CN104946109A - 一种高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液50-60份、聚四氟乙烯15-20份、端羟基聚丁二烯液体橡胶3-9份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯1-5份、高岭土4-10份、氮化硅3-9份、二甘醇5-15份、丙二醇5-10份、二丙酮醇10-15份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷3-10份、乙二醇丁醚4-8份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯2-10份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇1-10份、去离子水10-20份、助剂2-8份。本发明提出的高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其硬度高，耐刮伤性好，耐水性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料。
背景技术
船舶涂料是用于船舶及海洋工程结构物各部位，满足防止海水、海洋大气腐蚀和海洋生物附着及其他特殊要求的涂料的统称。用于船舶的涂料要求具有良好的附着力、较好的耐水性、耐化学品性和耐磨性；能在海洋等苛刻的条件下使用，并具有长效的防锈寿命，在海洋环境中使用可达10年或者15年以上。但是现有的船舶涂料，其硬度不是很理想，在船舶航行的过程中，容易被划伤，而失去其性能，另外其耐水性不是很好，缩短了船舶涂料的使用寿命。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其硬度高，耐刮伤性好，耐水性能优异。
本发明提出的一种高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液50-60份、聚四氟乙烯15-20份、端羟基聚丁二烯液体橡胶3-9份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯1-5份、高岭土4-10份、氮化硅3-9份、二甘醇5-15份、丙二醇5-10份、二丙酮醇10-15份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷3-10份、乙二醇丁醚4-8份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯2-10份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇1-10份、去离子水10-20份、助剂2-8份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液53-57份、聚四氟乙烯17-20份、端羟基聚丁二烯液体橡胶5-8份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯3-4.5份、高岭土5-9份、氮化硅6-8份、二甘醇7-10份、丙二醇6-9份、二丙酮醇12-15份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷5-8份、乙二醇丁醚5-7份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯7-8份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇2-8份、去离子水12-18份、助剂5-6.5份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液55份、聚四氟乙烯18份、端羟基聚丁二烯液体橡胶6份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯3.8份、高岭土7份、氮化硅6.6份、二甘醇7.8份、丙二醇8.3份、二丙酮醇14份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷6.3份、乙二醇丁醚6.4份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯7.2份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇4.5份、去离子水15份、助剂6份。
优选地，所述改性水性聚氨酯乳液按照以下工艺进行制备：将聚氧化丙烯二醇、甲苯二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡混合均匀，然后升温至86-100℃，搅拌反应1.2-2.5h，然后加入N-甲基吡咯烷酮、二羟甲基丙酸和环氧树脂，搅拌反应4-5h，然后降温至30℃以下，加入二乙胺和去离子水搅拌均匀得到改性水性聚氨酯乳液。
优选地，所述改性水性聚氨酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将30-45份聚氧化丙烯二醇、50-70份甲苯二异氰酸酯和1-2.5份二月桂酸二丁基锡混合均匀，然后升温至90-96℃，搅拌反应1.6-2h，然后加入8-15份N-甲基吡咯烷酮、7-10份二羟甲基丙酸和8-12份环氧树脂，搅拌反应4.2-4.7h，然后降温至30℃以下，加入3-10份二乙胺和30-50份去离子水搅拌均匀得到改性水性聚氨酯乳液。
优选地，所述改性水性聚氨酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将40份聚氧化丙烯二醇、56份甲苯二异氰酸酯和1.5份二月桂酸二丁基锡混合均匀，然后升温至94℃，搅拌反应1.8h，然后加入10份N-甲基吡咯烷酮、8份二羟甲基丙酸和10份环氧树脂，搅拌反应4.6h，然后降温至30℃以下，加入6份二乙胺和38份去离子水搅拌均匀得到改性水性聚氨酯乳液。
优选地，所述助剂为消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、缓蚀剂中的一种或者多种的组合。
优选地，所述助剂为消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、缓蚀剂组合；且消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、缓蚀剂的重量比为3-5:1-3:1-4:2-3:3-5。
本发明所述高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，可以按照常规的涂料制备工艺，将各原料搅拌均匀得到。
本发明中，选择了改性水性聚氨酯乳液作为成膜物质，改善了聚氨酯的性质，在优选方式中，利用环氧树脂对聚氨酯进行了改性，通过控制改性的工艺参数，使得到的改性水性聚氨酯乳液同时具有聚氨酯和环氧树脂的性质，增加了涂膜的交联密度，提高了涂膜的硬度，降低了涂膜的吸水率，改善了涂膜的耐水性，通过控制-NCO/-OH的比值，避免了乳液黏度过大造成的涂膜稳定性差的缺陷，在改性水性聚氨酯的过程中，选择的甲苯二异氰酸酯，将刚性的苯环引入体系中，进一步提高了涂膜的硬度和强度，改善了涂膜的耐划伤性；加入的聚四氟乙烯与高岭土、氮化硅配合，进一步提高了涂膜的硬度和强度；端羟基聚丁二烯液体橡胶加入到体系中，与3-氨基丙基三乙氧基硅烷相互配合，提高了体系中各物质的相容性，同时能改善涂膜的耐热性，提高涂膜的耐老化性；2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇加入到体系中，与二甘醇、丙二醇、二丙酮醇、乙二醇丁醚、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯相互配合，缩短了涂膜的固化时间，降低了涂膜的玻璃化转变温度，提高了涂膜的热稳定性、交联密度、耐水性和硬度，得到的涂膜表面成膜性好，光滑无裂痕，另外因为2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇具有较长的脂肪链，增加了体系的疏水性，提高了体系的耐水性，延长了涂料的使用寿命。
具体实施方式
在具体实施例中，本发明提出的一种高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其原料中，改性水性聚氨酯乳液的重量份可以为50、52、53、54、56、56.8、58、59、59.3、60份；聚四氟乙烯的重量份可以为15、16、17、18、18.6、19、19.3、20份；端羟基聚丁二烯液体橡胶的重量份可以为3、3.4、3.8、4、4.5、5、5.6、6、6.3、7、7.4、8、8.6、9份；4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的重量份可以为1、1.2、1.5、1.85、2、2.3、2.6、2.85、3、3.4、3.8、4、4.6、5份；高岭土的重量份可以为4、5、6、6.3、7、7.4、8、8.6、9、9.3、10份；氮化硅的重量份可以为3、3.4、3.8、4、4.5、6、6.8、8、8.6、9份；二甘醇的重量份可以为5、6、7、7.5、8、8.6、9、9.3、10、10.6、11、11.3、12、12.4、14、14.6、15份；丙二醇的重量份可以为5、6、7、7.5、8、8.6、9、9.4、10份；二丙酮醇的重量份可以为10、12、13、13.4、14、14.6、15份；3-氨基丙基三乙氧基硅烷的重量份可以为3、3.8、4、4.5、6、6.7、7、7.6、8、8.6、9、9.5、10份；乙二醇丁醚的重量份可以为4、4.6、5、5.7、7、7.3、8份；2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯的重量份可以为2、2.3、3、3.4、4、4.6、5、5.3、6、6.8、8、8.6、9、9.7、10份；2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇的重量份可以为1、1.6、2、2.3、3、3.5、4、4.6、5、5.6、6、6.3、7、7.5、8、8.6、9、9.4、10份；去离子水的重量份可以为10、12、13、15、15.6、16、16.3、17、17.4、18、18.6、19、19.4、20份；助剂的重量份可以为2、2.3、2.8、3、3.4、3.8、4、4.5、5、5.6、6、6.3、7、7.4、8份。
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硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液50份、聚四氟乙烯20份、端羟基聚丁二烯液体橡胶3份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯5份、高岭土4份、氮化硅3份、二甘醇15份、丙二醇5份、二丙酮醇15份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷3份、乙二醇丁醚8份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯2份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇10份、去离子水10份、流平剂8份；
其中，所述改性水性聚氨酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将30份聚氧化丙烯二醇、70份甲苯二异氰酸酯和1份二月桂酸二丁基锡混合均匀，然后升温至100℃，搅拌反应1.2h，然后加入15份N-甲基吡咯烷酮、7份二羟甲基丙酸和12份环氧树脂，搅拌反应4h，然后降温至30℃以下，加入10份二乙胺和30份去离子水搅拌均匀得到改性水性聚氨酯乳液。
实施例2
本发明提出的一种高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液60份、聚四氟乙烯15份、端羟基聚丁二烯液体橡胶9份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯1份、高岭土10份、氮化硅9份、二甘醇5份、丙二醇10份、二丙酮醇10份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷10份、乙二醇丁醚4份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯10份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇1份、去离子水20份、助剂2份；
其中，所述改性水性聚氨酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将45份聚氧化丙烯二醇、50份甲苯二异氰酸酯和2.5份二月桂酸二丁基锡混合均匀，然后升温至86℃，搅拌反应2.5h，然后加入8份N-甲基吡咯烷酮、10份二羟甲基丙酸和8份环氧树脂，搅拌反应5h，然后降温至30℃以下，加入3份二乙胺和50份去离子水搅拌均匀得到改性水性聚氨酯乳液。
实施例3
本发明提出的一种高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液53份、聚四氟乙烯20份、端羟基聚丁二烯液体橡胶5份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯4.5份、高岭土5份、氮化硅8份、二甘醇7份、丙二醇9份、二丙酮醇12份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷8份、乙二醇丁醚5份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯8份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇2份、去离子水18份、消泡剂1份、流平剂2份、增稠剂2份；
其中，所述改性水性聚氨酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将33份聚氧化丙烯二醇、66份甲苯二异氰酸酯和1.6份二月桂酸二丁基锡混合均匀，然后升温至96℃，搅拌反应1.6h，然后加入10份N-甲基吡咯烷酮、9份二羟甲基丙酸和11份环氧树脂，搅拌反应4.2h，然后降温至30℃以下，加入9份二乙胺和38份去离子水搅拌均匀得到改性水性聚氨酯乳液。
实施例4
本发明提出的一种高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液57份、聚四氟乙烯17份、端羟基聚丁二烯液体橡胶8份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯3份、高岭土9份、氮化硅6份、二甘醇10份、丙二醇6份、二丙酮醇15份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷5份、乙二醇丁醚7份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯7份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇8份、去离子水12份、助剂6.5份；
其中，所述助剂为消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、缓蚀剂组合；且消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、缓蚀剂的重量比为3:3:1:3:3；
所述改性水性聚氨酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将42份聚氧化丙烯二醇、58份甲苯二异氰酸酯和2.2份二月桂酸二丁基锡混合均匀，然后升温至90℃，搅拌反应2h，然后加入13份N-甲基吡咯烷酮、8份二羟甲基丙酸和10份环氧树脂，搅拌反应4.7h，然后降温至30℃以下，加入6份二乙胺和43份去离子水搅拌均匀得到改性水性聚氨酯乳液。
实施例5
本发明提出的一种高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液55份、聚四氟乙烯18份、端羟基聚丁二烯液体橡胶6份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯3.8份、高岭土7份、氮化硅6.6份、二甘醇7.8份、丙二醇8.3份、二丙酮醇14份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷6.3份、乙二醇丁醚6.4份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯7.2份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇4.5份、去离子水15份、助剂6份；
其中，所述助剂为消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、缓蚀剂组合；且消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、缓蚀剂的重量比为5:1:4:2:5；
所述改性水性聚氨酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将40份聚氧化丙烯二醇、56份甲苯二异氰酸酯和1.5份二月桂酸二丁基锡混合均匀，然后升温至94℃，搅拌反应1.8h，然后加入10份N-甲基吡咯烷酮、8份二羟甲基丙酸和10份环氧树脂，搅拌反应4.6h，然后降温至30℃以下，加入6份二乙胺和38份去离子水搅拌均匀得到改性水性聚氨酯乳液。
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 (8)
1.一种高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液50-60份、聚四氟乙烯15-20份、端羟基聚丁二烯液体橡胶3-9份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯1-5份、高岭土4-10份、氮化硅3-9份、二甘醇5-15份、丙二醇5-10份、二丙酮醇10-15份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷3-10份、乙二醇丁醚4-8份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯2-10份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇1-10份、去离子水10-20份、助剂2-8份。
2.根据权利要求1所述高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液53-57份、聚四氟乙烯17-20份、端羟基聚丁二烯液体橡胶5-8份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯3-4.5份、高岭土5-9份、氮化硅6-8份、二甘醇7-10份、丙二醇6-9份、二丙酮醇12-15份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷5-8份、乙二醇丁醚5-7份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯7-8份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇2-8份、去离子水12-18份、助剂5-6.5份。
3.根据权利要求1或2所述高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其特征在于，其原料按重量份包括以下组分：改性水性聚氨酯乳液55份、聚四氟乙烯18份、端羟基聚丁二烯液体橡胶6份、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯3.8份、高岭土7份、氮化硅6.6份、二甘醇7.8份、丙二醇8.3份、二丙酮醇14份、3-氨基丙基三乙氧基硅烷6.3份、乙二醇丁醚6.4份、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯7.2份、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇4.5份、去离子水15份、助剂6份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其特征在于，所述改性水性聚氨酯乳液按照以下工艺进行制备：将聚氧化丙烯二醇、甲苯二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡混合均匀，然后升温至86-100℃，搅拌反应1.2-2.5h，然后加入N-甲基吡咯烷酮、二羟甲基丙酸和环氧树脂，搅拌反应4-5h，然后降温至30℃以下，加入二乙胺和去离子水搅拌均匀得到改性水性聚氨酯乳液。
5.根据权利要求1-4中任一项所述高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其特征在于，所述改性水性聚氨酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将30-45份聚氧化丙烯二醇、50-70份甲苯二异氰酸酯和1-2.5份二月桂酸二丁基锡混合均匀，然后升温至90-96℃，搅拌反应1.6-2h，然后加入8-15份N-甲基吡咯烷酮、7-10份二羟甲基丙酸和8-12份环氧树脂，搅拌反应4.2-4.7h，然后降温至30℃以下，加入3-10份二乙胺和30-50份去离子水搅拌均匀得到改性水性聚氨酯乳液。
6.根据权利要求1-5中任一项所述高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其特征在于，所述改性水性聚氨酯乳液按照以下工艺进行制备：按重量份将40份聚氧化丙烯二醇、56份甲苯二异氰酸酯和1.5份二月桂酸二丁基锡混合均匀，然后升温至94℃，搅拌反应1.8h，然后加入10份N-甲基吡咯烷酮、8份二羟甲基丙酸和10份环氧树脂，搅拌反应4.6h，然后降温至30℃以下，加入6份二乙胺和38份去离子水搅拌均匀得到改性水性聚氨酯乳液。
7.根据权利要求1-6中任一项所述高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其特征在于，所述助剂为消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、缓蚀剂中的一种或者多种的组合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述高硬度耐水性聚氨酯船舶涂料，其特征在于，所述助剂为消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、缓蚀剂组合；且消泡剂、流平剂、增稠剂、分散剂、缓蚀剂的重量比为3-5:1-3:1-4:2-3:3-5。
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