CN104761993A - 聚氨酯防腐保温隔热涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

聚氨酯防腐保温隔热涂料及其制备方法，该涂料是包括聚氨酯预聚体、双丙酮丙烯酰胺、二丙二醇二苯甲酸酯、铝酸酯偶联剂LS-822、分散剂三乙醇胺、金红石型钛白粉、消泡剂OP—10、高岭土；混合溶剂、膨胀珍珠岩和防腐剂；其制备方法：按重量每公斤双丙酮丙烯酰胺加入2.4公斤的体积浓度55-85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80-140℃，反应时间1～2小时后加入铝酸酯偶联剂LS-822和分散剂三乙醇胺；继续反应3-5小时，然后加入二丙二醇二苯甲酸酯、金红石型钛白粉、消泡剂OP—10、高岭土、混合溶剂、膨胀珍珠岩和防腐剂，混合均匀即可得到聚氨酯防腐保温隔热涂料产品。

Description

聚氨酯防腐保温隔热涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯涂料，特别是聚氨酯防腐保温隔热涂料及其制备方法，属于化学组合物及其制备技术领域。

背景技术

由于世界工业日益发达以及人类对大自然的破坏，节能降耗工作已引起了世界各国的关注和重视，我国的建筑能耗占人类能源消耗的30％以上，提高建筑物保温隔热性能、提高建筑物使用功能、节能降耗是目前建筑选材设计又一重要考虑因素。在建筑涂料领域国内外的发展目标也是向着高效、节省能源和资源、无害化、无污染方向发展。近年开发出的建筑热反射隔热涂料不仅具有装饰性，而且具有热反射隔热效果，应用在建筑屋面和内外墙面对光和热具有很好的阻断及反射作用，在炎热的夏季可抵抗大阳光和环境热对建筑物的烘烤，使室内温度显著降低，在冬季减少热穿墙损耗，达到冬暖夏凉的效果，对建筑节能具有一定贡献。   

建筑节能是我国节能工作的重点之一，而外墙保温已成为建筑节能的主产品。对于热工设计时以保温为主的地区，如严寒地区和寒冷地区，外墙外保温不仅合理，而且适用，发展较快。而对于热工设计时一般只考虑隔热的夏热冬暖地区，或热工设计时以隔热为主的夏热冬冷地区，目前的一些外墙外保温存在进一步完善的空间。针对不同地区的气候特点，合理选择和使用各种隔热保温涂料，组成复合体系，既保温又隔热，达到室内热环境舒适和节能降耗的目的。

而说到隔热保温涂料，人们还要考虑其耐候性、防污性以及防腐性，因为外墙涂料是与外界大气环境直接接触的，需要经受气候、雨水、紫外线等的挑战，因此需要具备耐酸雨、耐沾污、防腐性能高以及易清洗等性能， 目前在建筑防水领域，溶剂型聚氨酯涂料（WPU ）应用比较广泛， 但随着环保的力度的加大，涂料势必要向无溶剂、水性化方向发展。WPU 由于引入亲水集团，涂料的耐水性不佳，无法满足建筑防水涂料的需求，而对于涂料的耐水性、防腐性以及隔热保温等方面的性能，可以通过改性来提高和改善。目前公开文献报道了许多改性方法，例如

1、中国专利，名称: 水性聚氨酯丙烯酸酯、水性聚氨酯紫外光固化涂料及其制备方法 ，申请（专利）号:  CN201310545598.8 ，申请（专利权）人: 中国科学院长春应用化学研究所公开了一种水性聚氨酯丙烯酸酯、水性聚氨酯紫外光固化涂料及其制备方法，解决了现有技术中水性聚氨酯涂料危害环境、不能进行紫外光固化的技术问题。本发明的涂料包括68-97重量份的水性聚氨酯丙烯酸酯，0.1-0.5重量份的水性流平剂，0.2-0.6重量份的水性润湿剂，0.2-0.5重量份的水性消泡剂，3-7重量份的水性助溶剂和0.1-0.5重量份光引发剂。本发明还提供了水性聚氨酯丙烯酸酯的结构及制备方法。该水性聚氨酯紫外光固化涂料具有良好的水溶性，并可进行紫外光固化，不含有稀释剂等污染物，绿色环保。

2、中国专利，名称：纳米抗菌防霉涂料  申请（专利）号:  CN200610157289.3  申请（专利权）人: 曹文 摘要：本发明公开了一种纳米抗菌防霉涂料，按照重量百分比包括以下组分：水性涂料75—90％，纳米银3—7％，纳米铜或纳米锌3—7％，纳米氧化锌或纳米二氧化钛4—11％。纳米抗菌防霉涂料的应用，将该纳米抗菌防霉涂料均匀涂覆在医疗器械、医疗家具、医院室内墙体上，如医院的病床、床头柜、推车、办公桌、椅等，使这些物品表面被涂层覆盖，当空气中或人手等部位上的有害微生物接触到这些物品时，留在这些物品上的有害微生物将被纳米抗菌防霉涂层中的带正电荷的金属离子俘获、杀灭，从而防止有害微生物在医院内的交叉传播。

3、中国专利，名称: 弹性氟碳隔热涂料及其制备方法、使用方法；申请（专利）号:  CN201110411371.5 ，申请（专利权）人: 深圳市广田环保涂料有限公司；公开了一种弹性氟碳隔热涂料及其制备方法、使用方法，这种弹性氟碳隔热涂料，是由主剂和固化剂组成，其主剂由如下重量配比的组分制成：氟树脂55—65，分散剂0.5—1.5，消泡剂0.2—0.4，防沉剂0.3—0.5，流平剂0.3—0.5，钛白粉15—20，空心玻璃微珠4—8，空心高分子聚合物l—1.5，混合溶剂15—20；其固化剂由如下重量配比的组分制成：E405—80T90，乙酸丁酯5，乙二醇乙醚乙酸酯5；且所述主剂与固化剂的重量配比按照氟树脂的经值和固化剂的NCO含量计算，取OH／NCO＝1：(1.05—1.15)。该弹性氟碳隔热涂料具有杰出的耐候性，并具有优异的抗玷污性、耐洗刷性以及优异的装饰性能等，且该涂料具有良好的常温和低温弹性，可抵抗细微裂纹，同时由于保温隔热效果的提高，有助于运输和安置。

4、中国专利，名称: 建筑外表面用热反射隔热涂料及其制备方法  申请（专利）号:  CCN201010044807.7 申请（专利权）人:  福建欧诺漆科技有限公司 摘要：本发明公开了一种建筑外表面用热反射隔热涂料，它包括以下成分：水性无皂聚合共聚乳液、钛白粉、含硼玻璃微珠、陶瓷粉、填料、润湿剂、分散剂、增稠剂、消泡剂、成膜助剂、丙二醇、水，以及该涂料的制备方法。本发明提供的建筑外表面用热反射隔热涂料涂装于建筑表面不仅增强了外墙对太阳光热的反射性能，减少了外墙对太阳光热辐射的吸收，从而降低了建筑物的表温度，达到了隔热节能的效果，而且该涂料以水作为溶剂，不合重金属、无毒无污染、施工工艺简单方便、性价比高，是一种环境友好型多功能节能涂料。

现有隔热涂料多是以丙烯酸乳液或改性树脂配制而成，功能较单一，要制备一种具有轻质、高耐火、高耐腐蚀性、环保、不易老化、长效性的外墙防腐保温隔热的涂料，进而达到建筑节能的目的，还没有很成熟的技术，因此目前人们还在不断的研究试验。

发明内容

本发明的目的提供一种聚氨酯防腐保温隔热涂料及其制备方法，该涂料具有良好的隔热和保温效果、具有高粘度、附着力好、防腐性能高、而且不易老化、涂膜寿命长等特点。

本发明是这样实现的：聚氨酯防腐保温隔热涂料及其制备方法，制成该涂料包括以下重量份数的原料：

聚氨酯预聚体                      45～55份；

双丙酮丙烯酰胺                   2～4份；

二丙二醇二苯甲酸酯          2～5份；

铝酸酯偶联剂LS-822        0.7～1.0份；

分散剂                             0.3～0.6份

钛白粉                             13～18份；

消泡剂                             0.3～0.5份；

高岭土                              6～10份；

混合溶剂                           11～15份；

膨胀珍珠岩                        5～9份；

防腐剂                               3～7份；

所述的聚氨酯预聚体是带有NCO端基的预聚体，分子量在10000-4000之间；

所述的混合溶剂是木质素+丙二醇甲醚+水，重量比例为3:1:10；

所述的膨胀珍珠岩是具有中空孔的结构，颗粒直径在10—100纳米之间的膨胀珍珠岩；

所述的分散剂是三乙醇胺；

所述的消泡剂是消泡剂OP—10；

所述的防腐剂是Nordes C15杀菌防腐剂或1，2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT）。

所述的钛白粉为金红石型二氧化钛，由于金红石型二氧化钛其折射率为2.71，通过加入二氧化钛（金红石型）材料，能增强光线的折射与散射。因此，具有较优的反射和隔热性能，还具有很好的光线遮盖效果，从而反射太阳近红外波段，提高太阳热辐射反射，降低太阳热吸收，不让太阳在物体表面累计升温。

本发明所述的一种聚氨酯防腐保温隔热涂料，其生产方法包括以下步骤：

按重量每公斤双丙酮丙烯酰胺加入2.4公斤的体积浓度55-85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80-140℃，反应时间1～2小时后加入铝酸酯偶联剂LS-822和分散剂三乙醇胺 ；继续反应3-5小时；然后加入二丙二醇二苯甲酸酯、金红石型钛白粉、消泡剂OP—10、高岭土、混合溶剂、膨胀珍珠岩和防腐剂，混合均匀即可得到聚氨酯防腐保温隔热涂料产品。

本发明所述的一种聚氨酯防腐保温隔热涂料及其生产方法，其原料还包括：流平剂、抗冻剂和防沉剂中的一种或多种，重量份数为2-6；所述的流平剂是醋酸丁酸纤维素；所述的抗冻剂是丙三醇；所述的防沉剂是有机膨润土。

本发明所述的聚氨酯防腐保温隔热涂料，还可以进一步加入色料，提供外墙色彩缤纷的涂料。

本发明所述的聚氨酯预聚体是以异氰酸酯、聚醚为主要原料，进行聚合而成，带有NCO端基的预聚体，分子量在10000-4000之间，它具有良好的物理性能，粘结力强，常温湿固化。

本发明所述的双丙酮丙烯酰胺为白色或微黄色片状结晶，熔融后无色。熔点为57～58℃，溶于水、甲醇、氯甲烷、苯、乙腈、乙醇、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯、苯乙烯、正己醇等有机溶剂，不溶于石油醚（30～60℃）。双丙酮丙烯酰胺具有两种反应性基团：N-取代的酰胺和甲酮，极易与其他乙烯及单体共聚，从而向聚合物中引入酮羰基，利用酮羰基的化学性质，可以使聚合物发生交联接枝等反应，广泛应用于涂料中，起到交联作用。

本发明所述的二丙二醇二苯甲酸酯为无毒增塑剂(PGDB),具有优良性能的耐污染增塑剂，特别用于地板料和床料。PGDB挥发性较低，与PVC等高聚物相容性好，可以作为主增塑剂使用，也是聚醋酸乙烯等的理想增塑剂，也可以作为浇筑型聚氨酯橡胶、聚氨酯涂料的增塑剂。DPGDB的主要优点为用量少、塑化温度低、工艺性能好、制品尺寸稳定，而且成本低廉除用于PVC地板铺面材料等大量PVC制品外，在热固性塑料、橡胶制品、涂料、粘台剂、填料都有广泛的用途。将二丙二醇二苯甲酸酯用于制作聚氨酯涂料时，能提高涂料粘度、减少流动。

本发明所述的铝酸酯偶联剂LS-822是由天长市绿色化工助剂厂（http://lszj168.51pla.com/）提供的，适用于各种无机填料(如碳酸钙、硅灰石粉、滑石粉、淀粉、高岭土、膨润土、叶腊石粉、石膏粉、粉煤灰、海泡石、氧化铝等),无机阻燃剂(如氢氧化镁、氢氧化铝、硼酸锌、三氧化锑等)和颜料(如氧化铁红、锌钡白、钛白粉、氧化锌、立德粉等)的表面活化改性。经改性后的填料、阻燃剂、颜料，可适用于塑料、橡胶、涂料、油墨、层压制品和粘结剂等复合制品。通过添加铝酸酯偶联剂LS-822，可显著降低本发明的填充体系的粘度，改善其流动性，起到改善颜(填)料的分散性，缩短研磨时间，提高细度、亮度并降低粘度的明显效果。应用于本发明的涂料可降低粘度，提高产品质量。

本发明所述的高岭土是作为填料加入到涂料中，具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质，高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。

本发明所述的混合溶剂是所述的混合溶剂是木质素与丙二醇甲醚加水的混合物，木质素的官能团有酚式和羟基，在涂料中有良好的扩散性。丙二醇甲醚由于其分子结构中既有醚基又有羟基，因而它的溶解性能十分优异，作为溶剂、分散剂或稀释剂用于涂料、油墨、印染、农药、纤维素、丙烯酸酯等工业。也可用作燃料抗冻剂、清洗剂、萃取剂、有色金属选矿剂等。丙二醇甲醚在涂料制作过程中加入可以起到成膜助剂的作用。

本发明所述的膨胀珍珠岩具有中空孔的结构，其颗粒直径在10—100纳米之间，膨胀珍珠岩是一种具有高性能的无机轻质绝热材料，密度小(70～250kg／m³)，使用温度范围为-200～800℃，温度在0～100℃范围内的导热系数为0.024～0.058w／(m·k)，具有导热率低、无毒、无味、不腐、阻燃、吸音的优点，可用作高效保温、保冷填充材料。其制作原理为珍珠岩矿石经破碎形成一定粒度的矿砂，再经预热、瞬时高温焙烧膨胀后制成的一种内部为蜂窝状结构的白色颗粒状的材料，根据其膨胀工艺技术及用途不同分为开放孔、闭孔、中空孔三种形态。

所述的防腐剂Nordes C15杀菌防腐剂或1，2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT）是广谱、高效、低毒、水溶性好、环保的涂料防腐杀菌剂，不含甲醛和甲醛释放剂、在广泛PH范围内稳定,且对受防腐的物料体系有长效保护作用，加入到涂料中不仅能防止涂料的腐败变质,还可以使涂膜具有抵御霉菌侵袭的能力。

本发明所述的聚氨酯防腐保温隔热涂料，可以在普通墙体、屋面、桥梁、船艇、集装箱、火车及铁道设施、汽车、机场设施上应用。

本发明的有益效果是：

1、本发明生产出来的聚氨酯防腐保温隔热涂料成膜物由于在聚氨酯预聚体中加入二丙二醇二苯甲酸酯、铝酸酯偶联剂LS-822、分散剂三乙醇胺、金红石型钛白粉和混合溶剂

等材料以后，能够起到很好的化学交联作用，从而使成膜物在常温下的粘接强度增强、拉伸强度大，保温性能得到提高，而且延长涂料寿命。

2、加入膨胀珍珠岩 、金红石型二氧化钛能够提高涂料的隔热保温性能，使制成的涂料具有隔热保温作用，加入防腐剂：Nordes C15杀菌防腐剂或1，2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT），不仅能防止涂料的腐败变质,提高涂料的防腐性能，还可以使涂膜具有抵御霉菌侵袭的能力。

3、本发明的聚氨酯防腐保温隔热涂料可以在普通墙体、屋面、桥梁、船艇、集装箱、火车及铁道设施、汽车、机场设施上应用，还可根据装饰要求，进行色彩的挑选；用水作为溶剂，成本低，经济适用，施工简单；制成的涂料具有良好的隔热和保温效果、具有高粘度、附着力好、防腐性能高、而且不易老化、涂膜寿命长等特点。

具体实施方式

实施例1：

首先按重量份数将聚氨酯预聚体45份、双丙酮丙烯酰胺2份、二丙二醇二苯甲酸酯2份、铝酸酯偶联剂LS-822 0.7份；分散剂三乙醇胺0.3份、金红石型钛白粉13份、消泡剂OP—10  0.3份、高岭土6份；混合溶剂（木质素+丙二醇甲醚+水，重量比例为3:1:10） 11份、膨胀珍珠岩5份、防腐剂（Nordes C15杀菌防腐剂）3份；流平剂醋酸丁酸纤维素2份、氧化铁黄2份，进行备料。

生产方法，按重量每公斤双丙酮丙烯酰胺加入2.4公斤的体积浓度55-85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80℃，反应时间2小时后加入铝酸酯偶联剂LS-822和分散剂三乙醇胺 ；继续反应5小时；然后加入二丙二醇二苯甲酸酯、金红石型钛白粉、消泡剂OP—10、高岭土、流平剂醋酸丁酸纤维素、氧化铁黄、混合溶剂、膨胀珍珠岩和Nordes C15杀菌防腐剂，混合均匀即可得到黄色聚氨酯防腐保温隔热涂料产品。

实施例2：

首先按重量份数将聚氨酯预聚体50份、双丙酮丙烯酰胺3份、二丙二醇二苯甲酸酯3份、铝酸酯偶联剂LS-822 0.9份；分散剂三乙醇胺0.5份、金红石型钛白粉15份、消泡剂

OP—10   0.4份、高岭土8份；混合溶剂（木质素+丙二醇甲醚+水，重量比例为3:1:10） 13份、膨胀珍珠岩7份、防腐剂（1，2-苯并异噻唑啉-3-酮）5份；抗冻剂丙三醇4份、氧化铁红1份，进行备料。

生产方法，按重量每公斤双丙酮丙烯酰胺加入2.4公斤的体积浓度55-85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度120℃，反应时间1小时后加入铝酸酯偶联剂LS-822和分散剂三乙醇胺 ；继续反应4小时；然后加入二丙二醇二苯甲酸酯、金红石型钛白粉、消泡剂OP—10、高岭土、抗冻剂丙三醇、氧化铁红、混合溶剂、膨胀珍珠岩和防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮，混合均匀即可得到红色聚氨酯防腐保温隔热涂料产品。

实施例3：

首先按重量份数将聚氨酯预聚体55份、双丙酮丙烯酰胺4份、二丙二醇二苯甲酸酯5份、铝酸酯偶联剂LS-822 1份；分散剂三乙醇胺0.6份、金红石型钛白粉18份、消泡剂   OP—10  0.5份、高岭土10份；混合溶剂（木质素+丙二醇甲醚+水，重量比例为3:1:10）  15份、膨胀珍珠岩9份、防腐剂（1，2-苯并异噻唑啉-3-酮）7份；防沉剂有机膨润土6份，进行备料。

生产方法，按重量每公斤双丙酮丙烯酰胺加入2.4公斤的体积浓度55-85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度140℃，反应时间1.5小时后加入铝酸酯偶联剂LS-822和分散剂三乙醇胺 ；继续反应3小时；然后加入二丙二醇二苯甲酸酯、金红石型钛白粉、消泡剂OP—10、高岭土、防沉剂有机膨润土、混合溶剂、膨胀珍珠岩和防腐剂1，2-苯并异噻唑啉-3-酮，混合均匀即可得到聚氨酯防腐保温隔热涂料产品。

本发明的各项技术指标检测结果达到GB/T9757-2001和JG/T235-2008标准评定，为了便于参考，列于下表。                                                

由上述检测结果可见，本发明各项指标均符合国家标准，适于工业大批量推广应用。

Claims (7)

1.聚氨酯防腐保温隔热涂料，其特征在于：制成该涂料包括以下重量份数的原料：

聚氨酯预聚体                      45～55份；

双丙酮丙烯酰胺                   2～4份；

二丙二醇二苯甲酸酯          2～5份；

铝酸酯偶联剂LS-822       0.7～1.0份；

分散剂                             0.3～0.6份；

钛白粉                            13～18份；

消泡剂                            0.3～0.5份；

高岭土                            6～10份；

混合溶剂                         11～15份；

膨胀珍珠岩                     5～9份；

防腐剂                            3～7份；

所述的聚氨酯预聚体是带有NCO端基的预聚体，分子量在10000-4000之间；

所述的混合溶剂是木质素+丙二醇甲醚+水，重量比例为3:1:10；

所述的膨胀珍珠岩是具有中空孔的结构，颗粒直径在10—100纳米之间的膨胀珍珠岩。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯防腐保温隔热涂料，其特征在于：所述的分散剂是三乙醇胺；所述的消泡剂是消泡剂OP—10；所述的防腐剂是Nordes C15杀菌防腐剂或1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯防腐保温隔热涂料，其特征在于：所述的钛白粉为金红石型钛白粉。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯防腐保温隔热涂料，其特征在于：其生产方法包括以下步骤：

按重量每公斤双丙酮丙烯酰胺加入2.4公斤的体积浓度55-85%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80-140℃，反应时间1～2小时后加入铝酸酯偶联剂LS-822和分散剂三乙醇胺；继续反应3-5小时，然后加入二丙二醇二苯甲酸酯、金红石型钛白粉、消泡剂OP—10、高岭土、混合溶剂、膨胀珍珠岩和防腐剂，混合均匀即可得到聚氨酯防腐保温隔热涂料产品。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯防腐保温隔热涂料，其特征在于：所述的涂料还包括：流平剂、抗冻剂和防沉剂中的一种或多种，重量份数为2-6；所述的流平剂是醋酸丁酸纤维素；所述的抗冻剂是丙三醇；所述的防沉剂是有机膨润土。

6.根据权利要求1所述的聚氨酯防腐保温隔热涂料，其特征在于：所述的涂料还可进一步加入色料。

7. 权利要求1所述的聚氨酯防腐保温隔热涂料，其特征在于：该涂料在普通墙体、屋面、桥梁、船艇、集装箱、火车及铁道设施、汽车、机场设施上的应用。