[发明专利]一种双组分高固体无异氰酸酯聚氨酯涂料

说明书

技术领域

本发明涉及一种双组分高固体无异氰酸酯聚氨酯涂料。

背景技术

聚氨酯材料是人类日常生活中比较通用的材料，其应用形式有聚氨酯弹性体、聚氨酯胶黏剂、聚氨酯涂料以及聚氨酯泡沫材料等。目前，绝大部分聚氨酯产品都是由异氰酸酯和多元醇反应制得。而异氰酸酯的合成国内外普遍采用光气法，光气是剧毒气体，存在严重的安全隐患、生产安全性差等问题。

随着环保意识不断增强，从20世纪90年代起化学工程界重视无异氰酸酯聚氨酯(简称NIPU)材料的开发和应用，NIPU指不用异氰酸酯为原料合成的聚氨酯。典型NIPU由多元环碳酸酯与多元胺反应合成。然而，多元环碳酸酯与多元胺配制成的NIPU涂料无法在室温固化，极大地限制了其应用领域。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明开发出了一种可室温固化的双组分高固体无异氰酸酯聚氨酯涂料，解决了现有NIPU涂料无法室温固化及传统聚氨酯涂料对湿度敏感、含有有毒游离异氰酸酯、固体份低、韧性差等问题。

本发明提供的双组分高固体无异氰酸酯聚氨酯涂料，由主剂和固化剂两部分组成，主剂包括多氨基甲酸酯树脂；C₃~C₄的单元醇和二甲苯的混合液；填料；功能性助剂；固化剂包括聚缩醛，二甲苯和催化剂；其中，所述多氨基甲酸酯树脂为含有500-1000 g.eq^-1质量当量氨基甲酸酯基团的丙烯酸树脂。质量当量为多氨基甲酸酯树脂平均分子量除以每一分子所含氨基甲酸酯基团数量的值。

本发明对于作为固化剂成分的聚缩醛并没有特别限定，通过现有公知的任意方法来制造都可以，例如，可以将甲醛单体或其三聚体（三聚甲醛）、四聚体（四聚甲醛）等甲醛的环状低聚物进行均聚而得到的实质上仅有氧亚甲基单元构成的聚缩醛均聚物；使甲醛单体或其三聚体（三聚甲醛）、四聚体（四聚甲醛）等甲醛的环状低聚物与环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、1,3-二氧戊环、1,4-丁二醇缩甲醛等二醇、二甘醇的环状聚甲醛等环状醚或环状缩甲醛共聚而得到的聚缩醛共聚物；使单官能缩水甘油醚共聚而得到的具有支链的聚缩醛共聚物；使多官能缩水甘油醚共聚而得到的具有交联结构的聚缩醛共聚物；等。也可以直接购买市售聚缩醛商品。其中，聚缩醛优选DOW公司型号为CHDA 88的产品。

作为优选方案，所述C₃~C₄的单元醇为正丁醇或异丙醇。通过这两种醇类分别与二甲苯混合后，能够更好地屏蔽涂料的固化反应进而增加涂料的使用活化期。C₃~C₄的单元醇与二甲苯的质量比优选1~10:1，其中以10:1最佳。

作为优选方案，所述催化剂为pKa<1的有机酸。pKa<1的有机酸作为催化剂可以提供克服醛基与胺基反应的所需的活化能，加快反应速度，缩短干燥时间，促进交联速率和密度，使交联反应充分进行，确保产品涂层致密均匀。

作为优选方案，所述催化剂为对甲苯磺酸(pKa=-2.8)、二壬基萘磺酸(pKa= -1.3)和乙二胺四乙酸(pKa= 0.9)中的一种或几种。这几种催化剂均易溶于二甲苯和C₃~C₄的单元醇溶剂，易于分散，且催化效果好。

作为优选方案，所述填料为钛白粉、硫酸钡、氧化锌和酞箐绿中的一种或几种。钛白粉和硫酸钡均可起到提高涂层的外观性和耐老化性等特征；氧化锌可起到紫外吸收剂的作用；酞箐绿为着色颜料。

作为优选方案，所述功能性助剂包括防沉剂、润湿分散剂、触变剂、流平剂和消泡剂中的一种或几种。润湿分散剂优选为改性聚氨酯或高分子不饱和羧酸盐中的一种或几种；防沉剂优选为蓖麻油衍生物类型；流平剂优选为聚酯改性有机硅类；消泡剂优选为硅酮类型；通过功能性助剂的选择使用可使涂层打到外观平整无气泡，施工性能良好的特性。

作为优选方案，各组分按重量份数计，主剂包括多氨基甲酸酯树脂35~45份，C₃~C₄的单元醇和二甲苯的混合液8~10份，填料40~50份和功能性助剂5~7份；固化剂包括聚缩醛90~95份、二甲苯4.0~9.5份和催化剂0.5~1份；主剂和固化剂的用量比为30~36:1。在这种配比情况下配制，可使涂层保持光泽(60^o)>60，并具有较强的耐候性。

与现有技术相比，本发明有益效果如下：