一种轨道交通车辆用水性环保不饱和聚酯腻子及制备方法与流程

1.本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种轨道交通车辆用水性环保不饱和聚酯腻子及制备方法。


背景技术：

2.根据目前对涂料生态环境污染防治方面的要求，轨道交通涂料要逐步全面实现水性化。目前轨道交通涂料中底漆、中涂、面漆已实现了部分水性化，不饱和聚酯腻子水性化尚未实现。
3.传统不饱和聚酯腻子(原子灰)之类的产品，都必须经由不饱和聚酯树脂为基料。这种基料含有30
‑
40％苯乙烯传统常用单体。
4.目前的环保改进方向主要着眼于单体的改进，采用环保、无刺激性的高沸点活性单体如丙烯酸酯类单体，但是仍然是油性体系，难以实现水性化的目标。而且水性环氧底漆耐溶剂性比油性环氧底漆差，应用溶剂型传统腻子容易出现咬底、层间附着力不良的问题。因此轨道交通领域迫切希望出现一种高性能环境友好型、零voc的水性环保不饱和聚酯腻子产品与水性工业漆配套。


技术实现要素：

5.针对上述问题，本发明的目的是提供一种水性环保不饱和聚酯腻子。它应用了一种水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂分散体和脂肪族聚氨酯丙烯酸酯分散体作为主基料，用一种替代苯乙烯等传统活性稀释剂的去离子水作为稀释剂，赋予了腻子优良的干性、附着力以及环保基因；开创性地将油改水性树脂应用于腻子中，干固过程中无“氧阻聚”的现象；复合催干剂的使用，保证了腻子低温高湿等极端条件下60℃烘烤2h干燥的要求或隔夜自干打磨的要求；复合稳定剂的配伍，可保证腻子的施工时间，使得该腻子特别适用于高速铁路机车车辆的大面积施工；从而得到了一种无任何刺激性气味，附着力强，干性好，使用时间长，柔韧性好，耐冲击性能好，适于大面积施工的水性环保不饱和聚酯腻子，产品质量达到q/crrc 546.1
‑
2018《高铁机车车辆用腻子技术条件》的要求。
6.本发明为了实现此目的所采用的技术方案为：组成配方的a组分为下述重量比：
[0007][0008]
b组分为下述重量比：
[0009][0010]
上述本发明中一种水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂分散体的制备包括以下步骤：
[0011]
①
先投入配方量丙二醇、一缩乙二醇、顺丁烯二酸酐、苯二甲酸酐及抗氧剂bht和对苯二酚，逐步升温到140℃，直至固体基本熔融，再升温至180
‑
185℃，保温反应，酸值小于40mg/kg时真空压控制
‑
0.07mpa抽水20min；冷却至70
‑
80℃加入二甲苯进入下一步；
[0012]
②
充入氮气保护、加入丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯混合单体和，升温至70～80℃并保温6h后，抽提二甲苯20～30分钟，加入三乙胺中和；
[0013]
③
加入去离子水，高速分散均匀，冷却至40℃，过滤包装。
[0014]
上述水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂分散体是由丙烯酸混合单体接枝到不包和聚酯中，单体接枝在α氢键或碳碳双键上，同时保留适当的双键，可提供可固化的活化中心，有效解决了水性不饱和聚酯腻子的硬度和固化速度。
[0015]
上述水性发明中水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯分散体的具体原材料，由以下重量份的原料制成重量：脂肪族二异氰酸酯(hdi)15
‑
35份、聚四氢呋喃二醇(ptmeg)5
‑
8的、聚乙二醇(peg600)10
‑
25份、二丁基二月桂酸酯0.5
‑
1份、季戊四醇三丙烯酸酯(peta)10
‑
25份、丙
酮30
‑
40份、三乙胺0.6
‑
2份。
[0016]
上述水性水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯分散体的制备包括以下步骤：
[0017]
①
在反应釜中投入聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇、二丁基二月桂酸酯、部分丙酮，充入氮气保护，升温到38
‑
45℃，搅拌滴加脂肪族二异氰酸酯(hdi)，约35
‑
45分钟滴加完，保温40
‑
60分钟，在过程中用二正丁胺跟踪测定
‑
nco的含量；
[0018]
②
补入剩余的丙酮，加入季戊四醇三丙烯酸酯，升温至58
‑
62℃，保温60～80分钟，降温至40℃；
[0019]
③
加入三乙胺和去离子水，高速分散均匀；
[0020]
④
减压蒸馏5
‑
8h，过滤包装；
[0021]
通过合成开发新型的水性分散体树脂，用去离子水彻底解决了苯乙烯等传统活性稀释剂的对环境的污染，实现了腻子施工和干燥过程零voc排放。
[0022]
进一步地，功能性单体是乙烯基甲苯、dve
‑
3、丙烯酰胺、丙烯腈中一种或二种以上的混合物；
[0023]
水性分散剂byk190、byk192、tego755w、tego750w、omg1252、湛新6208中的一种或两种混合物；
[0024]
水性消泡剂是byk021、df660、tego810、tego910、df7015、w0507中的两种混合物；
[0025]
水性触变剂可以是气相二氧化硅、有机膨润土、luvogel w2n、exilva f01
‑
v中的两种或三中混合物；
[0026]
复合稳定剂可以是对苯二酚、对叔丁基邻苯二酚、四氯苯醌、联苯醌、对羟基苯甲醚中的任意二种或二种以上的混合物；
[0027]
复合催干剂是12
‑
巯基十二烷基磷酸、2
‑
巯基
‑1‑
甲基咪唑、季戊四醇四巯基丙酸酯、季戊四醇四巯基乙酸酯、环烷酸铜、异辛酸钴、异辛酸铈中的二种或二种以上的混合物；
[0028]
附着力增强单体是甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、3
‑
(丙烯酰氧基)甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酸丙基三乙氧基硅烷中的一种或二种混合物；
[0029]
功能性填料为纳米球形硅微粉；
[0030]
增塑剂为环保合成植物酯与dotp的混合物。
[0031]
本发明的另一目的是提供一种水性环保不饱和聚酯腻子的制备方法：具体包括下列步骤：
[0032]
(1)将配方量的水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂分散体、部分水性分散剂、部分水性消泡剂及钛白粉投入高速分散机中，在1000
‑
1200r/min的条件下混合均匀，得到无明显颗粒的均一浆体——粗悬浮液；
[0033]
(2)把上述粗悬浮液通过研磨机砂磨处理得到钛白浆，细度控制在30um以下；
[0034]
(3)往上述钛白浆中加入配方量的水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯分散体、功能性单体、附着力增强单体、硫酸钡、水性触变剂、部分水性分散剂、部分水性消泡剂、复合催干剂、复合稳定剂、滑石粉、功能性填料高速搅拌分散，至形成稠度适宜的均匀膏状体即得水性环保不饱和聚酯腻子a组分；
[0035]
(4)将配方量的抗氧化着色剂和部分增塑剂高速分散过三辊机，细度控制在20um以下，将上述色浆加入到配方量的过氧化苯甲酰、部分增塑剂低速分散得到预分散体，然后
在预分散体中加入配方量的气相二氧化硅高速分散至形成稠度适宜的均匀膏状体即得水性环保不饱和聚酯腻子b组分；
[0036]
(5)水性环保不饱和聚酯腻子的使用方法是：将上述制备好的a组分和b组分按照100：3
‑
5重量比配比混合均匀即得一种适用于高铁、机车和地铁的高性能打底材料水性环保不饱和聚酯腻子。
[0037]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0038]
(1)通过本方法得到的水性环保不饱和聚酯腻子，腻子外观无结皮，无搅不开硬块，易涂刮、不产生卷边现象，稠度在10cm左右，优于行业标准，双组份涂料适用期(min)大于40，优于行业标准要求的不低于30min，腻子膜颜色和外观表面平整、无颗粒、无裂纹、无气泡，易打磨、不粘砂纸、无明显白点，以及其他各项指标均优于行业标准。
[0039]
(2)产品无危险化学品苯乙烯，按照行业规定规定：含易燃溶剂的合成树脂、油漆、辅助材料、涂料等制品(闭杯闪点≤60℃)的按照危险化学品管理，而水性环保不饱和聚酯腻子以去离子水作为稀释剂，不属于危险化学品，大大提高了产品在生产、储存、运输和施工过程中的安全性。
[0040]
(3)产品的挥发性有机物(voc)含量为零，比目前行业最高标准的环保认证标准中的涂料voc≤80g/l的限值还低；不含重金属汞、隔、铅、铬等重金属。
附图说明
[0041]
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0042]
图1为本发明水性环保聚酯腻子的生产工艺流程图。
具体实施方式
[0043]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
[0044]
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。
[0045]
实施例1
[0046]
本实施例提供了一种轨道交通车辆用水性环保不饱和聚酯腻子，包括a组分和b组分，a组分配方：水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂32份、水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯分散体12份、功能性单体6份、钛白粉1.2份、硫酸钡4份、水性分散剂0.8份、水性消泡剂0.8份、水性触变剂2份、滑石粉20份、复合催干剂1.8份、复合稳定剂1.5份、附着力增强单体5份、功能性填料5份。
[0047]
b组分配方：抗氧化着色剂3份、过氧化苯甲酰40份、气相二氧化硅0.4份、增塑剂12份。
[0048]
参考图1所示，本实施例提供了一种轨道交通车辆用水性环保不饱和聚酯腻子制备方法：
[0049]
(1)将配方量水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂、钛白粉投入高速分散机中，在1000
‑
1200r/min的条件下混合均匀，得到无明显颗粒的均一浆体——粗悬浮液；
[0050]
(2)把上述粗悬浮液输送至研磨机中研磨至细度≤20微米，得到钛白浆；
[0051]
(3)将钛白浆输送至分散缸中，然后按上述配方a组分中的质量比加入水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯分散体、功能性单体、钛白粉1、硫酸钡、水性分散剂、水性消泡剂、水性触变剂、滑石粉、复合催干剂、复合稳定剂、附着力增强单体、功能性填料进行高速搅拌分散，至形成稠度适宜的均匀膏状体，即得到水性环保不饱和聚酯腻子的a组分；
[0052]
(4)按上述配方b组分的配方量将抗氧化着色剂和部分增塑剂高速分散过三辊机，细度控制在20um以下，将上述色浆加入到配方量的过氧化苯甲酰、部分增塑剂低速分散得到预分散体，然后在预分散体中加入配方量的气相二氧化硅高速分散至形成稠度适宜的均匀膏状体即得水性环保不饱和聚酯腻子b组分。
[0053]
(5)所述的水性环保不饱和聚酯腻子的使用方法是：将上述制备好的a组分和b组分按照100：3
‑
5重量比配比混合均匀即得一种适用于高速铁路机车的高性能打底材料水性环保不饱和聚酯腻子。
[0054]
实施例2
[0055]
本实施例与实施例1不同之处在于a组分的配比，b组分配比及a、b组分的制备方法与工艺与实施例1相同。
[0056]
a组分配方：水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂38份、水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯分散体8份、功能性单体6份、钛白粉1.2份、硫酸钡6份、水性分散剂1.0份、水性消泡剂0.8份、水性触变剂2.5份、滑石粉25份、复合催干剂2.0份、复合稳定剂1.8份、附着力增强单体5份、功能性填料6份。
[0057]
实施例3
[0058]
本实施例与实施例1不同之处在于a组分的配比，b组分配比及a、b组分的制备方法与工艺与实施例1相同。
[0059]
a组分配方：水性丙烯酸改性不饱和聚酯树脂40份、水性脂肪族聚氨酯丙烯酸酯分散体10份、功能性单体6份、钛白粉1.5份、硫酸钡8份、水性分散剂1.0份、水性消泡剂1.0份、水性触变剂4份、滑石粉28份、复合催干剂2.0份、复合稳定剂1.8份、附着力增强单体6份、功能性填料8份。
[0060]
下表为实施例1得到的水性环保不饱和聚酯腻子的检测结果：
[0061][0062][0063]
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。