一种低温快干型丙烯酸聚氨脂及其制备工艺的制作方法

本发明涉及涂料，更具体地说，它涉及一种低温快干型丙烯酸聚氨脂及其制备工艺。

背景技术：

1、双组分丙烯酸聚氨酯涂料，因其涂膜具有光滑丰满、耐候保色、耐冷热交替、耐化学品等优异特性，广泛应用于高档家具、铁路机车、汽车、石化设施、钢构物、风电设备等工业涂装。这种涂料的最佳施工温度为15～35℃、相对湿度在85％以下，涂膜交联固化良好。而在环境温度低于10℃施工时，则涂膜交联固化非常困难，甚至超过15d也难达到烘干漆膜交联度的70％。当相对湿度大于85％或在潮湿环境下施工时，若固化剂不能与a组分迅速反应，必将与水进行竞争反应，产生气泡、存在附着力下降等问题。

2、专利cn104804633b公开了一种低温快干型丙烯酸聚氨酯涂料，按质量比由a组分和b组分a:b＝100:(20～27)组成；所述a组分的组合物成分和质量百分比含量为：羟基丙烯酸树脂20～45％，氨基树脂4～7％，改性聚天门冬氨酸酯2～12％，颜料4～10％，填料8～20％，分散剂0.1～2％，消泡剂0.1～2％，流平剂0.1～2％，硅烷偶联剂0.1～2％，ph调节剂0.1～2％，混合溶剂15～25％；所述b组分为异佛尔酮二异氰酸酯。本发明的涂料涂膜具有快速、低温固化、物化性能优异等特点，并且对各种基材(铁、铝合金、镀锌板、不锈钢等)都有优异的附着力，可广泛应用于高档家具，钢构物和铁路机车等工业涂装。本发明还公开了一种低温快干型丙烯酸聚氨酯涂料的制备工艺。

3、专利cn105778742b公开了一种低温固化型丙烯酸聚氨酯涂料及制造方法，属于防腐蚀涂料技术领域。该丙烯酸聚氨酯涂料包括特定比例的以下组分：a组分：硅氧烷改性羟基丙烯酸树脂、脂肪族聚天门冬氨酸酯聚脲、二甲苯、醋酸丁酯、甲苯、重晶石粉、长石、锆包膜改性钛白粉、酞青蓝、有机硅改性聚氨酯、byk-325型聚醚改性聚甲基烷基硅氧烷、氟改性聚丙烯酸酯、二(2,2,6,6-四甲基-1-辛氧基-4-哌啶基)葵二酸酯的醋酸丁酯、二甲苯溶液、异辛酸锌以及聚酰胺蜡；b组分：六甲基二异氰酸酯三聚体以及甲苯。该丙烯酸聚氨酯涂料具有良好的低温固化性能，在-15℃低温环境下涂层实干时间仅为24h，适用于-15℃低温环境下船舶、储罐、炼厂、桥梁、码头等防腐蚀工程，满足冬季施工需要。

4、户外施工时往往要求丙烯酸聚氨酯面漆应有低温成膜性和快速固化性，以便适应不同环境条件下的施工要求。基于此，本发明提供一种低温快干型丙烯酸聚氨脂及其制备工艺。

技术实现思路

1、本发明提供了一种低温快干型丙烯酸聚氨脂及其制备工艺，通过原料选取和搭配，以及制备工艺和步骤的调整，有效提高了各原料间的协同作用，最大限度的优化了丙烯酸聚氨酯涂料的制备原料及其配比，提高丙烯酸聚氨酯涂料的固化速率以及耐酸碱能力。

2、第一方面，本发明提供一种低温快干型丙烯酸聚氨脂，采用如下的技术方案：

3、一种低温快干型丙烯酸聚氨脂，包括组分a和组分b；

4、所述组分a包括：羟基丙烯酸树脂50-55份，聚天门冬氨酸酯14-20份，水10-15份，分散剂2-3份，消泡剂0.5-1份，流平剂0.3-0.5份，硅烷偶联剂0.5-1份，金红石型钛白粉20-25份，陶瓷微珠5-8份，催化剂0.01-0.05份；

5、所述组分b包括：改性异氰酸酯三聚体70-80份，以及丙二醇甲醚醋酸酯10-25份。

6、优选的，所述组分a和组分b的重量份比值为(10-12)：(2.5-3)。

7、优选的，所述分散剂包括质量比为1：2-3的byk-110和byk-161。

8、优选的，所述消泡剂包括byk-a530，所述流平剂包括byk-306和/或byk-381。

9、优选的，所述硅烷偶联剂为kh-570和/或kh-560。

10、优选的，所述催化剂包括质量比为2：1-2的二月桂酸酯二丁基锡和辛酸亚锡。

11、优选的，所述改性异氰酸酯三聚体的制备工艺包括：将摩尔比为1：(6-7)的聚环氧丙烷和异氰脲酸酯三聚体混合，在温度为90-92℃条件下反应2-3h，降温至30-35℃后滴加季铵碱催化剂，季铵碱催化剂加完后继续搅拌2-3h，然后升温至125-130℃，在真空度0.13kpa下减压1h，除去未反应的异氰酸酯三聚体单体后即得。

12、优选的，所述季铵碱催化剂的制备工艺包括：将13-17g四甲基氯化铵溶于380-420ml乙醇溶液中，加入5-7g的氢氧化钠，加热回流3.5-4.5h后进一步离心分离出盐沉淀，取上清液180-220ml，向上清液中加入约210-230g已焙烧活化过的三氧化二铝，在室温条件下静置25-30h小时，过滤出介孔氧化铝即得季铵碱催化剂。

13、优选的，所述焙烧活化温度为500-600℃，时间为3-4h。

14、优选的，所述季铵碱催化剂与聚环氧丙烷和异氰脲酸酯三聚体混合物质量比为4-5:1000。

15、第二方面，本发明还提供一种低温快干型丙烯酸聚氨脂的制备工艺，采用如下的技术方案：

16、一种低温快干型丙烯酸聚氨脂的制备工艺，具体包括以下制备步骤：

17、s1、将羟基丙烯酸树脂、聚天门冬氨酸酯、分散剂、消泡剂、流平剂、硅烷偶联剂、金红石型钛白粉、陶瓷微珠以及催化剂和水混合，得到组分a；

18、s2、将固化剂改性异氰酸酯三聚体和丙二醇甲醚醋酸酯混合，得到组分b；

19、s3、将组分a和组分b混合，得到双组份水性丙烯酸聚氨酯涂料。

20、综上所述，本发明具有以下有益效果：

21、(1)本发明采用羟基丙烯酸树脂和聚天门冬氨酸酯作为主要原料，利用聚天门冬氨酸酯主链上的氨基活性基团与异氰酸酯加成反应，形成了具有很强的极性的脲键，大分子的两端能够产生螯合作用；且支链上密度很高的酯键也为大分子提供了强大的极性基团，从而提高了涂膜的附着力和机械强度；高密度的酯键分布不仅为支键提供了柔性，还为聚合物增加了韧性和粘结性；

22、(2)本发明中还对催化剂进行了优化，催化剂包括质量比为2：1-2的二月桂酸酯二丁基锡和辛酸亚锡，有效提升了材料的表干时间，在此基础上，该涂料耐酸碱腐蚀性能也得到显著改善；本发明原料选用科学合理，且制备工艺简单，制备成本低，所得水泥砂浆性能优异，可得广泛应用；

23、(3)由于季铵碱催化剂极性强，在异氰酸酯三聚体中溶解度低，容易聚集成块而附着，造成催化剂部分失活，或使异氰酸酯三聚体中催化剂的浓度局部过高，导致反应的均一性不好，产物中经常有凝胶块形成。本发明中所制备的季铵碱催化剂负载有焙烧活化过的三氧化二铝，能够降低纯季铵碱催化剂的极性；此外，对于异氰酸酯三聚体的改性，异氰酸酯三聚体与聚环氧丙烷形成预聚体后，反应体系不再有酰氯存在，消除了影响异氰酸酯三聚体自聚反应不稳定的一个重要因素，且在形成预聚体后，体系的极性较异氰酸酯三聚体有所增强，催化剂的溶解度增加，反应过程中也不太会出现催化剂粘附或结块的现象，催化剂能平稳、有效地发挥作用，最终可以有效改性异氰酸酯三聚体的质量。