CN104629600A - 高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料，它的原料组成按重量份数计为：聚氨酯乳液40～50份，吡啶类离子液体15～20份，竹木粉5～8份，纳米金属3～5份，无机功能填料18～22份，植物油8～10份，乙萘酚1～3份，肉豆蔻酸异丙酯1～3份，二月桂酸二丁基锡0.5～1份，二甲基亚砜1～3份，表面活性剂3～5份，成膜助剂1～2份，和水60～80份。本发明使用绿色环保的离子液体为助溶剂，可大幅提高聚氨酯乳液的粘结性能，同时可使纳米颗粒均匀分散于涂料中，解决了纳米颗粒团聚的难题。本发明所得涂料粘结性强，抗开裂，防水性能良好，且在酸、碱、盐、油等恶劣环境中具有良好抗腐蚀性能，使用寿命明显增加。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯涂料是继醇酸树脂之后的最通用的涂料品种。水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基础，用水而非传统溶剂为分散质配制而成的涂料，其具有毒性小、不易燃烧、不污染环境、耐候性好、色泽稳定、低温施工性好等优点，同时由于聚氨酯分子具有可剪裁性，结合新的合成和交联技术，可有效控制涂料的组成和结构，是近年来发展最快的水性涂料产品。但是水性聚氨酯大部分都是线性聚合物，具有线性结构，其耐水性、耐溶剂性和力学性能都不是太理想，限制了其适用范围。因此，制备高粘结性的聚氨酯乳液是一大研究方向。
同时，鉴于现在的环境状况和环保需求，涂料工业向水性、电绝缘性、耐腐蚀性、防水等高性能涂料方向发展是一大趋势。这样就带来一个问题：一般用来提高涂料防腐防水等性能的功能性纳米材料颗粒在溶液中较易团聚，如何将其均匀分散是一个急需解决的问题。
发明内容
本发明提供一种高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料，具有粘结性高、防腐防水性能强的优点。它的原料组成按重量份数计为：
所述吡啶类离子液体为N-丁基吡啶六氟磷酸盐、N-丁基吡啶四氟硼酸盐或N-十二烷基吡啶六氟磷酸盐；所述纳米金属粉为质量比为1∶0.5～1.2∶0.5～0.8的银粉、铬粉和锌粉的混合物；所述表面活性剂为辛基苯基聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化铵、二辛基琥珀酸磺酸钠或2-十一烷基-N-氧乙基乙酸钠。
作为优选，所述植物油为菜籽油、棉籽油、大豆油、葵花籽油和棕榈油中的一种或几种的混合物。
作为优选，所述无机填料为质量比为1∶0.3～0.6∶0.3～0.6∶1.2～1.5的氢氧化铝、氧化锌、铬酸锂和钠基纳米膨润土的混合物。
作为优选，所述无机填料的细度均≥100目。
作为优选，所述竹木粉的结晶度≥52％，其细度≥100目。
作为优选，所述成膜助剂为邻苯二甲酸二丁酯或丙二醇甲醚醋酸酯。
所述高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料的制备方法包括以下步骤：
1)称取竹木粉，将其在真空-0.1Mpa，高温50～55℃下烘烤1h，取出，再将其和纳米金属粉放入球磨机，球磨20min，然后将二者混合物转移至混合搅拌机，再加入吡啶类离子液体和表面活性剂，以1200rpm搅拌0.5h，取出，再超声分散20min；
2)将步骤1)所得分散液置于反应釜中，加热至70～75℃，在此温度下保持10min，再缓慢加入聚氨酯乳液，以1800rpm搅拌反应1h，缓慢滴入二月桂酸二丁基锡，保持温度70～75℃回流反应0.5h，然后降温至室温，将所得混合物用50目筛网过滤；
3)在步骤2)所得混合物中加入2/3质量的水，搅拌，加入二甲基亚砜、无机填料和植物油，以2500rpm搅拌1h，再加入另外1/3质量的水、乙萘酚、肉豆蔻酸异丙酯和成膜助剂，以600rpm搅拌0.5h，即可。
和现有技术相比，本发明产品的有益效果为：
本发明使用绿色环保、分散性强的吡啶类离子液体作为助溶剂，将竹木粉与纳米金属粉分散于其中，在表面活性剂与二月桂酸二丁基锡的作用下，可有效改善聚氨酯乳液的力学性能，大幅提高其粘结强度，也可使纳米颗粒均匀分散于聚氨酯乳液中，解决了其在涂料中团聚的问题。本发明制备工艺简单易操作，所得涂料耐候性好，粘结强度高，防腐防水能力强，使用寿命长。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例中涂料的具体制备步骤为：
1)称取14g竹木粉(结晶度52％，称之前用100目筛网过滤)，将其在真空-0.1Mpa，高温50～55℃下烘烤1h，取出，再将其和8g纳米金属粉(其中含3.2g银粉、2.6g铬粉和2.2g锌粉)放入球磨机，球磨20min，然后将二者混合物转移至混合搅拌机，再加入34gN-十二烷基吡啶六氟磷酸盐和8g十六烷基三甲基溴化铵，以1200rpm搅拌0.5h，取出，再超声分散20min；
2)将步骤1)所得分散液置于反应釜中，加热至70～75℃，在此温度下保持10min，再缓慢加入90g聚氨酯乳液(固含量30％)，以1800rpm搅拌反应1h，缓慢滴入1.6g二月桂酸二丁基锡，保持温度70～75℃回流反应0.5h，然后降温至室温，将所得混合物用50目筛网过滤；
3)在步骤2)所得混合物中加入90g水，搅拌，加入4g二甲基亚砜、40g无机填料(其中含12g氢氧化铝、6g氧化锌、6g铬酸锂和16g钠基纳米膨润土，均过100目筛网)、10g大豆油和8g菜籽油，以2500rpm搅拌1h，再加入50g水、4g乙萘酚、4g肉豆蔻酸异丙酯和3g邻苯二甲酸二丁酯，以600rpm搅拌0.5h，即可。
实施例2
本实施例中涂料的具体制备步骤为：
1)称取10g竹木粉(结晶度56％，称之前用100目筛网过滤)，将其在真空-0.1Mpa，高温50～55℃下烘烤1h，取出，再将其和10g纳米金属粉(其中含4.3g银粉、2.2g铬粉和3.5g锌粉)放入球磨机，球磨20min，然后将二者混合物转移至混合搅拌机，再加入40gN-丁基吡啶六氟磷酸盐和10g2-十一烷基-N-氧乙基乙酸钠，以1200rpm搅拌0.5h，取出，再超声分散20min；
2)将步骤1)所得分散液置于反应釜中，加热至70～75℃，在此温度下保持10min，再缓慢加入95g聚氨酯乳液(固含量30％)，以1800rpm搅拌反应1h，缓慢滴入1g二月桂酸二丁基锡，保持温度70～75℃回流反应0.5h，然后降温至室温，将所得混合物用50目筛网过滤；
3)在步骤2)所得混合物中加入80g水，搅拌，加入6g二甲基亚砜、36g无机填料(其中含10.6g氢氧化铝、6.4g氧化锌、3.2g铬酸锂和15.8g钠基纳米膨润土，均过100目筛网)、8g葵花籽油和8g棕榈油，以2500rpm搅拌1h，再加入40g水、2g乙萘酚、6g肉豆蔻酸异丙酯和4g丙二醇甲醚醋酸酯，以600rpm搅拌0.5h，即可。
实施例3
本实施例中涂料的具体制备步骤为：
1)称取16g竹木粉(结晶度55％，称之前用100目筛网过滤)，将其在真空-0.1Mpa，高温50～55℃下烘烤1h，取出，再将其和6g纳米金属粉(其中含2.2g银粉、2.7g铬粉和1.1g锌粉)放入球磨机，球磨20min，然后将二者混合物转移至混合搅拌机，再加入30gN-丁基吡啶四氟硼酸盐和6g辛基苯基聚氧乙烯醚，以1200rpm搅拌0.5h，取出，再超声分散20min；
2)将步骤1)所得分散液置于反应釜中，加热至70～75℃，在此温度下保持10min，再缓慢加入80g聚氨酯乳液(固含量30％)，以1800rpm搅拌反应1h，缓慢滴入2g二月桂酸二丁基锡，保持温度70～75℃回流反应0.5h，然后降温至室温，将所得混合物用50目筛网过滤；
3)在步骤2)所得混合物中加入110g水，搅拌，加入2g二甲基亚砜、44g无机填料(其中含14.2g氢氧化铝、4.3g氧化锌、8.5g铬酸锂和17g钠基纳米膨润土，均过100目筛网)、10g大豆油、5g棉籽油和5g菜籽油，以2500rpm搅拌1h，再加入50g水、6g乙萘酚、2g肉豆蔻酸异丙酯和2g邻苯二甲酸二丁酯，以600rpm搅拌0.5h，即可。
实施例4
本实施例中涂料的具体制备步骤为：
1)称取12g竹木粉(结晶度52％，称之前用100目筛网过滤)，将其在真空-0.1Mpa，高温50～55℃下烘烤1h，取出，再将其和10g纳米金属粉(其中含5g银粉、2.5g铬粉和2.5g锌粉)放入球磨机，球磨20min，然后将二者混合物转移至混合搅拌机，再加入36gN-丁基吡啶四氟硼酸盐和10g二辛基琥珀酸磺酸钠，以1200rpm搅拌0.5h，取出，再超声分散20min；
2)将步骤1)所得分散液置于反应釜中，加热至70～75℃，在此温度下保持10min，再缓慢加入100g聚氨酯乳液(固含量30％)，以1800rpm搅拌反应1h，缓慢滴入1.8g二月桂酸二丁基锡，保持温度70～75℃回流反应0.5h，然后降温至室温，将所得混合物用50目筛网过滤；
3)在步骤2)所得混合物中加入100g水，搅拌，加入4g二甲基亚砜、42g无机填料(其中含15g氢氧化铝、5g氧化锌、5g铬酸锂和17g钠基纳米膨润土，均过100目筛网)、20g棕榈油，以2500rpm搅拌1h，再加入50g水、2g乙萘酚、4g肉豆蔻酸异丙酯和3g邻苯二甲酸二丁酯，以600rpm搅拌0.5h，即可。
实施例5
本实施例中涂料的具体制备步骤为：
1)称取12g竹木粉(结晶度55％，称之前用100目筛网过滤)，将其在真空-0.1Mpa，高温50～55℃下烘烤1h，取出，再将其和6g纳米金属粉(其中含3g银粉、1.8g铬粉和1.2g锌粉)放入球磨机，球磨20min，然后将二者混合物转移至混合搅拌机，再加入38gN-十二烷基吡啶六氟磷酸盐和9g二辛基琥珀酸磺酸钠，以1200rpm搅拌0.5h，取出，再超声分散20min；
2)将步骤1)所得分散液置于反应釜中，加热至70～75℃，在此温度下保持10min，再缓慢加入85g聚氨酯乳液(固含量30％)，以1800rpm搅拌反应1h，缓慢滴入1.4g二月桂酸二丁基锡，保持温度70～75℃回流反应0.5h，然后降温至室温，将所得混合物用50目筛网过滤；
3)在步骤2)所得混合物中加入85g水，搅拌，加入4g二甲基亚砜、40g无机填料(其中含12g氢氧化铝、6g氧化锌、6g铬酸锂和16g钠基纳米膨润土，均过100目筛网)、10g大豆油和8g菜籽油，以2500rpm搅拌1h，再加入45g水、4g乙萘酚、6g肉豆蔻酸异丙酯和2g丙二醇甲醚醋酸酯，以600rpm搅拌0.5h，即可。
实施例6
本实施例中涂料的具体制备步骤为：
1)称取15g竹木粉(结晶度56％，称之前用100目筛网过滤)，将其在真空-0.1Mpa，高温50～55℃下烘烤1h，取出，再将其和7g纳米金属粉(其中含3g银粉、1.5g铬粉和2.5g锌粉)放入球磨机，球磨20min，然后将二者混合物转移至混合搅拌机，再加入35gN-十二烷基吡啶六氟磷酸盐和9g十六烷基三甲基溴化铵，以1200rpm搅拌0.5h，取出，再超声分散20min；
2)将步骤1)所得分散液置于反应釜中，加热至70～75℃，在此温度下保持10min，再缓慢加入95g聚氨酯乳液(固含量30％)，以1800rpm搅拌反应1h，缓慢滴入1.4g二月桂酸二丁基锡，保持温度70～75℃回流反应0.5h，然后降温至室温，将所得混合物用50目筛网过滤；
3)在步骤2)所得混合物中加入100g水，搅拌，加入2g二甲基亚砜、42g无机填料(其中含11.4g氢氧化铝、6.8g氧化锌、6.8g铬酸锂和17g钠基纳米膨润土，均过100目筛网)和17g葵花籽油，以2500rpm搅拌1h，再加入50g水、6g乙萘酚、5g肉豆蔻酸异丙酯和2g邻苯二甲酸二丁酯，以600rpm搅拌0.5h，即可。
将实施例1～6制备的防腐防水涂料按照国家标准进行性能检测，测试结果如下表1所示：
表1实施例1～6制备的防腐防水涂料的性能测试结果
由以上测试结果可知，本发明所得高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料具有良好附着力以及对酸碱盐的抗腐蚀性能，完全符合并且部分超出国家标准。
上述实施例仅是对本发明产品的说明，并非对本发明做出任何形式上的限制，在不脱离本发明的技术方案范围之内，任何利用上述揭示的技术内容作出简单变换的等同方案，均属本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料，其特征在于，它的原料组成按重量份数计为：
所述吡啶类离子液体为N-丁基吡啶六氟磷酸盐、N-丁基吡啶四氟硼酸盐或N-十二烷基吡啶六氟磷酸盐；所述纳米金属粉为质量比为1∶0.5～1.2∶0.5～0.8的银粉、铬粉和锌粉的混合物；所述表面活性剂为辛基苯基聚氧乙烯醚、十六烷基三甲基溴化铵、二辛基琥珀酸磺酸钠或2-十一烷基-N-氧乙基乙酸钠。
2.根据权利要求1所述的高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料，其特征在于，所述植物油为菜籽油、棉籽油、大豆油、葵花籽油和棕榈油中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料，其特征在于，所述无机填料为质量比为1∶0.3～0.6∶0.3～0.6∶1.2～1.5的氢氧化铝、氧化锌、铬酸锂和钠基纳米膨润土的混合物。
4.根据权利要求1或3所述的高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料，其特征在于，所述无机填料的细度均≥100目。
5.根据权利要求1所述的高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料，其特征在于，所述竹木粉的结晶度≥52％，其细度≥100目。
6.根据权利要求1所述的高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料，其特征在于，所述成膜助剂为邻苯二甲酸二丁酯或丙二醇甲醚醋酸酯。
7.一种如权利要求1所述高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将竹木粉和纳米金属粉放入球磨机，球磨20min，然后将二者混合物转移至混合搅拌机，再加入吡啶类离子液体和表面活性剂，以1200rpm搅拌0.5h，取出，再超声分散20min；
2)将步骤1)所得分散液置于反应釜中，加热至70～75℃，在此温度下保持10min，再缓慢加入聚氨酯乳液，以1800rpm搅拌反应1h，缓慢滴入二月桂酸二丁基锡，保持温度70～75℃回流反应0.5h，然后降温至室温；
3)在步骤2)所得混合物中加入2/3质量的水，搅拌，加入二甲基亚砜、无机填料和植物油，以2500rpm搅拌1h，再加入另外1/3质量的水、乙萘酚、肉豆蔻酸异丙酯和成膜助剂，以600rpm搅拌0.5h，即可。
8.根据权利要求7所述的高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料，其特征在于，在所述步骤2)中还包括：降至室温后，将所得混合物用50目筛网过滤。
9.根据权利要求7所述的高粘结性水性聚氨酯防腐防水涂料，其特征在于，所述竹木粉在使用前需在真空-0.1Mpa，高温50～55℃烘烤1h。
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