聚氨酯树脂涂料及其生产方法 本发明涉及一种聚氨酯树脂涂料及其生产方法。
国内外通用的污水工程混凝土内壁用聚氨酯涂料主要是含有甲苯二异氰酸酯(TDI)与多元醇的加成物、与蓖麻油的预聚物、与聚醚的预聚物等。它们有极好的附着力、耐磨性及耐蚀性，但亦存在不少缺点，如制造过程中对原材料中的低含水量有较高要求，溶剂也有一定的选择性、毒性大、施工麻烦，对人体危害比其他漆种大。因此含有以上类型的聚氨酯树脂的涂料不适用于通风条件较差环境下使用。
众所周知，多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)游离蒸气压远比TD1低，故毒性低，PAPI的对称结构，使其漆膜的强度、耐磨性、弹性均优于TD1涂料，国外颇多用于防腐蚀底漆和弹性涂料。同时PAPI价格较低于TD1，可制成无溶剂涂料，涂膜具有优异的机械性和耐化学性。
为了克服上述通用的聚氨酯树脂涂料存在的缺点，本发明考虑到PAPI原料具有的优点，取它作为异氰酸酯原料进行聚氨酯树脂涂料生产的研究工作，取得了满意的结果。
为此，本发明目的是提供一种聚氨酯树酯涂料及其生产方法，该涂料含有以多亚甲基多苯基多异氰酸酯与多元醇聚醚反应的加成物与改性聚酯树脂反应生成的聚氨酯树脂，该涂料成膜后具有优异的抗蚀性、粘结强度、抗渗透性及耐磨性。
本发明提供的聚氨酯树脂涂料含有由多亚甲基多苯基多异氰酸酯与多元醇聚醚聚合反应生成的加成物的异氰酸根与改性地聚酯树脂分子链中活泼的羟基交联反应生成的聚氨酯树脂，并配以颜填料、助剂和溶剂一起组成。
本发明提供的是双组份聚氨酯树脂涂料，包含甲、乙两组份，甲组份包含聚酯树酯、颜填料、助剂和溶剂，乙组份包含多亚甲基多苯基多异氰酸酯与多元醇聚醚聚合反应生成的加成物。甲、乙两组份的组成物各别配比如下。
甲组份中组成物的配比： 组成物 重量％ 改性聚酯树脂 30-45 颜料 12-20 填料 25-35 分散剂 0．5-1．5 流平剂 1-2 消泡剂 0．5-1 偶联剂 0．5-1 溶剂 0-20
上述甲组份配方中颜填料、助剂和溶剂组成物都为市售商品，颜料可按涂料颜色需要任意选择。填料可以是云母粉、沉淀硫酸钡粉、超细滑石粉等。溶剂可以是260溶剂、丙二醇单甲基醚、乙二醇丁醚等。
改性聚酯树脂是由下物以重量％组成：聚酯树脂10-20，环氧树脂30-45，环氧丙烷苄基醚0-15，一缩乙二醇3-9，乙二醇3-9，增塑剂8-15，三羟基甲基丙烷2-5，溶剂0-30。改性聚酯树酯中不挥发份含量为70-100重量％，粘度为300-500mPa·s。环氧丙烷苄基醚是活性稀释剂，用于降低环氧树脂粘度。增塑剂是邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。溶剂是260溶剂，丙二醇单甲基醚，乙二醇丁醚等。
乙组份中组成物的配比： 组成物 重量％ 多亚甲基多苯基多异氰酸酯 40-70 二元醇聚醚 15-25 三元醇聚醚 4-10 增塑剂 5-10 溶剂 0-20
上述乙组份配方中二元醇聚醚可以是市售商品N220聚醚、N204聚醚、三元醇聚醚可以是市售商品N330聚醚，3050聚醚。增塑剂可以是邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。溶剂是260溶剂、丙二醇单甲基醚、乙二醇丁醚等。
甲组份与乙组份的重量配比是1∶1。
本发明聚氨酯树脂涂料的生产方法，包括下列步骤：
第一步将多亚甲基多苯基多异氰酸酯与二元醇聚醚、三元醇聚醚、增塑剂与溶剂按上述乙组份所述的配比称量，在75-80℃温度条件下聚合反应6-8小时，制得加成物，即为乙组份。所得加成物产物为褐棕色，含有不挥发份70-100重量％，粘度500-600mPa·s。
第二步：首先按改性聚酯树脂组成物的配比称量，在聚酯树脂中加入环氧树脂，环氧丙烷苄基醚，一缩乙二醇，乙二醇，增塑剂，三羟基甲基丙烷和溶剂组成改性聚酯树脂，产物含有不挥发份70-100重量％。再按上述甲组份所述的配比称量，在改性聚酯中加入颜填料，分散剂、流平剂、消泡剂，偶联剂及溶剂等混合均匀，按常规操作法，经高速分散后进行研磨制得各种颜色的色浆即为甲组份。在容器中搅拌均匀，无结块现象。
第三步将甲组份与乙组份以重量配比1∶1分别包装，使用时将二组份混合搅拌均匀，在5至6小时内用完。
本发明聚氨酯树脂涂料的生产方法由于第一和第二步都无副产物产生，不须后处理，因此工艺方法简单方便、节约能源、成本低。甲组份和乙组份混匀后在常温或低温下具有很好的成膜性能，贮存稳定性好。
下面列出本发明聚氨酯涂料(A)与美国Madison化学工业公司产品PURWW涂料(B)的性能比较 性能项目 涂料(A) 涂料(B) 固体含量 70-100％ 100％ 柔韧性 1mm 2″芯棒180℃ 耐冲击性 50cm 70英寸-磅 粘结强度 ≥1．5MPa 抗渗透性 ≥1．5MPa 0．2MPa 耐磨性 ≤0．04g 天然污水 ＞3600h 天然污水浓度介质扩大100倍 ＞2400h 硫酸 20％≥2400h 20％2400h 氢氧化钠 5％3600h 饱和3600h
由上述涂料(A)与(B)的性能项目对照数据表明，本发明聚氨酯树脂配成的涂料具有优异的抗蚀性、抗渗透性、耐磨性及粘结强度。
本发明聚氨酯树脂涂料是一种具有毒性低、施工涂装方便、涂膜坚韧、耐磨、粘结力强、抗渗透性好，及抗蚀性能优异的涂料。适用于污水工程混凝土内壁的防腐蚀，也适用于石油化工、电力、冶金、轻工等行业混凝土内外壁的防护与装饰。
本发明优点：由于本发明涂料中含有的聚氨酯树脂是通过由多亚甲基多苯基多异氰酸酯与多元醇聚醚聚合反应生成的加成物与通过环氧树脂等改性的聚酯树酯交链反应生成，提高了交联密度，形成立体网状结构，从而提高了聚氨酯涂料的抗蚀性、耐磨性、粘结强度及抗渗透性，且涂料毒性低、施工安全，可在常温或低温条件下成膜，适用于污水工程混凝土内壁的防腐蚀涂料。本发明聚氨酯树脂涂料在生产过程中，由于第一步和第二步都无副产物产生，不须后处理，因此工艺方法简便，能源节约，成本低。
本发明通过以下实施例作进一步阐述，但并不限制本发明的范围。
以下实施例中用的原材料：
800#聚酯购自上海新华树脂厂
E51和E44环氧树脂购自上海树脂厂
环氧丙烷苄基醚购自上海树脂厂
多亚甲基多苯基多异氰酸酯购自烟台合成革总厂
二元醇及三元醇聚醚N220聚醚，N204聚醚，N330聚醚，3050聚醚购自上海高桥化工三厂
260溶剂购自上海创业化工厂
偶联剂560#购自南京曙光化工厂
分散剂、流平剂、消泡剂购自华夏助剂有限公司
实施例1 改性聚酯树脂制备
将800#聚酯(含OH11．8-20％)10Kg，E51环氧树脂(分子量180-200，环氧值0．48-0．54eq／100g)45Kg，环氧丙烷苄基醚15Kg，邻苯二甲酸二辛酯15Kg，一缩乙二醇7Kg，乙二醇3Kg，三羟基甲基丙烷5Kg混合组成改性聚酯树脂，产物含有不挥发物100重量％，粘度为500mPa·s。
实施例2 改性聚酯树脂制备
将800#聚酯20Kg，E44环氧树脂(分子量210-240，环氧值0．41-0．47eq／100g)30Kg，环氧丙烷苄基醚3Kg，邻苯二甲酸二丁酯10Kg，一缩乙二醇5Kg，乙二醇3Kg，三羟基甲基丙烷2Kg，260溶剂27Kg混合组成改性聚酯树脂，产物含有不挥发物重量70％，粘度为300mPa·s。
实施例3 乙组份加成物的制备
将多亚甲基多苯基多异氰酸酯(NCO含量为30-32％)60Kg，加入反应锅内，升温至50-60℃，开始滴加N220聚醚(分子量2000±100，羟值56±4mgKOH／克)20Kg，3050聚醚(分子量3000±200，羟值58±4mgKOH／克)10Kg及邻苯二甲酸二苯酯10Kg，2小时滴完后，升温到75-80℃，保温反应6小时，冷却后即得加成物，产物含有不挥发物100重量％，粘度为600mPa·s。
实施例4 乙组份加成物的制备
将多亚甲基多苯基多异氰酸酯45Kg，加入反应锅内，升温至50-60℃开始滴加N204聚醚(分子量400±40，羟值280±20mgKOH／克)15Kg，N330聚醚(分子量3000±200，羟值56±4mgKOH／克)5Kg，邻苯二甲酸二丁酯5Kg及260溶剂16Kg，丙二醇单甲醚7Kg，乙二醇丁醚7Kg，2．5小时滴完后，升温到75-80℃，保温反应8小时，冷却后即得加成物，产物含有不挥发物70重量％，粘度为500mPa·s。
实施例5 聚氨酯树脂涂料的制备
将实施例1制得的改性聚酯树脂45Kg，钛菁绿8Kg，氧化铁黄粉6．5Kg，云母粉15Kg，沉淀硫酸钡粉15Kg，超细滑石粉5Kg，分散剂1．5Kg，流平剂2Kg，消泡剂1Kg，偶联剂560#1Kg混合，1200转／分分散30分钟，进入三辊碾磨机研磨。细度≤70μm，即得甲组份绿色浆料。然后将甲组份绿色浆料与实施例3制得的乙组份加成物按重量1∶1的比例分别进行包装，即得双罐装的聚氨酯树脂绿色涂料，涂料固体含量为100％，耐冲击性50cm，粘结强度2．0MPa，抗渗透性＞1．5MPa，耐磨性0．03g。
实施例6 聚氨酯树脂涂料的制备
将实施例2制得的改性聚酯树脂35Kg，氧化铁红粉15Kg，氧化铁黄粉3Kg，云母粉10Kg，沉淀硫酸钡粉10Kg，超细滑石粉8Kg，分散剂1Kg，流平剂1Kg，消泡剂0．5Kg，偶联剂560#0．5Kg及260溶剂16Kg混合，1200转／分分散30分钟，进入三辊碾磨机研磨，细度≤70μm，即得甲组份铁红色涂料。然后将甲组份铁红色浆料与实施例4制得的乙组份加成物按重量1∶1的比例分别进行包装，即得双罐装的聚氨酯树脂铁红色涂料，涂料固体含量为80％，耐冲击性50cm，粘结强度1．8MPa，抗渗透性＞1．5 MPa，耐磨性0．02g。