CN104327712B - 一种高附着力耐磨工程机械防水涂料 - Google Patents

一种高附着力耐磨工程机械防水涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高附着力耐磨工程机械防水涂料，其原料按重量份包括：双组分聚氨酯54‑57份，环氧树脂22‑26份，苯丙乳液21‑24份，防老剂0.5‑0.8份，消泡剂1.8‑2.1份，成膜助剂2.2‑2.5份，分散剂1.2‑1.5份，防冻剂1.5‑1.8份，改性石墨烯27‑30份，纳米级二氧化钛11‑16份，云母粉5‑8份，硅烷偶联剂KH‑570 1.2‑1.6份，正磷酸钠4‑7份，三聚磷酸钠6‑10份，溶剂55‑58份。本发明附着力高、耐磨性能好。

Description

一种高附着力耐磨工程机械防水涂料
技术领域
本发明涉及工程机械防水涂料技术领域，尤其涉及一种高附着力耐磨工程机械防水涂料。
背景技术
工程机械防水涂料是指涂料所形成的涂膜能够防止水分穿透，从而阻止其工程机械产品产生侵蚀的一种涂料，工程机械防水涂料中，以聚氨酯为主要成膜物质的产品居多，其强度高、延伸率大、耐水性能好、使用方便，适用范围极广，然而，这种工程机械防水涂料的附着力和耐磨性较差，而一些涂料产品中添加增强耐磨性的物质，又显著降低了附着力，导致产品性能不佳，不能广泛推广使用。
发明内容
基本背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高附着力耐磨工程机械防水涂料，附着力高、耐磨性能好。
本发明提出的一种高附着力耐磨工程机械防水涂料，其原料按重量份包括：双组分聚氨酯54-57份，环氧树脂22-26份，苯丙乳液21-24份，防老剂0.5-0.8份，消泡剂1.8-2.1份，成膜助剂2.2-2.5份，分散剂1.2-1.5份，防冻剂1.5-1.8份，改性石墨烯27-30份，纳米级二氧化钛11-16份，云母粉5-8 份，硅烷偶联剂KH-570 1.2-1.6份，正磷酸钠4-7份，三聚磷酸钠6-10份，溶剂55-58份；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将8-12份石墨烯和26-30份硫酸/硝酸配合液放入置于65-68℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.5-2h，第一次超声分散的频率为25-28KHz，第一次超声分散的功率为1000-1200W；将物料A投入3-6×104份去离子水中，调节pH值为6.8-7.1后第一次陈化2-3h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、26-29份二氯亚砜、13-16份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为80-85℃的第二反应容器，在氮气保护下保温26-28h后减压蒸馏2-3h，第二次陈化2-2.5h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、12-15份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2-3h，第二次超声分散的频率为60-65KHz，第二次超声分散的功率为1100-1300W，再把第三反应容器温度升高至106-110℃并保温2-3h，减压蒸馏1-1.6h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；
其中硫酸/硝酸配合液是浓度为96-98wt%的硫酸溶液和浓度为52-55wt%的硝酸溶液按3-4:1-2的体积比配制的混合溶液。
优选地，双组分聚氨酯是由两个组分按质量比1-1.5:2-3混合制成的。
优选地，苯丙乳液中苯乙烯、丙烯酸的重量比为1.8-2.2:1-1.3。
优选地，双组分聚氨酯、环氧树脂、苯丙乳液的重量比为55-56：23-24：22-23。
优选地，其原料按重量份包括：双组分聚氨酯55-56份，环氧树脂23-24份，苯丙乳液22-23份，防老剂0.6-0.7份，消泡剂1.9-2份，成膜助剂2.3-2.4份，分散剂1.3-1.4份，防冻剂1.6-1.7份，改性石墨烯28-29份，纳米级二氧化钛13-14份，云母粉6-7 份，硅烷偶联剂KH-570 1.3-1.5份，正磷酸钠5-6份，三聚磷酸钠7-9份，溶剂56-57份。
优选地，改性石墨烯的制备过程中，按重量份将9-10份石墨烯和27-28份硫酸/硝酸配合液放入置于66-67℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.6-1.8h，第一次超声分散的频率为26-27KHz，第一次超声分散的功率为1100-1150W；将物料A投入4-5×104份去离子水中，调节pH值为6.9-7后第一次陈化2.2-2.5h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、27-28份二氯亚砜、14-15份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为83-84℃的第二反应容器，在氮气保护下保温27-27.5h后减压蒸馏2.2-2.6h，第二次陈化2.1-2.3h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、13-14份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2.2-2.5h，第二次超声分散的频率为63-64KHz，第二次超声分散的功率为1180-1200W，再把第三反应容器温度升高至108-109℃并保温2.4-2.7h，减压蒸馏1.2-1.4h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；
其中硫酸/硝酸配合液是浓度为96-98wt%的硫酸溶液和浓度为53-54wt%的硝酸溶液按3.2-3.6:1.4-1.8的体积比配制的混合溶液。
本发明以双组分聚氨酯、环氧树脂、苯丙乳液作为成膜物质，使本发明具备较高的附着力和良好的耐磨性能，并使本发明固化速度快、成膜硬度高；改性石墨烯、纳米级二氧化钛、云母粉的添加，大大增强了本发明了附着力和耐磨性能，其中改性石墨烯是由石墨烯经三乙烯四胺改性制成的，改性过程中，三乙烯四胺与石墨烯表面环氧基发生开环反应，形成的新的侧链能与邻位碳原子上的羟基反应，形成双键和羟胺，从而一方面大大提高了石墨烯在去离子水中的分散性、降低了石墨烯的团聚现象，进而易于向使用本发明的材料表面扩散，从而提高本发明的附着力，另一方面改性石墨烯界面能增强，能够有效嵌入并深度融合于本发明成膜物质中，从而使本发明受到冲击、摩擦等作用力时，本发明上的载荷能够通过界面转移到石墨烯上，从而吸收更多的作用力，增强了本发明的耐磨性能；而硅烷偶联剂KH-570的使用，一方面使上述添加的改性石墨烯、纳米级二氧化钛、云母粉均匀地分散在本发明的成膜物质中，另一方面，硅烷偶联剂KH-570的一端能够与工程机械金属表面的羟基反应，另一端能与环氧树脂中的环氧基发生反应，从而在工程机械金属表面和本发明之间构成牢固的共价键，从而大大提高了本发明的附着力；而正磷酸钠和三聚磷酸钠组合构成的防水体系，能够分解产生磷酸根离子与金属离子生成螯合物，形成无机高分子错合体，在金属表面生成保护膜，同时防水体系能够分解成致密的正磷酸膜，进一步提高了本发明的防水性能。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种高附着力耐磨工程机械防水涂料，其原料按重量份包括：双组分聚氨酯57份，环氧树脂22份，苯丙乳液24份，防老剂0.5份，消泡剂2.1份，成膜助剂2.2份，分散剂1.5份，防冻剂1.5份，改性石墨烯30份，纳米级二氧化钛11份，云母粉8 份，硅烷偶联剂KH-570 1.2份，正磷酸钠7份，三聚磷酸钠6份，溶剂58份；其中，双组分聚氨酯是由两个组分按质量比1:3混合制成的，苯丙乳液中苯乙烯、丙烯酸的重量比为2.2:1；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将8份石墨烯和30份硫酸/硝酸配合液放入置于65℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为2h，第一次超声分散的频率为25KHz，第一次超声分散的功率为1200W；将物料A投入3×104份去离子水中，调节pH值为7.1后第一次陈化2h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、29份二氯亚砜、16份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为85℃的第二反应容器，在氮气保护下保温26h后减压蒸馏3h，第二次陈化2h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、15份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2h，第二次超声分散的频率为65KHz，第二次超声分散的功率为1100W，再把第三反应容器温度升高至110℃并保温2h，减压蒸馏1.6h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；其中硫酸/硝酸配合液是浓度为96wt%的硫酸溶液和浓度为55wt%的硝酸溶液按3:2的体积比配制的混合溶液。
实施例2
本发明提出的一种高附着力耐磨工程机械防水涂料，其原料按重量份包括：双组分聚氨酯54份，环氧树脂26份，苯丙乳液21份，防老剂0.8份，消泡剂1.8份，成膜助剂2.5份，分散剂1.2份，防冻剂1.8份，改性石墨烯27份，纳米级二氧化钛16份，云母粉5份，硅烷偶联剂KH-570 1.6份，正磷酸钠4份，三聚磷酸钠10份，溶剂55份；其中，双组分聚氨酯是由两个组分按质量比1.5:2混合制成的，苯丙乳液中苯乙烯、丙烯酸的重量比为1.8:1.3；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将12份石墨烯和26份硫酸/硝酸配合液放入置于68℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.5h，第一次超声分散的频率为28KHz，第一次超声分散的功率为1000W；将物料A投入6×104份去离子水中，调节pH值为6.8后第一次陈化3h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、26份二氯亚砜、16份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为80℃的第二反应容器，在氮气保护下保温28h后减压蒸馏2h，第二次陈化2.5h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、12份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为3h，第二次超声分散的频率为60KHz，第二次超声分散的功率为1300W，再把第三反应容器温度升高至106℃并保温3h，减压蒸馏1h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；其中硫酸/硝酸配合液是浓度为98wt%的硫酸溶液和浓度为52wt%的硝酸溶液按4:1的体积比配制的混合溶液。
实施例3
本发明提出的一种高附着力耐磨工程机械防水涂料，其原料按重量份包括：双组分聚氨酯56份，环氧树脂23份，苯丙乳液23份，防老剂0.6份，消泡2份，成膜助剂2.3份，分散剂1.4份，防冻剂1.6份，改性石墨烯29份，纳米级二氧化钛13份，云母粉7 份，硅烷偶联剂KH-570 1.3份，正磷酸钠6份，三聚磷酸钠7份，溶剂57份；其中，双组分聚氨酯是由两个组分按质量比1.1:2.6混合制成的，苯丙乳液中苯乙烯、丙烯酸的重量比为2.1:1.1；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将9份石墨烯和28份硫酸/硝酸配合液放入置于66℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.8h，第一次超声分散的频率为26KHz，第一次超声分散的功率为1150W；将物料A投入4×104份去离子水中，调节pH值为7后第一次陈化2.2h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、28份二氯亚砜、14份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为84℃的第二反应容器，在氮气保护下保温27h后减压蒸馏2.6h，第二次陈化2.1h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、14份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2.2h，第二次超声分散的频率为64KHz，第二次超声分散的功率为1180W，再把第三反应容器温度升高至109℃并保温2.4h，减压蒸馏1.4h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；其中硫酸/硝酸配合液是浓度为96wt%的硫酸溶液和浓度为54wt%的硝酸溶液按3.4:1.6的体积比配制的混合溶液。
实施例4
本发明提出的一种高附着力耐磨工程机械防水涂料，其原料按重量份包括：双组分聚氨酯55份，环氧树脂24份，苯丙乳液22份，防老剂0.7份，消泡剂1.9份，成膜助剂2.4份，分散剂1.3份，防冻剂1.7份，改性石墨烯28份，纳米级二氧化钛14份，云母粉6份，硅烷偶联剂KH-570 1.5份，正磷酸钠5份，三聚磷酸钠9份，溶剂56份；其中，双组分聚氨酯是由两个组分按质量比1.3:2.2混合制成的，苯丙乳液中苯乙烯、丙烯酸的重量比为1.9-:1.2；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将10份石墨烯和27份硫酸/硝酸配合液放入置于67℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.6h，第一次超声分散的频率为27KHz，第一次超声分散的功率为1100W；将物料A投入5×104份去离子水中，调节pH值为6.9后第一次陈化2.5h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、27份二氯亚砜、15份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为83℃的第二反应容器，在氮气保护下保温27.5h后减压蒸馏2.2h，第二次陈化2.3h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、13份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2.5h，第二次超声分散的频率为63KHz，第二次超声分散的功率为1200W，再把第三反应容器温度升高至108℃并保温2.7h，减压蒸馏1.2h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；其中硫酸/硝酸配合液是浓度为98wt%的硫酸溶液和浓度为53wt%的硝酸溶液按3.3:1.5的体积比配制的混合溶液。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高附着力耐磨工程机械防水涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：双组分聚氨酯54-57份，环氧树脂22-26份，苯丙乳液21-24份，防老剂0.5-0.8份，消泡剂1.8-2.1份，成膜助剂2.2-2.5份，分散剂1.2-1.5份，防冻剂1.5-1.8份，改性石墨烯27-30份，纳米级二氧化钛11-16份，云母粉5-8份，硅烷偶联剂KH-5701.2-1.6份，正磷酸钠4-7份，三聚磷酸钠6-10份，溶剂55-58份；
改性石墨烯的制备过程中，按重量份将8-12份石墨烯和26-30份硫酸/硝酸配合液放入置于65-68℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.5-2h，第一次超声分散的频率为25-28KHz，第一次超声分散的功率为1000-1200W；将物料A投入3×104-6×104份去离子水中，调节pH值为6.8-7.1后第一次陈化2-3h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、26-29份二氯亚砜、13-16份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为80-85℃的第二反应容器，在氮气保护下保温26-28h后减压蒸馏2-3h，第二次陈化2-2.5h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、12-15份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2-3h，第二次超声分散的频率为60-65KHz，第二次超声分散的功率为1100-1300W，再把第三反应容器温度升高至106-110℃并保温2-3h，减压蒸馏1-1.6h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；
其中硫酸/硝酸配合液是浓度为96-98wt％的硫酸溶液和浓度为52-55wt％的硝酸溶液按3-4:1-2的体积比配制的混合溶液。
2.根据权利要求1所述高附着力耐磨工程机械防水涂料，其特征在于，双组分聚氨酯是由两个组分按质量比1-1.5:2-3混合制成的。
3.根据权利要求1或2所述高附着力耐磨工程机械防水涂料，其特征在于，苯丙乳液中苯乙烯、丙烯酸的重量比为1.8-2.2:1-1.3。
4.根据权利要求1所述高附着力耐磨工程机械防水涂料，其特征在于，双组分聚氨酯、环氧树脂、苯丙乳液的重量比为55-56：23-24：22-23。
5.根据权利要求1所述高附着力耐磨工程机械防水涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：双组分聚氨酯55-56份，环氧树脂23-24份，苯丙乳液22-23份，防老剂0.6-0.7份，消泡剂1.9-2份，成膜助剂2.3-2.4份，分散剂1.3-1.4份，防冻剂1.6-1.7份，改性石墨烯28-29份，纳米级二氧化钛13-14份，云母粉6-7份，硅烷偶联剂KH-5701.3-1.5份，正磷酸钠5-6份，三聚磷酸钠7-9份，溶剂56-57份。
6.根据权利要求1所述高附着力耐磨工程机械防水涂料，其特征在于，改性石墨烯的制备过程中，按重量份将9-10份石墨烯和27-28份硫酸/硝酸配合液放入置于66-67℃水浴中的第一反应容器混合均匀后进行第一超声分散得到物料A，第一次超声分散时间为1.6-1.8h，第一次超声分散的频率为26-27KHz，第一次超声分散的功率为1100-1150W；将物料A投入4×104-5×104份去离子水中，调节pH值为6.9-7后第一次陈化2.2-2.5h，抽滤、干燥得到物料B；将物料B、27-28份二氯亚砜、14-15份N,N-二甲基甲酰胺放入温度为83-84℃的第二反应容器，在氮气保护下保温27-27.5h后减压蒸馏2.2-2.6h，第二次陈化2.1-2.3h后抽滤、干燥得到物料C；将物料C、13-14份三乙烯四胺加入第三反应容器混合均匀进行第二次超声分散，第二次超声分散时间为2.2-2.5h，第二次超声分散的频率为63-64KHz，第二次超声分散的功率为1180-1200W，再把第三反应容器温度升高至108-109℃并保温2.4-2.7h，减压蒸馏1.2-1.4h后，抽滤、干燥得到改性石墨烯；
其中硫酸/硝酸配合液是浓度为96-98wt％的硫酸溶液和浓度为53-54wt％的硝酸溶液按3.2-3.6:1.4-1.8的体积比配制的混合溶液。
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