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CN112175495A - 反应固化密封涂料组合物及其涂覆方法 - Google Patents

反应固化密封涂料组合物及其涂覆方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物，包括涂料组合物A 和涂料组合物B，其中，涂料组合物A为包括乙烯基化合物、二硫化物二乙醇二甲基丙烯酸酯、聚氨酯和水的混合物；涂料组合物B为包括含有反应性基团的反应性聚硅氧烷、熔融蜡、钛酸酯和水的混合物。通过把需要反应固化的两种涂料组合物分别配制，避免了涂料组合物在储存、输运过程中的反应、变性，保证了涂料组合物的稳定性。

Description

反应固化密封涂料组合物及其涂覆方法
技术领域
本发明涉及一种涂料组合物，具体涉及一种反应固化密封涂料组合物。
背景技术
由于普通的各类基底材料本身的性能不足，如抗氧化性能、耐腐蚀性、耐摩擦性能、绝缘性能、疏水性能、密封性能、导电性能、硬度、韧性等，特别是在特定的使用环境中，超高的使用频率和恶劣的使用环境对材料的性能的要求越来越高。为了使得普通的基底材料能够满足各种使用需求，各种表面改性工艺得到充分的研究，广泛地应用在不同的基底材料表面。通过在基底材料表面涂覆涂料组合物，以形成具有相应性能的材料表面是最直接、最简单的表面改性方法。
对于涂料组合物，大量的研究集中在对于耐腐蚀性、耐磨性、抗氧化性、绝缘性、环保性、防水性等性能的改善，而对于密封性能的研究相对较少。而对于一些需要密封保护的材料而言，如木材、石材、水泥、混凝土等，水蒸汽和氧气的存在容易在这些材料表面滋生微生物，对其造成破坏，同时水蒸汽、氧气等本身也会对其造成破坏。因此，密封保护对于这类材料来说显得尤为重要。
现有的涂料组合物中，防水性涂料也具有一定的密封性能，可以在一定程度对这类材料进行密封保护。但是，防水性涂料的稳定相对较差，且其中通常会使用挥发性有机化合物，挥发性有机化合物（VOC）的使用会使得涂料组合物的环保性变差。对于木材、石材等，通常用于建筑行业，例如室内装修、室内家具等，其环保性要求会更高，低或不含VOC的水基涂料已经成为用于这些基底材料的最佳选择。
为此，本发明旨在提供一种性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物。
发明内容
本发明的性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物，包括涂料组合物A 和涂料组合物B，其中，涂料组合物A为包括乙烯基化合物、二硫化物二乙醇二甲基丙烯酸酯、聚氨酯和水的混合物；涂料组合物B为包括含有反应性基团的反应性聚硅氧烷、熔融蜡、钛酸酯和水的混合物。
通常情况下，涂料组合物A包含10-20重量%乙烯基化合物、10-15重量%二硫化物二乙醇二甲基丙烯酸酯、30-50%聚氨酯，余量水。通常情况下，涂料组合物B包含30-50重量%的含有反应性基团的反应性聚硅氧烷、5-20重量%熔融蜡、10-30重量%的钛酸酯，余量水。
其中，所述乙烯基化合物选自乙酸乙烯基酯、十二烷酸乙烯基酯、月桂酸乙烯基酯、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己内酰胺中的一种或多种。
其中，所述反应性基团选自烯基、氨基、羟基、巯基、乙酰基、异氰酸酯基中的一种或多种。
其中，所述熔融蜡选自石蜡、聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡、聚乙烯/聚四氟乙烯蜡中的一种或多种。
在涂料组合物进行加热反应固化的过程中，温度约为100-200℃，熔融蜡会发生熔化，有一部分熔融蜡会浮渗出涂料组合物表面，反应固化完成后，这些浮渗出涂料组合物表面的熔融蜡会固化形成有效的保护层，促进涂料膜层对于水蒸汽和氧气的阻隔效果，改善涂料膜层的密封性能。
进一步地，在涂料组合物A和/或涂料组合物B中，还包括0.1-5重量%的其他添加剂，例如引发剂、表面活性剂、润湿剂、稳定剂、紫外线吸收剂、分散剂、pH调节剂、着色剂等。
本发明还提供了一种涂覆所述性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物的方法，包括：
提供一基底材料，并对基底材料进行清洁预处理，
在基底材料表面涂敷涂料组合物A，晾干，
在晾干后的涂料组合物A表面涂敷涂料组合物B，
对涂敷的涂料层进行加热干燥，实现反应固化，其中，加热温度为100-200℃。
其中，所述基底材料包括木材、石材、水泥、混凝土或金属。
本发明中，通过把需要反应固化的两种涂料组合物分别配制，避免了涂料组合物在储存、输运过程中的反应、变性，保证了涂料组合物的稳定性。涂料组合物A和涂料组合物B均是水性涂料，挥发性有机化合物含量低，环保性好。
在涂料膜层的涂覆过程中，预先将涂料组合物A和涂料组合物B在基底材料表面涂敷形成层叠的两层结构。在后续的反应固化步骤中，底层的涂料组合物A可以与基底材料稳固结合，并提供阻水隔气性能良好的底层结构；涂料组合物A和涂料组合物B中的反应性基团会发生接枝、聚合、交联等反应，使得涂料组合物B层与涂料组合物A层紧密结合，形成连续的一体致密结构。涂料组合物B层与涂料组合物A层的结合区域的致密性比涂料组合物B层的致密性更高，有效地弥补了涂料组合物B层的致密性步骤的缺陷，进一步为整个涂料膜层阻水隔气性能提供了有利保障。
钛酸酯会水解形成二氧化钛纳米颗粒，均匀分散在涂料组合物B层，为涂料膜层提供光催化降解性能。
此外，在涂料组合物进行加热反应固化的过程中，熔融蜡会发生熔化，有一部分熔融蜡会浮渗出涂料组合物表面，反应固化完成后，这些浮渗出涂料组合物表面的熔融蜡会固化形成有效的保护层，促进涂料膜层对于水蒸汽和氧气的阻隔效果，改善涂料膜层的密封性能。
具体实施方式
实施例1
性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物，包括涂料组合物A 和涂料组合物B，涂料组合物A包含15重量%乙酸乙烯基酯、15重量%二硫化物二乙醇二甲基丙烯酸酯、40%聚氨酯，余量水；
涂料组合物B包含35重量%的含有反应性基团的反应性聚硅氧烷、10重量%熔融蜡、10重量%的钛酸酯，余量水。
所述反应性基团为乙烯基；熔融蜡为聚乙烯蜡。
实施例2
性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物，包括涂料组合物A 和涂料组合物B，涂料组合物A包含20重量%乙烯基吡咯烷酮、10重量%二硫化物二乙醇二甲基丙烯酸酯、50%聚氨酯，余量水；
涂料组合物B包含50重量%的含有反应性基团的反应性聚硅氧烷、5重量%熔融蜡、20重量%的钛酸酯，余量水。
所述反应性基团为乙酰基；熔融蜡为巴西棕榈蜡。
实施例3
性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物，包括涂料组合物A 和涂料组合物B，涂料组合物A包含10重量%乙烯基己内酰胺、15重量%二硫化物二乙醇二甲基丙烯酸酯、50%聚氨酯，余量水；
涂料组合物B包含30重量%的含有反应性基团的反应性聚硅氧烷、20重量%熔融蜡、30重量%的钛酸酯，余量水。
所述反应性基团为异氰酸酯基；熔融蜡为聚乙烯/聚四氟乙烯蜡。
实施例4-6
分别将实施例1-3的的涂料涂覆在木材、石材、金属表面得到相应的涂料膜层，具体的涂覆方法为：
提供一基底材料，基底材料分别为木材、石材、金属，并对基底材料进行清洁预处理，
在基底材料表面涂敷涂料组合物A，晾干，
在晾干后的涂料组合物A表面涂敷涂料组合物B，
对涂敷的涂料层进行加热干燥，实现反应固化，其中，加热温度为150℃。
涂料组合物性能测试
1、稳定性测试，将实施例1-3的涂料组合物静置60天后，观察涂料组合物的性能稳定性，如分散液聚集情况。2、挥发性有机物含量测试，根据EPA方法24测定。
作为对比，设置了如下对比例：
对比例1
直接将实施例1中的涂料组合物A 和涂料组合物B混合在一起作为涂料组合物。
测试结构如表1所示：
分散液聚集情况 VOC（g/L）
实施例1 无聚集情况 46
实施例2 无聚集情况 43
实施例3 无聚集情况 48
对比例1 局部存在1-2cm左右的聚集软块 54
涂料膜层性能测试
1、将实施例4-6中的涂料膜层表面浸泡在水中24小时后，观察涂料膜层表面的阻水性。2、将实施例4-6中的涂料膜层经QUV 1000小时后，再次观察涂料膜层表面的阻水性。阻水性通过在涂料膜层表面滴水滴形成的水珠，并观察水珠的接触角进行评价，高接触角表明阻水性好。
作为对比，设置了如下对比例：
对比例2
直接将涂料组合物B涂覆在木材表面得到相应的涂料膜层。
对比例3
直接将涂料组合物A涂覆在木材表面得到相应的涂料膜层。
测试结构如表2所示：
浸泡24h QUV 1000小时
实施例4 高接触角 高接触角
实施例5 高接触角 高接触角
实施例6 高接触角 高接触角
对比例2 低接触角 低接触角
对比例3 低接触角 无水珠

Claims (8)

1.一种性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物，包括涂料组合物A 和涂料组合物B，其特征在于：涂料组合物A为包括乙烯基化合物、二硫化物二乙醇二甲基丙烯酸酯、聚氨酯和水的混合物；涂料组合物B为包括含有反应性基团的反应性聚硅氧烷、熔融蜡、钛酸酯和水的混合物。
2.如权利要求1所述的一种性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物，其特征在于：涂料组合物A包含10-20重量%乙烯基化合物、10-15重量%二硫化物二乙醇二甲基丙烯酸酯、30-50%聚氨酯，余量水；涂料组合物B包含30-50重量%的含有反应性基团的反应性聚硅氧烷、5-20重量%熔融蜡、10-30重量%的钛酸酯，余量水。
3.如权利要求2所述的一种性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物，其特征在于：所述乙烯基化合物选自乙酸乙烯基酯、十二烷酸乙烯基酯、月桂酸乙烯基酯、乙烯基吡咯烷酮、乙烯基己内酰胺中的一种或多种。
4.如权利要求2所述的一种性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物，其特征在于：所述反应性基团选自烯基、氨基、羟基、巯基、乙酰基、异氰酸酯基中的一种或多种。
5.如权利要求2所述的一种性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物，其特征在于：所述熔融蜡选自石蜡、聚乙烯蜡、巴西棕榈蜡、聚乙烯/聚四氟乙烯蜡中的一种或多种。
6.在涂料组合物进行加热反应固化的过程中，温度约为100-200℃，熔融蜡会发生熔化，有一如权利要求1或2任一项所述的一种性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物，其特征在于：在涂料组合物A和/或涂料组合物B中，还包括0.1-5重量%的添加剂，所述添加剂选自引发剂、表面活性剂、润湿剂、稳定剂、紫外线吸收剂、分散剂、pH调节剂、着色剂中的一种或多种。
7.一种涂覆权利要求1-6任一项所述的性能稳定的低VOC反应固化密封涂料组合物的方法，包括：
提供一基底材料，并对基底材料进行清洁预处理，
在基底材料表面涂敷涂料组合物A，晾干，
在晾干后的涂料组合物A表面涂敷涂料组合物B，
对涂敷的涂料层进行加热干燥，实现反应固化，其中，加热温度为100-200℃。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述基底材料包括木材、石材、水泥、混凝土或金属。
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