一種耐水高硬水性聚氨酯涂料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐水高硬水性聚氨酯涂料，其特征在于，其原料按重量份包括以下組分：改性水性聚氨酯65-80份、水性聚苯胺20-35份、多異氰酸酯3-6份、納米二氧化硅5-20份、異丙醇3-9份、乙二醇丙醚5-10份、雙季戊四醇0.5-1.6份、聚二甲基硅氧烷15-20份、γ-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷3-8份、聚四氟乙烯3-8份、改性碳納米管0.5-3份、沉淀硫酸鋇5-20份、氨基樹脂2-6份、鋅粉3-8份、水30-60份。本發明所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其耐水性好、硬度高、使用壽命長。
【專利說明】一種耐水高硬水性聚氨酯涂料
【技術領域】
[0001]本發明涉及涂料【技術領域】，尤其涉及一種耐水高硬水性聚氨酯涂料。
【背景技術】
[0002]聚氨酯指的是分子主鏈中含氨基甲酸酯鍵的一類聚合物的統稱，通常情況下由異氰酸酯和多元醇發生加聚反應生成。水性聚氨酯以水作為分散介質，具有環保無毒、難燃燒等優勢，并且可以通過改變軟硬段種類與比例來調節樹脂材料的綜合性能。自上世紀60年代末水性聚氨酯被引入市場后，水性聚氨酯以優異的粘結能力，出色的耐溫變性能，優良的耐低溫性能，良好的生物相容性以及環保無毒的特性而被廣泛應用在多個領域。水性聚氨酯盡管分子鏈化學結構與溶劑型聚氨酯相同，但是與溶劑型聚氨酯相比，在性能方面仍然存在一些缺陷，例如，分子量小、耐水性差和硬度小等，因此限制了其應用。目前，水性聚氨酯涂料在耐水性和使用壽命方面不能滿足社會的要求，需要進行改性。
【發明內容】
[0003]本發明提出了一種耐水高硬水性聚氨酯涂料，其耐水性好、硬度高、使用壽命長。
[0004]本發明提出了一種耐水高硬水性聚氨酯涂料，其原料按重量份包括以下組分:改性水性聚氨酯65-80份、水性聚苯胺20-35份、多異氰酸酯3_6份、納米二氧化硅5_20份、異丙醇3-9份、乙二醇丙醚5-10份、雙季戊四醇0.5-1.6份、聚二甲基硅氧烷15-20份、Y -異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷3-8份、聚四氟乙烯3-8份、改性碳納米管0.5-3份、沉淀硫酸鋇5-20份、氨基樹脂2-6份、鋅粉3-8份、水30-60份；
[0005]其中，所述改性水性聚氨酯按照以下工藝進行制備:在氮氣保護下，按重量份將40-50份聚乙二醇、15-25份葡萄糖和50-60份異氟爾酮二異氰酸酯加入燒瓶中，在紅外燈下攪拌升溫至84-87°C，反應2.5-3h，降溫至41-45°C，然后依次加入3_6份1，4- 丁二醇、5-10份二羥甲基丙酸、0.5-1.5份二月桂酸二丁基錫和0.5-1.5份辛酸亞錫，升溫至72-76°C，反應150-250min后加入20-35份丙酮，降溫至25-33°C，加入2-6份三乙胺和25-60份去離子水，以500-800r/min的轉速攪拌分散200_350min，揮發后得到所述改性水性聚氨酯。
[0006]優選地，其原料按重量份包括以下組分:改性水性聚氨酯70-75份、水性聚苯胺25-30份、多異氰酸酯3.8-5.6份、納米二氧化硅10-16份、異丙醇3.9-7份、乙二醇丙醚7-9份、雙季戊四醇0.9-1.3份、聚二甲基硅氧烷17-19份、Y -異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷3.8-6.8份、聚四氟乙烯5-6.8份、改性碳納米管1.5-2.3份、沉淀硫酸鋇12-17份、氨基樹脂2.8-5份、鋅粉4-6份、水40-55份。
[0007]優選地，其原料按重量份包括以下組分:改性水性聚氨酯73份、水性聚苯胺27份、多異氰酸酯5份、納米二氧化硅13份、異丙醇6份、乙二醇丙醚7.8份、雙季戊四醇1.16份、聚二甲基硅氧烷17.6份、Y -異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷5.3份、聚四氟乙烯6.3份、改性碳納米管2.1份、沉淀硫酸鋇15.3份、氨基樹脂4.2份、鋅粉4.9份、水47份。
[0008]優選地，所述納米二氧化硅為偶聯劑改性納米二氧化硅，所述偶聯劑為氨基硅烷偶聯劑。
[0009]優選地，所述氨基硅烷偶聯劑為KH550、KH540、KH602中的一種或者多種的組合。
[0010]優選地，所述改性水性聚氨酯按照以下工藝進行制備:在氮氣保護下，按重量份將42-48份聚乙二醇、19-23份葡萄糖和52-58份異氟爾酮二異氰酸酯加入燒瓶中，在紅外燈下攪拌升溫至85-86°C，反應2.7-2.9h，降溫至42-44°C，然后依次加入3.6-5.6份1，4- 丁二醇、6-8.9份二羥甲基丙酸、0.9-1.3份二月桂酸二丁基錫和0.8-1.2份辛酸亞錫，升溫至73-75°C，反應180-220min后加入26-32份丙酮，降溫至28-31°C，加入3-5.6份三乙胺和40-55份去離子水，以600-700r/min的轉速攪拌分散250_300min，揮發后得到所述改性水性聚氨酯。
[0011]優選地，所述改性水性聚氨酯按照以下工藝進行制備:在氮氣保護下，按重量份將46份聚乙二醇、21份葡萄糖和55份異氟爾酮二異氰酸酯加入燒瓶中，在紅外燈下攪拌升溫至85°C，反應2.75h，降溫至431:，然后依次加入4.9份1，4-丁二醇、8.5份二羥甲基丙酸、1.1份二月桂酸二丁基錫和0.96份辛酸亞錫，升溫至74V，反應215min后加入29份丙酮，降溫至30°C，加入5.2份三乙胺和46份去離子水，以690r/min的轉速攪拌分散268min，揮發后得到所述改性水性聚氨酯。
[0012]本發明所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其原料中，改性水性聚氨酯的重量份可以為 65.6、67、68、68.3,69,72.6,75.6,76,76.8,77,77.9,78,78.6,79,79.5 份，水性聚苯胺的重量份可以為 20.3,21,21.5,22,22.6,23,23.5,24,24.6,25.6,26,26.3,27.4,28,28.5、29,29.6,30.2,31,31.3,32,32.6,33,33.5,34,34.6 份，多異氰酸酯的重量份可以為 3.2、3.5,3.9,4.1,4.5,4.7,5.3,5.9 份，納米二氧化硅的重量份可以為 5.9、6、6.3、7、7.4、8、8.5、9、9.6,10.5、11、11.4、12、12.3,13.4、14、14.6、15、15.9,16.7、17、17.4、18、18.5、19、19.6份，異丙醇的重量份可以為3.6、4、4.5、5、5.2,5.6,6.4,7.8、8、8.4份、乙二醇丙醚的重量份可以為5.6、6、6.3,7.4、8、8.4,9.6份，雙季戊四醇的重量份可以為0.6,0.68,0.7、
0.75,0.8,0.86、1.0、1.06、1.1、1.15、1.2、1.24、1.37、1.4、1.48、1.5、1.53 份，聚二甲基硅氧烷的重量份可以為15.6、16、16.3、17.8、18、18.4、19.4份，Y -異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷的重量份可以為3.3、4、4.5,4.9、5、5.2,5.8、6、6.3、7、7.4份，聚四氟乙烯的重量份可以為3.2,3.7、4、4.2,4.8,5.3,5.7、6、7、7.8份，改性碳納米管的重量份可以為0.6,0.78、
0.9,1.05,1.3,1.87,2.26,2.45,2.5,2.6,2.78,2.9,2.94 份，沉淀硫酸鋇的重量份可以為 5.6、6、6.4、7、7.8、8、8.9、9、9.5、10、11、12.6、13、13.5、14、15、15.6、16、16.7,17.4、18、18.4、19、19.5份，氨基樹脂的重量份可以為2.6、3、3.4、4、4.5,5.3份，鋅粉的重量份可以為 3.3,3.7,4.2,4.8、5、5.6,6.3,6.9、7、7.2 份，水的重量份可以為 33,36,38.4,39,41.2、42,42.5,43,43.6,44,44.9、49、51、51.3、52、53、53.6、54、58、59.4 份。
[0013]本發明中，水性聚氨酯以水作為分散介質，具有環保無毒、難燃燒等優勢，但是，相比溶劑型聚氨酯，耐水性、防腐蝕性差；葡萄糖是自然界中分布最廣泛最重要的一種單糖，是一種多羥基醛，分子中含有五個羥基，能與-NCO反應，生成具有交聯網狀結構的聚氨酯，分子鏈運動受到限制，且大范圍的交聯使得分子間空隙變小，水分子難以進入聚氨酯分子內部，表現為膠膜吸水率不斷下降，耐水性提高，葡萄糖的引入使得該體系聚氨酯交聯程度增加，內聚能變大，提高了涂料膠膜的熱穩定性和硬度；同時葡萄糖分子中的六元環結構使得交聯強度得到很大提升，剛性增大，內聚能加大，進一步提高了涂料的硬度和耐熱性；與此同時，分子中的葡萄糖中含有的未反應的羥基能形成大量的氫鍵，進一步增加了交聯強度，提高了其硬度和耐水性；水性聚氨酯分子鏈中的基團與納米二氧化硅、改性碳納米管表面基團能形成化學鍵，提高了涂料的耐熱性、力學性能、耐水性和硬度，在優選方式中，納米二氧化硅用偶聯劑改性后，改善了與聚氨酯的相容性，含氨基硅烷偶聯劑中的氨基可以與聚氨酯預聚體反應，形成化學鍵，改善兩者的界面效應，加大提高水性聚氨酯的性能；加入的Y-異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷與改性碳納米管、納米碳酸鈣配合，維持其性能的同時改善了水性聚氨酯涂料的耐水性、耐熱性以及硬度和抗沖擊性能；另外改性碳納米管具有自潤滑性，添加到涂料中，與聚四氟乙烯配合，可以減小復合材料的摩擦系數；另外，鋅的電極電位要低于鐵，在電解反應中，發生腐蝕時鋅粉作為陰極首先被腐蝕，防止了鋼鐵的腐蝕，水性聚苯胺的氧化還原電位高于鐵的氧化還原電位，若鋼鐵的表面發生氧化，在鋼鐵表面與聚苯胺之間會形成一層致密金屬氧化膜，使鐵的電極電位處于鈍化區，防止了鋼鐵的進一步腐蝕，鋅粉和水性聚苯胺的協同作用，提高了涂料的防腐蝕性能。本發明中，多種物質與改性水性聚氨酯相結合，在各取所長的同時發揮協調作用，使得到的涂料耐水性好、硬度高、使用壽命長。
【具體實施方式】
[0014]下面結合具體實施例對本發明做出詳細說明，應當了解，實施例只用于說明本發明，而不是用于對本發明進行限定，任何在本發明基礎上所做的修改、等同替換等均在本發明的保護范圍內。
[0015]實施例1
[0016]本發明所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其原料按重量份包括以下組分:改性水性聚氨酯65份、水性聚苯胺35份、多異氰酸酯3份、納米二氧化硅20份、異丙醇3份、乙二醇丙醚10份、雙季戊四醇0.5份、聚二甲基硅氧烷20份、Y -異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷3份、聚四氟乙烯8份、改性碳納米管0.5份、沉淀硫酸鋇20份、氨基樹脂2份、鋅粉8份、水30份；
[0017]其中，所述改性水性聚氨酯按照以下工藝進行制備:在氮氣保護下，按重量份將40份聚乙二醇、25份葡萄糖和50份異氟爾酮二異氰酸酯加入燒瓶中，在紅外燈下攪拌升溫至87V’反應2.5h，降溫至45°C，然后依次加入3份1，4-丁二醇、10份二羥甲基丙酸、0.5份二月桂酸二丁基錫和1.5份辛酸亞錫，升溫至72°C，反應250min后加入20份丙酮，降溫至33°C，加入2份三乙胺和60份去離子水，以500r/min的轉速攪拌分散350min，揮發后得到所述改性水性聚氨酯。
[0018]實施例2
[0019]本發明所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其原料按重量份包括以下組分:改性水性聚氨酯80份、水性聚苯胺20份、多異氰酸酯6份、納米二氧化硅5份、異丙醇9份、乙二醇丙醚5份、雙季戊四醇1.6份、聚二甲基硅氧烷15份、Y -異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷8份、聚四氟乙烯3份、改性碳納米管3份、沉淀硫酸鋇5份、氨基樹脂6份、鋅粉3份、水60份；所述納米二氧化硅為氨基硅烷偶聯劑改性納米二氧化硅；
[0020]其中，所述改性水性聚氨酯按照以下工藝進行制備:在氮氣保護下，按重量份將50份聚乙二醇、15份葡萄糖和60份異氟爾酮二異氰酸酯加入燒瓶中，在紅外燈下攪拌升溫至84°C，反應3h，降溫至41°C，然后依次加入6份1，4- 丁二醇、5份二羥甲基丙酸、1.5份二月桂酸二丁基錫和0.5份辛酸亞錫，升溫至76°C，反應150min后加入35份丙酮，降溫至25°C，加入6份三乙胺和25份去離子水，以800r/min的轉速攪拌分散200min，揮發后得到所述改性水性聚氨酯。
[0021]實施例3
[0022]本發明所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其原料按重量份包括以下組分:改性水性聚氨酯77份、水性聚苯胺23份、多異氰酸酯3.9份、納米二氧化硅13.4份、異丙醇5.6份、乙二醇丙醚8.4份、雙季戊四醇1.37份、聚二甲基硅氧烷18份、Y -異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷5份、聚四氟乙烯6份、改性碳納米管2.26份、沉淀硫酸鋇18份、氨基樹脂4.5份、鋅粉6.3份、水52份；所述納米二氧化硅為氨基硅烷偶聯劑KH550改性納米二氧化硅；
[0023]其中，所述改性水性聚氨酯按照以下工藝進行制備:在氮氣保護下，按重量份將46份聚乙二醇、19份葡萄糖和52份異氟爾酮二異氰酸酯加入燒瓶中，在紅外燈下攪拌升溫至86°C，反應2.55h，降溫至42°C，然后依次加入3.7份1，4-丁二醇、7.6份二羥甲基丙酸、1.16份二月桂酸二丁基錫和1.23份辛酸亞錫，升溫至73°C，反應198min后加入32份丙酮，降溫至29°C，加入3.6份三乙胺和49份去離子水，以545r/min的轉速攪拌分散325min，揮發后得到所述改性水性聚氨酯。
[0024]實施例4
[0025]本發明所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其原料按重量份包括以下組分:改性水性聚氨酯73份、水性聚苯胺27份、多異氰酸酯5份、納米二氧化硅13份、異丙醇6份、乙二醇丙醚7.8份、雙季戊四醇1.16份、聚二甲基硅氧烷17.6份、Y -異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷5.3份、聚四氟乙烯6.3份、改性碳納米管2.1份、沉淀硫酸鋇15.3份、氨基樹脂4.2份、鋅粉4.9份、水47份；所述納米二氧化硅為改性納米二氧化硅，改性劑為KH550、KH540、KH602按任意重量比的組合；
[0026]其中，所述改性水性聚氨酯按照以下工藝進行制備:在氮氣保護下，按重量份將46份聚乙二醇、21份葡萄糖和55份異氟爾酮二異氰酸酯加入燒瓶中，在紅外燈下攪拌升溫至85°C，反應2.75h，降溫至43°C，然后依次加入4.9份1，4-丁二醇、8.5份二羥甲基丙酸、1.1份二月桂酸二丁基錫和0.96份辛酸亞錫，升溫至74°C，反應215min后加入29份丙酮，降溫至30°C，加入5.2份三乙胺和46份去離子水，以690r/min的轉速攪拌分散268min，揮發后得到所述改性水性聚氨酯。
[0027]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種耐水高硬水性聚氨酯涂料，其特征在于，其原料按重量份包括以下組分:改性水性聚氨酯65-80份、水性聚苯胺20-35份、多異氰酸酯3_6份、納米二氧化硅5_20份、異丙醇3-9份、乙二醇丙醚5-10份、雙季戊四醇0.5-1.6份、聚二甲基硅氧烷15-20份、Y -異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷3-8份、聚四氟乙烯3-8份、改性碳納米管0.5-3份、沉淀硫酸鋇5-20份、氨基樹脂2-6份、鋅粉3-8份、水30-60份； 其中，所述改性水性聚氨酯按照以下工藝進行制備:在氮氣保護下，按重量份將40-50份聚乙二醇、15-25份葡萄糖和50-60份異氟爾酮二異氰酸酯加入燒瓶中，在紅外燈下攪拌升溫至84-87°C，反應2.5-3h，降溫至41_45°C，然后依次加入3_6份1，4- 丁二醇、5_10份二羥甲基丙酸、0.5-1.5份二月桂酸二丁基錫和0.5-1.5份辛酸亞錫，升溫至72-76°C，反應150-250min后加入20-35份丙酮，降溫至25_33°C，加入2_6份三乙胺和25-60份去離子水，以500-800r/min的轉速攪拌分散200_350min，揮發后得到所述改性水性聚氨酯。
2.根據權利要求1所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其特征在于，其原料按重量份包括以下組分:改性水性聚氨酯70-75份、水性聚苯胺25-30份、多異氰酸酯3.8-5.6份、納米二氧化硅10-16份、異丙醇3.9-7份、乙二醇丙醚7-9份、雙季戊四醇0.9-1.3份、聚二甲基硅氧燒17-19份、Y -異氰酸酯丙基二乙氧基娃燒3.8-6.8份、聚四氟乙烯5-6.8份、改性碳納米管1.5-2.3份、沉淀硫酸鋇12-17份、氨基樹脂2.8-5份、鋅粉4_6份、水40-55份。
3.根據權利要求1或2所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其特征在于，其原料按重量份包括以下組分:改性水性聚氨酯73份、水性聚苯胺27份、多異氰酸酯5份、納米二氧化硅13份、異丙醇6份、乙二醇丙醚7.8份、雙季戊四醇1.16份、聚二甲基硅氧烷17.6份、Y -異氰酸酯丙基三乙氧基硅烷5.3份、聚四氟乙烯6.3份、改性碳納米管2.1份、沉淀硫酸鋇15.3份、氨基樹脂4.2份、鋅粉4.9份、水47份。
4.根據權利要求1-3中任一項所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述納米二氧化硅為偶聯劑改性納米二氧化硅，所述偶聯劑為氨基硅烷偶聯劑。
5.根據權利要求4所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述氨基硅烷偶聯劑為KH550、KH540、KH602中的一種或者多種的組合。
6.根據權利要求1-5中任一項所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述改性水性聚氨酯按照以下工藝進行制備:在氮氣保護下，按重量份將42-48份聚乙二醇、19-23份葡萄糖和52-58份異氟爾酮二異氰酸酯加入燒瓶中，在紅外燈下攪拌升溫至85-86°C，反應2.7-2.9h，降溫至42-44°C，然后依次加入3.6-5.6份1，4- 丁二醇、6-8.9份二羥甲基丙酸、0.9-1.3份二月桂酸二丁基錫和0.8-1.2份辛酸亞錫，升溫至73-75°C，反應180-220min后加入26-32份丙酮，降溫至28-31 °C，加入3-5.6份三乙胺和40-55份去離子水，以600-700r/min的轉速攪拌分散250_300min，揮發后得到所述改性水性聚氨酯。
7.根據權利要求6所述耐水高硬水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述改性水性聚氨酯按照以下工藝進行制備:在氮氣保護下，按重量份將46份聚乙二醇、21份葡萄糖和55份異氟爾酮二異氰酸酯加入燒瓶中，在紅外燈下攪拌升溫至85°C，反應2.75h，降溫至43°C，然后依次加入4.9份1，4- 丁二醇、8.5份二羥甲基丙酸、1.1份二月桂酸二丁基錫和0.96份辛酸亞錫，升溫至74°C，反應215min后加入29份丙酮，降溫至30°C，加入5.2份三乙胺和46份去離子水，以690r/min的轉速攪拌分散268min,揮發后得到所述改性水性聚氨酯。
【文檔編號】C09D7/12GK104312411SQ201410557475
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月20日 優先權日:2014年10月20日
【發明者】胡昌悌 申請人:蕪湖縣雙寶建材有限公司