饱逐渐向小康社会转型,人们的审美观念及环保意识越来越强,从 原来的拥有一套自己的家具过渡到拥有一套高品质、高环保的家具过 渡。人们装修房子后大多要求按GB/T50325~2009标准验收房子,装修 公司或家具厂提供的产品若有明显的刺激性气味,便可能导致消费者 怀疑产品环保指标不达标,从而要求检测并导致了许多纠纷。在这种 大环境下,家具制造厂或装饰装修公司都想向客户提供无味的产品, 若家具摆入室内后无任何杂味,则消费者自然不会想到检测空气是否 污染了,因而目前在家具制造领域及装饰装修行业都对涂料是否净味 提出新的要求,我们开发的油性双组份聚氨酯净味涂料便是根据市场 需求而开发的新产品。
发明内容
本发明的目的是针对本领域的需求,提出一种PU净味聚氨酯涂 料。
本发明的另一目的是提出一种制备所述PU净味聚氨酯涂料的方 法。
实现本发明上述目的的具体技术方案为:
一种PU净味聚氨酯涂料,由A组分、B组分、C组分组成,所述 A组分包含以下重量份的成分:
所述B组分包括下述重量份的各成分:
多异氰酸酯10~20份
共聚体40~60份
醋酸丁酯20~30份;
所述C组分包括下述重量份的各成分:
其中,所述A、B、C组分的重量比为100:(85~95):(35~45)。
优选地,所述A组分包括下述重量份的各成分:
所述B组分包括下述重量份的各成分:
多异氰酸酯10~15份
共聚体45~55份
醋酸丁酯20~25份。
进一步优选地,所述PU净味聚氨酯涂料包括A、B及C组分,所 述A、B、C组分的重量比为100:(85~95):(35~45);
所述A组分包括下述重量份的各成分:
所述B组分包括下述重量份的各成分:
多异氰酸酯10~15份
共聚体45~55份
醋酸丁酯20~25份;
所述C组分包括下述重量份的各成分:
其中,所述丙烯酸改性聚酯树脂的制备方法为:
1)重量份的甲基丙烯酸甲酯5~10份、丙烯酸0.5~2份、甲基丙烯 酸乙酯15~20份、甲基丙烯酸丁酯15~20份、苯乙烯20~30份、过氧 化苯甲酸叔丁酯(TBPB)0.5~2份混合液,在3~6h小时反应,得丙 烯酸预聚物;
2)将步骤1)制备的丙烯酸预聚物20~30份和己二酸15~25份、 苯酐10~30份、多元醇15~30份、顺酐1~3%份、二甲苯30~60份混合, 酯化至酸值≦10mgKOH/g后降温,出料。
优选步骤2)中,反应原料混合后升温,在回流温度140~180℃ 之时保温1~2h,然后在以10~12度/小时的速度升温至220~230℃, 保温酯化,直至酸值≦10mgKOH/g后降温,出料。
步骤1)中可在溶剂中进行,溶剂采用常见有机溶剂,如甲苯、或 二甲苯,溶剂的沸点温度下回流反应。例如,采用二甲苯溶剂,在140 ℃下先回流半小时,然后加入原料进行反应。优选地,过氧化苯甲酸 叔丁酯(TBPB)先在3~4h小时内滴完1/3~4/5,保温1h;再滴加剩 余TBPB,用30~60min滴完,保温1h。优选将剩余TBPB和二甲苯 配成10~80wt%的混合液滴入。
步骤2)中多元醇可选用常规多元醇,如乙二醇、丙三醇、丙二醇、 己二醇、新戊二醇、二缩二乙二醇、一缩二丙二醇、三羟甲基丙烷和 甘油中的一种或多种。
一种制备本发明所述木器漆的方法,包括下述步骤:
1)A组分的制备:将A组分中的各成分按比例混合均匀;
2)B组分的制备:将B组分中的各成分按比例混合均匀;
3)C组分的制备:将C组分中的各成分按比例混合均匀;
4)使用时将A、B、C组分按比例调配均匀,得到PU净味聚氨酯 涂料。
其中,步骤1)A组分的制备方法包括:
1)将丙烯酸改性聚酯树脂、醋酸丁酯和分散剂按比例投入反应器 中,以600~800r/min的速度搅拌20~30min,制得树脂混合液;
2)将消光剂、防沉剂按比例缓慢加入有树脂混合液的反应器中, 以700~900r/min的速度分散20~30min;
3)往上述反应器中按比例加入消泡剂、流平剂,并以600~800r/min 的速度搅拌20~30min。
本发明的PU净味聚氨酯涂料及其制备方法具有以下优点:
(1)本发明的PU净味聚氨酯涂料将双组份羟基丙烯酸树脂改性, 在保持丙烯酸树脂对溶剂释放型快的特点外,显著改善丙烯酸树脂的 丰满度,本发明的PU净味聚氨酯涂料不仅具有干燥速度快、硬度高、 丰满度优异的特点,而且气味低。
(2)本发明的各种成分可以发挥良好的协同作用,尤其通过对树 脂、溶剂、硬化剂三者之间相互作用平衡,完全可以做到施工干燥48 小时后涂膜无明显气味。
(3)本发明提供的PU净味聚氨酯涂料的制备方法具有操作简单、 可连续化生产等特点。
具体实施方式
以下实施案例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。实 施例中,如未特别指明,所用手段均为本领域常规手段。
所用的防沉剂为德谦(上海)化学有限公司生产的DeuRheo229;
所用的多异氰酸酯为德国拜耳公司生产的BAYERL-75;
所用的共聚体为德国拜耳公司生产的DesmodurHL;
所用的消泡剂为德国毕克化学公司生产的BYK-065或德谦(上海) 化学有限公司生产的Defom5300。
所用的分散剂为巴斯夫化工有限公司生产的EFKA-4010或EFKA- E4061。
所用的流平剂为德国毕克化学公司生产的BYK-333或BYK-306。
其他试剂均为市售产品。
实施例1:丙烯酸改性聚酯树脂的制备
1)将二甲苯1000mL(860g)加入烧瓶中,升温至140度回流状 态半小时,按照占二甲苯重量比例,滴加甲基丙烯酸甲酯10%、丙烯 酸1%、甲基丙烯酸乙酯15%、甲基丙烯酸丁酯15%、苯乙烯20~%、 一半的TBPB1%混合液,在4h小时内滴完,保温1h;再滴加剩余TBPB 和二甲苯混合液(含TBPBwt50%),用40min滴完,保温1h;降温, 出料;
2)将制备的丙烯酸预聚物20份和己二酸15份、苯酐20份、丙 三醇20、顺酐2份、二甲苯50份混合加入四口烧瓶中,通二氧化碳气, 升温,在回流温度150℃之时保温2h,然后在以10~12度/小时的速度 升温至220~230℃,保温酯化,直至酸值≦10mgKOH/g后降温,出料。 产物标记为S5051。
该树脂和多异氰酸酯及其异构体等反应,形成的漆膜具有很好的 耐黄和耐候性能,硬度好,干燥快溶剂释放性好,用于本公司的净味 开放体系中生成的漆膜放置48小时基本没有气味,达到环保家装的要 求。
实施例2
按下述配比制备PU净味聚氨酯涂料:
A组分:S505189kg、醋酸丁酯5kg、DeuRheo2290.5kg、Defom5300 0.3kg、EFKA-E40610.3kg、BYK-3060.4kg、无定型二氧化硅4.6kg;
B组分:BAYERL-7510kg、DesmodurHL60kg、醋酸丁酯 25kg;
C组分:醋酸丁酯25kg、碳酸二甲酯10kg、丙二醇甲醚醋酸酯 10kg、二甲苯5kg;
A组分、B组分、C组分混合的重量比为100:80:50。
制备方法包括下述步骤:
(1)A组分的制备:
1)将上述配比的S5051、醋酸丁酯和EFKA-E4061投入反应器中, 以600r/min的速度搅拌30min,制得树脂混合液;
2)将上述配比的无定型二氧化硅、DeuRheo229缓慢加入有树脂 混合液的反应器中,以900r/min的速度分散20min;
3)往上述反应器中加入上述配比的Defom5300、BYK-306、并以 600r/min的速度搅拌30min;
4)将以上混合物称重、包装,制得A组分;
(2)B组分的制备:将B组分中的各成分按比例混合,以400r/min 的速度搅拌15min,混合均匀,再将该混合物称重、包装,制得B组 分;
(3)C组分的制备:将C组分中的各成分按比例混合均匀,称重 分装;
(4)使用时将A组分、B组分和C组分按比例调配均匀,得到 PU净味聚氨酯涂料。
制得PU净味聚氨酯涂料,涂装在家具表面。
实施例3
按下述配比制备PU净味聚氨酯涂料:
A组分:S505185kg、醋酸丁酯6kg、DeuRheo2290.6kg、 BYK-0650.1kg、EFKA-40100.4kg、BYK-3330.5kg、无定型二氧 化硅7.4kg;
B组分:BAYERL-7520kg、DesmodurHL40kg、醋酸丁酯 20kg;
C组分:醋酸丁酯15kg、碳酸二甲酯6kg、丙二醇乙醚醋酸酯6kg、 二甲苯3kg;
A组分、B组分、C组分混合的重量比为100:100:30。
制备方法包括下述步骤:
(1)A组分的制备:
1)将上述配比的S5051、醋酸丁酯和EFKA-4010投入反应器中, 以800r/min的速度搅拌20min,制得树脂混合液;
2)将无定型二氧化硅、DeuRheo229缓慢加入有树脂混合液的反 应器中,以700r/min的速度分散30min;
3)往反应器中加入BYK-065、BYK-333,并以800r/min的速度搅 拌20min;
4)将以上混合物称重、包装,制得A组分;
(2)B组分的制备:将B组分中的各成分按比例混合,以200r/min 的速度搅拌20min,混合均匀,再将该混合物称重、包装,制得B组 分;
(3)C组分的制备:将C组分中的各成分按比例混合均匀,称重 分装;
(4)使用时将A组分、B组分和C组分按比例调配均匀,得到 PU净味聚氨酯涂料。
制得PU净味聚氨酯涂料,涂装在家具表面。
实施例4
按下述配比制备PU净味聚氨酯涂料:
A组分:S505180kg、醋酸丁酯10kg、DeuRheo229 1kg、Defom53000.5kg、EFKA~E40610.4kg、BYK~3060.1kg、无 定型二氧化硅8kg;
B组分:BAYERL~7515kg、DesmodurHL50kg、醋酸丁酯 30kg;
C组分:醋酸丁酯27.5kg、碳酸二甲酯7.5kg、丙二醇甲醚丙酸酯 12.5kg、二甲苯2.5kg;
A组分、B组分、C组分混合的重量比为100:85:40。
制备方法包括下述步骤:
(1)A组分的制备:
1)将上述配比的S5051醋酸丁酯和EFKA-E4061投入反应器中, 以700r/min的速度搅拌25min,制得树脂混合液;
2)将无定型二氧化硅、DeuRheo229缓慢加入有树脂混合液的反 应器中,以800r/min的速度分散25min;
3)往反应器中加入Defom5300、BYK-306,并以700r/min的速度 搅拌25min;
4)将以上混合物称重、包装,制得A组分;
(2)B组分的制备:将B组分中的各成分按比例混合,以300r/min 的速度搅拌18min,混合均匀,再将该混合物称重、包装,制得B组 分;
(3)C组分的制备:将C组分中的各成分按比例混合均匀,称重 分装;
(4)使用时将A组分、B组分和C组分按比例调配均匀,得到 PU净味聚氨酯涂料。
制得PU净味聚氨酯涂料,涂装在家具表面。
实施例5
按下述配比制备PU净味聚氨酯涂料:
A组分:S505184kg、醋酸丁酯8kg、DeuRheo229 0.7kg、Defom53000.3kg、EFKA-E40610.3kg、BYK-3060.3kg、 无定型二氧化硅6.4kg;
B组分:BAYERL-7510kg、DesmodurHL55kg、醋酸丁酯 25kg;
C组分:醋酸丁酯25kg、碳酸二甲酯10kg、丙二醇甲醚醋酸酯 10kg、二甲苯5kg;
A组分、B组分、C组分混合的重量比为100:95:45。
制备方法包括下述步骤:
(1)A组分的制备:
1)将上述配比的S5051、醋酸丁酯和EFKA-E4061投入反应器中, 以700r/min的速度搅拌25min,制得树脂混合液;
2)将上述配比的无定型二氧化硅、DeuRheo229缓慢加入有树脂 混合液的反应器中,以900r/min的速度分散20min;
3)往上述反应器中加入上述配比的Defom5300、BYK-306,并以 600r/min的速度搅拌30min;
4)将以上混合物称重、包装,制得A组分;
(2)B组分的制备:将B组分中的各成分按比例混合,以400r/min 的速度搅拌15min,混合均匀,再将该混合物称重、包装,制得B组 分;
(3)C组分的制备:将C组分中的各成分按比例混合均匀,称重 分装;
(4)使用时将A组分、B组分和C组分按比例调配均匀,得到 PU净味聚氨酯涂料。
制得PU净味聚氨酯涂料,涂装在家具表面。
根据HG/T2454-2006《溶剂型聚氨酯涂料(双组分)》、GB/T 23997-2009《室内装饰装修用溶剂型聚氨酯木器涂料》及GB 18581-2009《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》对实 施例1-5制备的PU净味聚氨酯涂料进行检测,其性能参数的检测结果 如表2所示:
表2实施例2-5制备的木器漆的性能参数的检测结果
对比例
参考中国专利申请CN201210121453.0,一种净味环保木器漆及其 制备方法,建立对比例1:
由主剂和固化剂组成,所述主剂与固化剂的质量比为1:0.3~0.8;
其中所述主剂,按如下重量百分比添加:
醇酸树脂65份、消光粉5份、聚丙烯酸甲酯5份、蓖麻油树脂15份、 醋酸丁酯6.1份、醋酸乙酯3份、消泡剂0.2份、流平剂0.2份、防沉剂0.5 份。
所述固化剂,包括按重量百分比计算的如下原料:异氰酸酯三聚 体10~20份、异氰酸酯加成物20~40份、醋酸丁酯40~60份。
制备所述制备净味环保木器漆的方法如下:
其中所述主剂的制备方法,包括如下制备步骤:
1)将醇酸树脂、聚丙烯酸甲酯加入样罐中,按400~600r/min的速 度搅拌10min,制得树脂混合液;
2)将哑粉缓慢加入树脂混合液的样罐中,以1500~1800r/min的速 度分散15min;
3)往样罐中加入蓖麻油树脂和助剂(流平剂、消泡剂、防沉剂), 并以400~600r/min的速度搅拌10min;
4)加入醋酸丁酯和醋酸乙酯,以400~600r/min的速度搅拌5min;
5)以上混合物按要求称重、包装,制得主剂;
所述固化剂的制备方法:先将所述量的异氰酸酯三聚体、异氰酸 酯加成物和醋酸丁酯溶剂混合,以200r/min的速度搅拌15min,再将混 合物按要求称重、包装,制得固化剂;
使用时将主剂、固化剂及本发明的C组分调配均匀后施工。
对比例与实施例1~4的气味如表3所示。
表3对比例1与实施例2-5的检测结果
由实施例1~4及对比例可知,本发明的PU净味聚氨酯涂料可于常温 固化、遮盖力好、丰满度好、盖砂痕能力和抑制暗泡能力优异,非常 适合用于卫浴橱柜的涂装生产,而且被涂装的产品的表面,具有光泽 高、鲜映性好、盖砂痕好、附着力强、不易产生暗泡痱子等特点,在 净味方面也明显优于对比例。
虽然,上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验,对本发 明作了详尽的描述,但在本发明基础上,可以对之作一些修改或改进, 这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此,在不偏离本发明精神 的基础上所做的这些修改或改进,均属于本发明要求保护的范围。