本发明介绍了一种弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料，包括甲乙组分，甲组份为：弹性聚酯树脂：20.0～31.8；环氧-有机硅改性氟碳树脂：15.0～20.0；混合溶剂：30.0～33.0；润湿分散剂：0.3～1.0；消泡剂：0.1～0.5；触变剂：0.1～0.5；紫外线复合稳定剂：0.3～1.0；纳米浆料：18.0～25.0；乙组分为：HDI缩二脲：5～10；HDI三聚体：90～95。本发明的涂料对紫外线屏蔽率可达95%以上；具有优良的弹性、耐磨性、恢复率，可以长时间抵御风沙撞击和高低温形变，一次涂装寿命可达20年；具有优良的自洁、耐玷污功能；施工方便，一次施工厚度可达150um。
1.一种弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料，包括甲乙组分，甲乙组分按甲组分包含的OH的物质的量与乙组分包含NCO的物质的量之比计=0.7～1.5，甲组分的组成及质量百分比为：弹性聚酯树脂：20.0～31.8；
环氧-有机硅改性氟碳树脂HGF：15.0～20.0；
所述的环氧-有机硅改性氟碳树脂HGF的制备方法为：将环氧-有机硅树脂、氟碳树脂、乙酸正丁酯按质量比=6:3:1加入三口烧瓶，加热至回流温度，保温2h，降温出料即得所需的合格的具有耐热、耐油、耐候、耐磨、耐潮、耐玷污、不开裂、不起泡、附着力强的环氧-有机硅改性氟碳树脂HGF；
纳米浆料的制备方法为：称取定量的环氧-有机硅改性氟碳树脂HGF、纳米氧化铁红、纳米碳酸钙、纳米二氧化锡ITO、纳米氧化铝、紫外线复合稳定剂、混合溶剂、偶联剂放入玛瑙罐中，静止放置浸泡24h,然后将玛瑙罐放入行星式离心研磨机高速分散48 h，取浆料样做扫描电镜，测试浆料粒径范围为20-100nm即得所需合格的纳米浆料。
2.根据权利要求1所述弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料，其特征是：所述的弹性聚酯树脂是Rokrapol 2130、Bayer VP LS 2971中的任一种。
3.根据权利要求1所述弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料，其特征是：所述的润湿分散剂为EFKA-5065、EFKA-4010中的一种，消泡剂为TEGO-Foamex N、德谦6800中的一种，触变剂是MT-PLUS酰胺蜡触变剂、Extra酰胺蜡触变剂中的一种，紫外线复合稳定剂是Tinuvin 900、Hostavin ARO 8中的一种。
4.根据权利要求1所述弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料，其特征是：所述的纳米浆料为将环氧-有机硅改性氟碳树脂HGF、纳米氧化铁红、纳米碳酸钙、纳米二氧化锡、纳米氧化铝、紫外线复合稳定剂、混合溶剂、偶联剂按质量比=10:1：1:1:1:1：1:4混合，研磨制备成粒径范围为20-100nm的混合物。
5.根据权利要求4所述弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料，其特征是：所述的纳米氧化铁红是北京德科岛金科技有限公司的DK403；纳米碳酸钙是河南科力新材料股份有限公司NLY-801；纳米二氧化锡ITO是中船重工七二五所生产纳米ITO粉末；纳米氧化铝是南京海泰纳米材料有限公司HTAL-03；紫外线复合稳定剂是南京海泰纳米材料有限公司公司的HTU-02；偶联剂是江苏晨光偶联剂有限公司的KH-560。
6.根据权利要求1所述弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料，其特征是：所述的环氧-有机硅改性氟碳树脂HGF的制备方法为：将环氧-有机硅树脂、氟碳树脂、乙酸正丁酯按质量比=6:3:1加入三口烧瓶，加热至回流温度，保温2h，降温出料即得所需的合格的具有耐热、耐油、耐候、耐磨、耐潮、耐玷污、不开裂、不起泡、附着力强的环氧-有机硅改性氟碳树脂HGF；环氧-有机硅树脂环氧值为0.03-0.16；氟碳树脂羟值≥25 mgKOH／g、氟含量≥23%。
7.根据权利要求6所述弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料，其特征是：所述的环氧-有机硅树脂是三木集团生产的环氧-有机硅树脂，环氧值为0.03-0.16；氟碳树脂是上海三爱富新材料有限公司生产的FEVE氟碳树脂，其羟值≥25 mgKOH／g、氟含量≥23%。
8.根据权利要求1所述弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料，其特征是：所述的混合溶剂是质量比二甲苯、乙酸正丁酯、环己酮=2:3:5的混合溶剂。
9.根据权利要求1所述弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料，其特征是：所述的乙组分固化剂为HDI缩二脲为Bayer-N75，HDI三聚体为HDT-90、Bayer-N3390中的一种。
10.一种权利要求1所述弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料的制备方法，其特征是：甲组分的制备方法是按质量百分比混合、搅匀、研磨至细度合格、调整粘度后过滤、包装即得甲组分；按质量百分比混合、均匀即得乙组分；甲乙组分按甲组分包含的OH的物质的量与乙组分包含NCO的物质的量之比计=0.7～1.5，搅拌均匀即可制得弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料。
一种弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种防腐涂料技术，特别是一种弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料及其制备方法。
背景技术
[0002] 实施西部大开发战略，加快中西部经济发展，是我国高瞻远瞩、统揽全局、面向新世纪的重大决策，是一项规模宏大的系统工程，而材料是中西部基础设施建设和经济开发中的支柱和重要基础。中西部的大部分地区常年干旱少雨地区（年降水量在150ml以下）、风沙强烈而频繁、紫外线辐射强烈（比平原地区强30%以上）、昼夜温差大（-30℃～60℃），这些环境因素严重影响了材料的性能和寿命，采用涂料防护是最有效最直接的方法。目前，中西部户外地区采用的防腐防护涂料普遍存在没有弹性、耐候性差、耐久性差、抗风沙性差、耐磨性差、恢复率差、耐高低温形变差、维护困难等现象，经过一段时间的使用后，出现涂膜损伤、斑驳脱落，无法满足我国中西部地区材料长久的防腐要求，市场亟待一种性能更高的涂料来满足西部地区户外材料的防腐和防护要求。
[0003] 目前，国内公知技术中用于材料防腐和防护的涂料比较多，但这些材料在我国中西部地区的耐久性有待进一步提高。随着材料防腐和防护行业竞争日趋激烈，材料的防腐和防护保护技术将会有更快的发展.
[0004] 专利申请号为200410038072.1的中国专利公开的一种氟碳涂料及其制备方法。该涂料主要由氟树脂、交联剂、颜料、填料、助剂和混合溶剂组成，该涂料用于户外材料的防腐和防护表现出优异的耐候性，是目前户外防腐常用涂料品种。配方中采用的氟碳树脂分子结构中没有弹性链段，制备的涂料也不具备弹性要求，风沙撞击漆膜后，漆膜无法吸收撞击所造成的冲击力，表面就很容易损伤、剥落，如果用在我国中西部多风沙、昼夜温差大地区漆膜无法满足长久的防腐要求。
[0005] 专利申请号为201010243289.0的中国专利公开的是一种高速列车涂装用涂料。该涂料以环氧树脂、羟基丙烯酸树脂、弹性聚酯树脂为羟基组分、以HDI缩二脲为固化剂组分，添加金红石钛白粉和硅铝基空心微珠的颜填料、助剂、混合溶剂等配置而成。配方中使用的羟基丙烯酸树脂来提高涂膜的耐候性，制备的涂料耐候性不如聚硅氧烷涂料、氟碳树脂涂料，只能使用于中短期（≤20年）的户外耐候面漆，而对于西部地区环境恶劣、人烟稀少、维护困难来说，不能满足长久的防腐和防护要求。
发明内容
[0006] 本发明所要解决的技术问题是提供一种弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料及其制备方法，该涂料具有超耐候、高弹性、超耐磨、抗风沙、耐高低温形变等特点，综合防腐性能优于脂肪族聚氨酯涂料、弹性聚酯-聚氨酯涂料、弹性环氧聚氨酯涂料、羟基丙烯酸树脂-聚氨酯涂料、弹性聚酯/环氧/羟基丙烯酸-聚氨酯涂料、氟碳涂料、聚硅氧烷涂料，完全满足于我国中西部地区材料长久的防腐和防护要求。该涂料可以解决目前我国中西部地区户外材料防腐和防护涂料耐候性差、耐久性差、抗风沙性差、耐磨性差、恢复率差、耐高低温形变差、维护困难等亟待解决的问题。
[0007] 为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：
[0008] 为完成上述发明目的，本发明的一种弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料，包括甲乙组分，甲乙组分按物质的量比按甲组分包含的OH的物质的量与乙组分包含NCO的物质的量之比计=0.7～1.5，甲组份的组成及质量百分比为：
[0009] 弹性聚酯树脂：20.0～31.8；
[0010] 环氧-有机硅改性氟碳树脂：15.0～20.0；
[0011] 混合溶剂：30.0～33.0；
[0012] 润湿分散剂：0.3～1.0；
[0013] 消泡剂：0.1～0.5；
[0014] 触变剂：0.1～0.5；
[0015] 紫外线复合稳定剂：0.3～1.0；
[0016] 纳米浆料：18.0～25.0；
[0017] 乙组分的组成及质量百分比为：
[0018] HDI缩二脲：5～10；
[0019] HDI三聚体：90～95。
[0020] 所述的弹性聚酯树脂是Rokrapol 2130、Bayer VP LS 2971中的一种。
[0021] 所述的混合溶剂是二甲苯、乙酸正丁酯、环己酮=2:3:5（质量比）的混合溶剂。
[0022] 所述的润湿分散剂为中EFKA-5065、EFKA-4010中的一种。
[0023] 所述的消泡剂为TEGO-Foamex N、德谦6800中的一种。
[0024] 所述的触变剂是MT-PLUS酰胺蜡触变剂、Extra酰胺蜡触变剂中的一种。
[0025] 所述的紫外线复合稳定剂是Tinuvin 900、Hostavin ARO 8中的一种。
[0026] 所述的纳米浆料为将环氧-有机硅改性氟碳树脂HGF、纳米氧化铁红、纳米碳酸钙、纳米二氧化锡、纳米氧化铝、紫外线复合稳定剂、混合溶剂、偶联剂按质量比=10:1：1:1:1:1：1:4混合，研磨制备成粒径范围为20-100nm的混合物。
[0027] 其中，纳米氧化铁红优选北京德科岛金科技有限公司的DK403。
[0028] 其中，纳米碳酸钙优选河南科力新材料股份有限公司NLY-801。
[0029] 其中，纳米二氧化锡优选中船重工七二五所生产纳米ITO粉末。
[0030] 其中，纳米氧化铝优选南京海泰纳米材料有限公司HTAL-03。
[0031] 其中，紫外线复合稳定剂优选南京海泰纳米材料有限公司公司的HTU-02。
[0032] 其中，偶联剂优选江苏晨光偶联剂有限公司的KH-560。
[0033] 纳米浆料的制备方法为：称取定量的环氧-有机硅改性氟碳树脂HGF、纳米氧化铁红、纳米碳酸钙、纳米二氧化锡（ITO）、纳米氧化铝、紫外线复合稳定剂、混合溶剂、偶联剂放入玛瑙罐中，静止放置浸泡24h,然后将玛瑙罐放入行星式离心研磨机高速分散48 h，取浆料样做扫描电镜，测试浆料粒径范围为20-100nm即得所需合格的纳米浆料。
[0034] 所述的环氧-有机硅改性氟碳树脂的制备方法为：将环氧-有机硅树脂、氟碳树脂、乙酸正丁酯按质量比=6:3:1加入三口烧瓶，加热至回流温度，保温2h，，降温出料即得所需的合格的具有耐热、耐油、耐候、耐磨、耐潮、耐玷污、不开裂、不起泡、附着力强的环氧-有机硅改性氟碳树脂HGF。
[0035] 其中，环氧-有机硅树脂优选三木集团生产的环氧-有机硅树脂，环氧值为0.03-0.16。
[0036] 其中，氟碳树脂优选上海三爱富新材料有限公司生产的FEVE氟碳树脂，羟值≥25 mgKOH／g、氟含量≥23%。
[0037] 所述的乙组分固化剂为HDI缩二脲为Bayer-N75或者其同结构物、HDI三聚体为HDT-90 、Bayer-N3390中的一种或者其同结构物。
[0038] 所述甲组分的制备方法是按质量百分比混合、搅匀、研磨至细度合格、调整粘度后过滤、包装即得甲组分；所述的乙组分的制备方法按质量百分比混合、均匀即得乙组分；甲乙组分按物质的量比按甲组分包含的OH的物质的量与乙组分包含NCO的物质的量之比计=0.7～1.5搅拌均匀，即可制得弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料。
[0039] 这些技术方案，包括改进的技术方案也可以互相组合或者结合，从而达到更好的技术效果。
[0040] 该材料选用弹性聚酯树脂、环氧-有机硅改性氟碳树脂、混合溶剂、纳米浆料、助剂等原材料按合理的配方配制而成。选取合适的弹性聚酯树脂，要求树脂本身具有良好的弹性、断裂伸长率、拉伸强度、恢复率、耐高低温形变和优异的防腐性能，能与各种基材都有良好的粘结性；自制环氧-有机硅改性氟碳树脂，该树脂具有环氧树脂超强的附着力、耐磨性，有机硅树脂优良的耐温性，氟碳树脂优良的耐候性、自洁性，使环氧、有机硅、氟碳三种高分子聚合物材料性能进行互补，该树脂制备的漆膜具有耐热、耐油、耐候、耐磨、耐潮、耐玷污、不开裂、不起泡、附着力强等特点；自制的纳米浆料主要由环氧-有机硅改性氟碳树脂、纳米氧化铁红、纳米碳酸钙、纳米ITO粉、纳米氧化铝、纳米紫外线屏蔽剂、混合溶剂、偶联剂经过分散研磨配制而成，采用纳米氧化铁红、纳米碳酸钙、纳米ITO粉、纳米氧化铝、纳米紫外线屏蔽剂为颜填料，增强漆膜的耐腐蚀介质渗透性、增强漆膜硬度和耐磨性、耐冲击性、耐紫外线降解性；采用的纳米氧化铁红是一种新型的纳米材料，具有强紫外线吸收能力、高彩度、高着色力、高透明度等特性，且无毒、无味、耐温、耐酸碱，耐光、耐侯，与同类产品相比其防腐性能要强一倍；采用的纳米ITO粉是Indium（铟）及Tin（锡）的复合氧化物，具有优良的隔热保温效果，对红外光的反射率≥70％，对紫外线的吸收率≥70％，对微波的衰减率≥85％，硬度高且耐磨耐蚀；采用的纳米碳酸钙在涂料中，具有白度高、附着力强、耐洗刷性能好，并有一定有耐候性，添加纳米碳酸钙后的涂料可以抵抗紫外线，抗老化性能有较大的提高。纳米碳酸钙另一个显著特点是增加涂料触变性，有利于涂料施工。纳米碳酸钙具有空间位阻效应，能使配方中密度较大的粒子悬浮、起防沉降作用，使涂料开罐效果好，同时起增容效果；采用的纳米氧化铝属活性氧化铝，多孔性、硬度高、尺寸稳定性好，对高分子树脂起到补强增韧，特别是提高漆膜的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和耐磨性能；采用有机紫外线稳定剂和无机紫外线屏蔽材料来进一步提高漆膜保光保色性；采用HDI缩二脲异氰酸酯固化剂和HDI三聚体异氰酸酯固化剂复配明显提高了漆膜的干燥性和抗风沙性能。
[0041] 所述的一种弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料及其制备方法，具体操作步骤如下：
[0042] 1、甲组分的制备方法：
[0043] 1）称取所需量的弹性聚酯树脂、润湿分散剂加入分散罐中，低速分散10-15分钟，得到混合物Ⅰ；
[0044] 2）称取定量的纳米浆料加入混合物Ⅰ中，再高速分散60-120分钟，得到混合物Ⅱ；
[0045] 3）称取定量的触变剂、消泡剂、紫外线稳定剂加入到混合物Ⅱ中，高速分散30-60分钟，分散完毕后，进入砂磨机研磨至细度≤20um,用混合溶剂调整粘度合格后100目筛网过滤即得甲组分；
[0046] 2、乙组分的制备方法：
[0047] 称取所需量的HDI缩二脲异氰酸酯固化剂、HDI三聚体异氰酸酯固化剂按比例搅拌均匀即得乙组分；
[0048] 3、甲乙组分按包装规格分装即可，使用时按照按物质的量比=0.7～1.5搅拌均匀即可制得弹性抗风沙耐磨蚀耐候耐温变涂料。
[0049] 由于采用了如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：
[0050] 1、该涂料的具有优良的耐紫外线照射性、对紫外线屏蔽率可达95%以上；
[0051] 2、该涂料具有优良的弹性、耐磨性、恢复率，可以长时间抵御风沙撞击和高低温形变，特别适合涂装我国中西部户外材料防腐和防护，一次涂装使用寿命可达20年以上；
[0052] 3、该涂料具有优良的自洁、耐玷污功能；
[0053] 4、该涂料施工方便，可以满足刷涂、滚涂、喷涂施工，一次施工厚度可达150um，常用耐候性较好的氟碳厚度仅为50um左右，缩短工期，明显提高施工效率。
[0054] 本发明材料的主要技术指标见表1.
[0055] 表1
[0056]
具体实施方式
[0057] 结合具体实施例对本发明加以具体说明，但不局限于此特定实施例，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都属于本发明的保护范围。以下实施例中的配比按重量份数计算。
[0058] 实施例中，
[0059] 实施例1：
[0060] 甲组份的组成及质量份为：
[0061] Rokrapol 2130：23.8
[0062] HGF：17.9
[0063] 混合溶剂：35.84
[0064] EFKA-5065：0.36
[0065] TEGO-Foamex N：0.12
[0066] MT-PLUS：0.12
[0067] Tinuvin 900：0.36
[0068] 纳米浆料：21.5
[0069] 乙组分的组成及质量份比为：
[0070] Bayer-N75：5
[0071] HDT-90：95
[0072] 甲：乙=5:1。
[0073] 实施例2：
[0074] 甲组份的组成及质量百分比为：
[0075] Bayer VP LS 2971：24.6
[0076] HGF：19.0
[0077] 混合溶剂：32.0
[0078] EFKA-4010：0.7
[0079] TEGO-Foamex N：0.5
[0080] Extra：0.4
[0081] Tinuvin 900：0.8
[0082] 自制纳米浆料：22.0
[0083] 乙组分的组成及质量百分比为：
[0084] Bayer-N75：7
[0085] Bayer-N3390：93
[0086] 甲：乙=4:1 。
[0087] 实施例3：
[0088] 甲组份的组成及质量百分比为：
[0089] Rokrapol 2130：30.0
[0090] HGF：17.3
[0091] 混合溶剂：31.0
[0092] EFKA-5065：0.5
[0093] 德谦6800：0.3
[0094] MT-PLUS：0.3
[0095] Hostavin ARO 8：0.6
[0096] 自制纳米浆料：20.0
[0097] 乙组分的组成及质量百分比为：
[0098] Bayer-N75：7
[0099] HDT-90：93
[0100] 甲：乙=7:1。
[0101] 实施例4：
[0102] 甲组份的组成及质量百分比为：
[0103] Bayer VP LS 2971：31.8
[0104] HGF：15.0
[0105] 混合溶剂：30.0
[0106] EFKA-4010：0.3
[0107] 德谦6800：0.1
[0108] MT-PLUS：0.1
[0109] Hostavin ARO 8：0.1
[0110] 自制纳米浆料：22.6
[0111] 乙组分的组成及质量百分比为：
[0112] Bayer-N75：10
[0113] Bayer-N3390：90
[0114] 甲：乙=6:1。
[0115] 上述实施例中，纳米浆料为将环氧-有机硅改性氟碳树脂（HGF）、纳米氧化铁红、纳米碳酸钙、纳米二氧化锡、纳米氧化铝、紫外线复合稳定剂、混合溶剂、偶联剂按质量比=10:1：1:1:1:1：1:4混合，研磨制备成粒径范围为20-100nm的混合物。其中，纳米氧化铁红是北京德科岛金科技有限公司的DK403，纳米碳酸钙是河南科力新材料股份有限公司NLY-801，纳米二氧化锡是中船重工七二五所生产纳米ITO粉末，纳米氧化铝是南京海泰纳米材料有限公司HTAL-03，紫外线复合稳定剂是南京海泰纳米材料有限公司公司的HTU-02，偶联剂是江苏晨光偶联剂有限公司的KH-560。纳米浆料的制备方法为：称取定量的环氧-有机硅改性氟碳树脂（HGF）、纳米氧化铁红、纳米碳酸钙、纳米二氧化锡（ITO）、纳米氧化铝、紫外线复合稳定剂、混合溶剂、偶联剂放入玛瑙罐中，静止放置浸泡24h,然后将玛瑙罐放入行星式离心研磨机高速分散48 h，取浆料样做扫描电镜，测试浆料粒径范围为20-100nm即得所需合格的纳米浆料。
[0116] 环氧-有机硅改性氟碳树脂（HGF）的制备方法为：将三木集团生产的环氧值为0.03-0.16的环氧-有机硅树脂、上海三爱富新材料有限公司生产的羟值≥25 mgKOH／g、氟含量≥23%的FEVE氟碳树脂、乙酸正丁酯按质量比=6:3:1加入三口烧瓶，加热至回流温度，保温2h，降温出料即得所需的环氧-有机硅改性氟碳树脂HGF。
[0117] 混合溶剂为二甲苯、乙酸正丁酯、环己酮=2:3:5（质量比）的混合溶剂。
[0118] 本发明所举实施例的性能指标见表2。
[0119] 表2
[0120]
