CN105385325A - 一种改性聚氨酯金属涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性聚氨酯金属涂料,其原料按重量份包括:水性改性聚氨酯100~110,水性丙烯酸树脂20~25,水性环氧树脂10~14,气相二氧化硅2~4,海泡石粉12~16,高炉渣粉末10~15,碳酸钙18~22,铝锆偶联剂TL-3?2~4,十二烷基苯磺酸钠3~6,流平剂10~13,增稠剂2~5,消泡剂1~2.5。水性改性聚氨酯的制备方法如下:将桐油改性多元醇和环己烷二亚甲基二异氰酸酯混合后,升温,保温,降温,加入一缩二丙二醇、2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、葡萄糖和丙酮,再加入邻苯基苯酚钠,升温,保温,降温,加入二乙醇胺和双(2-羟乙基)苯胺,升温,保温,中和,乳化分散,真空蒸馏得到水性改性聚氨酯。
Description
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域,尤其涉及一种改性聚氨酯金属涂料。
背景技术
随着现代工业的飞速发展,金属表面的防腐越来越受到各行各业的高度重视,采用涂料涂覆防腐是一种既经济又有效的方法。防止金属腐蚀的方法有很多,如采用电镀和阴极保护,造成了排放污染,不利于环境保护;还有在使用耐腐蚀合金,虽起到防腐作用,但工程造价达。经过实践证明,采取涂料层防护是最有效最经济普遍的方法。
水性聚氨酯以水作为分散介质,具有环保无毒、难燃烧等优势,并且可以通过改变软硬段种类与比例来调节树脂材料的综合性能。自上世纪60年代末水性聚氨酯被引入市场后,水性聚氨酯以优异的粘结能力,出色的耐温变性能,优良的耐低温性能,良好的生物相容性以及环保无毒的特性而被广泛应用在多个领域。水性聚氨酯尽管分子链化学结构与溶剂型聚氨酯相同,但是与溶剂型聚氨酯相比,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,因此限制了其应用。目前,水性聚氨酯涂料在耐水性和韧性方面不能满足社会的要求,需要进行改性。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题,本发明提出了一种改性聚氨酯金属涂料,不仅具有优异的耐水和耐拉伸性能,耐化学腐蚀性能优秀,而且韧性和强度高,附着力强。
本发明提出的一种改性聚氨酯金属涂料,其原料按重量份包括:水性改性聚氨酯100~110份,水性丙烯酸树脂20~25份,水性环氧树脂10~14份,气相二氧化硅2~4份,海泡石粉12~16份,高炉渣粉末10~15份,碳酸钙18~22份,铝锆偶联剂TL-32~4份,十二烷基苯磺酸钠3~6份,流平剂10~13份,增稠剂2~5份,消泡剂1~2.5份。
本发明按常规工艺制备。
优选地,水性改性聚氨酯的制备方法如下:将桐油改性多元醇和环己烷二亚甲基二异氰酸酯混合后,通入N2保护,升温,保温,然后降温,加入一缩二丙二醇、2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、葡萄糖和丙酮,再加入邻苯基苯酚钠,升温,保温,得到物料a;将物料a降温后,再滴加含二乙醇胺和双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液,升温,保温得到物料b;将物料b进行中和后,再加水进行乳化分散,真空蒸馏得到水性改性聚氨酯。
优选地,水性改性聚氨酯的制备方法如下:将桐油改性多元醇和环己烷二亚甲基二异氰酸酯混合后,通入N2保护,升温至100~110℃,保温3~4h,然后降温至40~50℃,加入一缩二丙二醇、2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、葡萄糖和丙酮,再加入邻苯基苯酚钠,升温至75~80℃,保温1~4h,得到物料a;将物料a降温至30~40℃后,再滴加含二乙醇胺和双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液,滴加时间为0.5~1h,升温至55~65℃,保温0.5~1h得到物料b;将物料b进行中和后,再加水进行乳化分散,真空蒸馏得到水性改性聚氨酯。
优选地,水性改性聚氨酯的制备方法如下:按重量份将30~45份桐油改性多元醇和35~45份环己烷二亚甲基二异氰酸酯混合后,通入N2保护,升温,保温,然后降温,加入8~12份一缩二丙二醇、0.5~0.8份2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、0.9~1.2份葡萄糖和丙酮,再加入0.2~0.4份邻苯基苯酚钠,升温,保温,得到物料a;将物料a降温后,再滴加含2~5份二乙醇胺和1~2份双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液,升温,保温得到物料b;将物料b调节pH值至6.8~7.2后,再加200~250份水进行乳化分散,真空蒸馏得到水性改性聚氨酯。
丙酮在水性改性聚氨酯的制备过程中起到溶剂的作用,无需限定用量。
优选地,水性改性聚氨酯的制备方法中,桐油改性多元醇的制备方法如下:将桐油和甲酸混合后,升温,滴加过氧化氢,滴加过程中不停搅拌,滴加完毕后继续搅拌,接着加入氨水,冷却至室温后加入乙酸乙酯和水,静置分层后取上层溶液,然后水洗至中性,干燥,蒸馏得到环氧桐油;将环氧桐油升温后,通入N2保护,然后滴加无水乳酸,保温,冷却至室温后,水洗,干燥得到桐油改性多元醇。
优选地,水性改性聚氨酯的制备方法中,桐油改性多元醇的制备方法如下:将桐油和甲酸混合后,升温至45~50℃,滴加过氧化氢,滴加过程中不停搅拌,滴加完毕后继续搅拌20~22h,接着加入氨水,冷却至室温后加入乙酸乙酯和水,静置分层后取上层溶液,然后水洗至中性,干燥,蒸馏得到环氧桐油;将环氧桐油升温至100~105℃后,通入N2保护,然后滴加无水乳酸,保温18~20h,冷却至室温后,水洗,干燥得到桐油改性多元醇。
优选地,水性改性聚氨酯的制备方法中,桐油改性多元醇的制备方法如下:按重量份将95~105份桐油和40~45份甲酸混合后,升温,以0.5~1份/min滴加50~60份过氧化氢,滴加过程中不停搅拌,滴加完毕后继续搅拌,接着加入40~45份氨水,冷却至室温后加入乙酸乙酯和水,静置分层后取上层溶液,然后水洗至中性,干燥,蒸馏得到环氧桐油;将环氧桐油升温后,通入N2保护,然后滴加100~110份无水乳酸,保温,冷却至室温后,水洗,干燥得到桐油改性多元醇。
优选地,流平剂为羧甲基纤维素或聚丙烯酸。
本发明将桐油和甲酸混合后,升温,滴加过氧化氢,使桐油长链上的-C=C-双键被打开,形成环氧基团得到环氧桐油,然后升温与乳酸进行反应,使环氧基团被打开,一端形成羟基,乳酸通过酯键接枝到另一端,而乳酸自身还带有羟基,使最终得到的桐油改性多元醇上具有多个羟基,在后续聚氨酯的合成中,随着多元醇中羟基含量的增加,大分子链软段之间氢键相互作用增强,玻璃化温度随之升高;本发明采用桐油改性多元醇制备水性改性聚氨酯,在聚氨酯结构上引入长碳侧链,提高了水性聚氨酯的亲油性,成膜时亲油基向外对空气排布,亲水基向内排布,从而使得接触角增大,水难以在本发明所形成的涂层表面铺展润湿,而后期涂料固化后在空气中进行氧合作用,产生自交联现象,使体系交联度增加,刚性结构增多,从而使涂层的耐水、耐热和耐拉伸性能得到进一步增强;而葡萄糖作为自然界中分布最广泛最重要的一种单糖,分子中含有五个羟基,能与-NCO反应,生成具有交联网状结构的聚氨酯,分子链运动受到限制,且大范围的交联使得分子间空隙变小,水分子难以进入聚氨酯分子内部,表现为涂层吸水率不断下降,耐水性提高,葡萄糖的引入使得该体系聚氨酯交联程度增加,内聚能变大,提高了涂料涂层的热稳定性和硬度;同时葡萄糖和改性桐油中还含有大量未参与反应的羟基,这部分羟基彼此形成大量的氢键,进一步增加了交联强度,进一步提高了其硬度和耐水性;本发明采用水性改性聚氨酯、水性丙烯酸树脂和水性环氧树脂作为成膜物质,不仅具有优异的耐化学腐蚀性,韧性和强度高,附着力强,耐热性优秀,而且上述物料作为成膜物质能在水中分散均匀,大大提高了涂料的加工性能;而十二烷基苯磺酸钠和铝锆偶联剂TL-3可与本发明中的其他物料相结合,使本发明中的其他物料具有亲水基团,大幅提高本发明的相容性,使本发明的原料进一步分散均匀;气相二氧化硅作为本发明的防沉助剂,大幅改善了本发明的稠度和防触变性,使本发明中的成膜物质和填充补强剂分布均匀,大大延长了本发明的使用寿命和保存时间;气相二氧化硅还与海泡石粉、高炉渣粉末、碳酸钙构成本发明的填充物,使本发明在固化后具有优异的强度、韧性、防水、抗老化、耐磨和耐腐蚀能力;气相二氧化硅、海泡石粉和高炉渣粉末具有庞大的比表面积、表面多介孔结构和极强的吸附能力,不仅使本发明在固化后,可吸附空气中的有害粉尘,还使本发明具有良好的阻燃性能。
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
本发明提出的一种改性聚氨酯金属涂料,其原料按重量份包括:水性改性聚氨酯100份,水性丙烯酸树脂25份,水性环氧树脂10份,气相二氧化硅4份,海泡石粉12份,高炉渣粉末15份,碳酸钙18份,铝锆偶联剂TL-34份,十二烷基苯磺酸钠3份,羧甲基纤维素13份,增稠剂2份,消泡剂2.5份。
其中水性改性聚氨酯的制备方法如下:按重量份将30份桐油改性多元醇和45份环己烷二亚甲基二异氰酸酯混合后,通入N2保护,升温至100℃,保温4h,然后降温至40℃,加入12份一缩二丙二醇、0.5份2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、1.2份葡萄糖和丙酮,再加入0.2份邻苯基苯酚钠,升温至80℃,保温1h,得到物料a;将物料a降温至40℃后,再滴加含2份二乙醇胺和2份双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液,滴加时间为0.5h,升温至65℃,保温0.5h得到物料b;将物料b调节pH值至7.2后,再加200份水进行乳化分散,真空蒸馏得到水性改性聚氨酯。
上述水性改性聚氨酯的制备方法中,桐油改性多元醇的制备方法如下:按重量份将105份桐油和40份甲酸混合后,升温至50℃,以0.5份/min滴加60份过氧化氢,滴加过程中不停搅拌,滴加完毕后继续搅拌20h,接着加入45份氨水,冷却至室温后加入乙酸乙酯和水,静置分层后取上层溶液,然后水洗至中性,干燥,蒸馏得到环氧桐油;将环氧桐油升温至100℃后,通入N2保护,然后滴加110份无水乳酸,保温18h,冷却至室温后,水洗,干燥得到桐油改性多元醇。
实施例2
本发明提出的一种改性聚氨酯金属涂料,其原料按重量份包括:水性改性聚氨酯110份,水性丙烯酸树脂20份,水性环氧树脂14份,气相二氧化硅2份,海泡石粉16份,高炉渣粉末10份,碳酸钙22份,铝锆偶联剂TL-32份,十二烷基苯磺酸钠6份,聚丙烯酸10份,增稠剂5份,消泡剂1份。
其中水性改性聚氨酯的制备方法如下:按重量份将45份桐油改性多元醇和35份环己烷二亚甲基二异氰酸酯混合后,通入N2保护,升温至110℃,保温3h,然后降温至50℃,加入8份一缩二丙二醇、0.8份2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、0.9份葡萄糖和丙酮,再加入0.4份邻苯基苯酚钠,升温至75℃,保温4h,得到物料a;将物料a降温至30℃后,再滴加含5份二乙醇胺和1份双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液,滴加时间为1h,升温至55℃,保温1h得到物料b;将物料b调节pH值至6.8后,再加250份水进行乳化分散,真空蒸馏得到水性改性聚氨酯。
上述水性改性聚氨酯的制备方法中,桐油改性多元醇的制备方法如下:按重量份将95份桐油和45份甲酸混合后,升温至45℃,以1份/min滴加50份过氧化氢,滴加过程中不停搅拌,滴加完毕后继续搅拌22h,接着加入40份氨水,冷却至室温后加入乙酸乙酯和水,静置分层后取上层溶液,然后水洗至中性,干燥,蒸馏得到环氧桐油;将环氧桐油升温至105℃后,通入N2保护,然后滴加100份无水乳酸,保温20h,冷却至室温后,水洗,干燥得到桐油改性多元醇。
实施例3
本发明提出的一种改性聚氨酯金属涂料,其原料按重量份包括:水性改性聚氨酯102份,水性丙烯酸树脂24份,水性环氧树脂12份,气相二氧化硅3.5份,海泡石粉13份,高炉渣粉末14份,碳酸钙19份,铝锆偶联剂TL-33.4份,十二烷基苯磺酸钠4份,羧甲基纤维素12份,增稠剂3份,消泡剂2份。
其中水性改性聚氨酯的制备方法如下:按重量份将35份桐油改性多元醇和42份环己烷二亚甲基二异氰酸酯混合后,通入N2保护,升温至105℃,保温3.6h,然后降温至42℃,加入11份一缩二丙二醇、0.6份2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、1.1份葡萄糖和丙酮,再加入0.25份邻苯基苯酚钠,升温至78℃,保温2h,得到物料a;将物料a降温至36℃后,再滴加含3份二乙醇胺和1.8份双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液,滴加时间为0.7h,升温至62℃,保温0.6h得到物料b;将物料b调节pH值至7后,再加240份水进行乳化分散,真空蒸馏得到水性改性聚氨酯。
上述水性改性聚氨酯的制备方法中,桐油改性多元醇的制备方法如下:按重量份将98份桐油和44份甲酸混合后,升温至46℃,以0.8份/min滴加54份过氧化氢,滴加过程中不停搅拌,滴加完毕后继续搅拌21h,接着加入44份氨水,冷却至室温后加入乙酸乙酯和水,静置分层后取上层溶液,然后水洗至中性,干燥,蒸馏得到环氧桐油;将环氧桐油升温至102℃后,通入N2保护,然后滴加106份无水乳酸,保温19h,冷却至室温后,水洗,干燥得到桐油改性多元醇。
实施例3
本发明提出的一种改性聚氨酯金属涂料,其原料按重量份包括:水性改性聚氨酯105份,水性丙烯酸树脂22份,水性环氧树脂13份,气相二氧化硅2.5份,海泡石粉15份,高炉渣粉末12份,碳酸钙20份,铝锆偶联剂TL-32.8份,十二烷基苯磺酸钠5份,聚丙烯酸11份,增稠剂4份,消泡剂1.5份。
其中水性改性聚氨酯的制备方法如下:按重量份将40份桐油改性多元醇和38份环己烷二亚甲基二异氰酸酯混合后,通入N2保护,升温至108℃,保温3.3h,然后降温至45℃,加入10份一缩二丙二醇、0.7份2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、1份葡萄糖和丙酮,再加入0.35份邻苯基苯酚钠,升温至76℃,保温3h,得到物料a;将物料a降温至32℃后,再滴加含4份二乙醇胺和1.6份双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液,滴加时间为0.8h,升温至58℃,保温0.8h得到物料b;将物料b调节pH值至7后,再加220份水进行乳化分散,真空蒸馏得到水性改性聚氨酯。
上述水性改性聚氨酯的制备方法中,桐油改性多元醇的制备方法如下:按重量份将102份桐油和42份甲酸混合后,升温至48℃,以0.6份/min滴加58份过氧化氢,滴加过程中不停搅拌,滴加完毕后继续搅拌21h,接着加入42份氨水,冷却至室温后加入乙酸乙酯和水,静置分层后取上层溶液,然后水洗至中性,干燥,蒸馏得到环氧桐油;将环氧桐油升温至104℃后,通入N2保护,然后滴加103份无水乳酸,保温19h,冷却至室温后,水洗,干燥得到桐油改性多元醇。
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)
1.一种改性聚氨酯金属涂料,其特征在于,其原料按重量份包括:水性改性聚氨酯100~110份,水性丙烯酸树脂20~25份,水性环氧树脂10~14份,气相二氧化硅2~4份,海泡石粉12~16份,高炉渣粉末10~15份,碳酸钙18~22份,铝锆偶联剂TL-32~4份,十二烷基苯磺酸钠3~6份,流平剂10~13份,增稠剂2~5份,消泡剂1~2.5份。
2.根据权利要求1所述改性聚氨酯金属涂料,其特征在于,水性改性聚氨酯的制备方法如下:将桐油改性多元醇和环己烷二亚甲基二异氰酸酯混合后,通入N2保护,升温,保温,然后降温,加入一缩二丙二醇、2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、葡萄糖和丙酮,再加入邻苯基苯酚钠,升温,保温,得到物料a;将物料a降温后,再滴加含二乙醇胺和双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液,升温,保温得到物料b;将物料b进行中和后,再加水进行乳化分散,真空蒸馏得到水性改性聚氨酯。
3.根据权利要求1或2所述改性聚氨酯金属涂料,其特征在于,水性改性聚氨酯的制备方法如下:将桐油改性多元醇和环己烷二亚甲基二异氰酸酯混合后,通入N2保护,升温至100~110℃,保温3~4h,然后降温至40~50℃,加入一缩二丙二醇、2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、葡萄糖和丙酮,再加入邻苯基苯酚钠,升温至75~80℃,保温1~4h,得到物料a;将物料a降温至30~40℃后,再滴加含二乙醇胺和双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液,滴加时间为0.5~1h,升温至55~65℃,保温0.5~1h得到物料b;将物料b进行中和后,再加水进行乳化分散,真空蒸馏得到水性改性聚氨酯。
4.根据权利要求1或2所述改性聚氨酯金属涂料,其特征在于,水性改性聚氨酯的制备方法如下:按重量份将30~45份桐油改性多元醇和35~45份环己烷二亚甲基二异氰酸酯混合后,通入N2保护,升温,保温,然后降温,加入8~12份一缩二丙二醇、0.5~0.8份2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、0.9~1.2份葡萄糖和丙酮,再加入0.2~0.4份邻苯基苯酚钠,升温,保温,得到物料a;将物料a降温后,再滴加含2~5份二乙醇胺和1~2份双(2-羟乙基)苯胺的混合溶液,升温,保温得到物料b;将物料b调节pH值至6.8~7.2后,再加200~250份水进行乳化分散,真空蒸馏得到水性改性聚氨酯。
5.根据权利要求2-4任一项所述改性聚氨酯金属涂料,其特征在于,水性改性聚氨酯的制备方法中,桐油改性多元醇的制备方法如下:将桐油和甲酸混合后,升温,滴加过氧化氢,滴加过程中不停搅拌,滴加完毕后继续搅拌,接着加入氨水,冷却至室温后加入乙酸乙酯和水,静置分层后取上层溶液,然后水洗至中性,干燥,蒸馏得到环氧桐油;将环氧桐油升温后,通入N2保护,然后滴加无水乳酸,保温,冷却至室温后,水洗,干燥得到桐油改性多元醇。
6.根据权利要求2-5任一项所述改性聚氨酯金属涂料,其特征在于,水性改性聚氨酯的制备方法中,桐油改性多元醇的制备方法如下:将桐油和甲酸混合后,升温至45~50℃,滴加过氧化氢,滴加过程中不停搅拌,滴加完毕后继续搅拌20~22h,接着加入氨水,冷却至室温后加入乙酸乙酯和水,静置分层后取上层溶液,然后水洗至中性,干燥,蒸馏得到环氧桐油;将环氧桐油升温至100~105℃后,通入N2保护,然后滴加无水乳酸,保温18~20h,冷却至室温后,水洗,干燥得到桐油改性多元醇。
7.根据权利要求2-5任一项所述改性聚氨酯金属涂料,其特征在于,水性改性聚氨酯的制备方法中,桐油改性多元醇的制备方法如下:按重量份将95~105份桐油和40~45份甲酸混合后,升温,以0.5~1份/min滴加50~60份过氧化氢,滴加过程中不停搅拌,滴加完毕后继续搅拌,接着加入40~45份氨水,冷却至室温后加入乙酸乙酯和水,静置分层后取上层溶液,然后水洗至中性,干燥,蒸馏得到环氧桐油;将环氧桐油升温后,通入N2保护,然后滴加100~110份无水乳酸,保温,冷却至室温后,水洗,干燥得到桐油改性多元醇。
8.根据权利要求1-7任一项所述改性聚氨酯金属涂料,其特征在于,流平剂为羧甲基纤维素或聚丙烯酸。
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CN106046944A (zh) * | 2016-08-13 | 2016-10-26 | 安庆市荷花化工有限责任公司 | 一种用于汽车挡雨条的耐老化涂料及其制备方法 |
CN108841319A (zh) * | 2018-06-01 | 2018-11-20 | 合肥奇呗数字科技有限公司 | 一种通信设备外壳专用防水涂料及其制备方法 |
CN110655861A (zh) * | 2019-09-27 | 2020-01-07 | 中华全国供销合作总社西安生漆涂料研究所 | 一种环氧桐油基水性聚氨酯改性生漆及其制备方法 |
CN113748095A (zh) * | 2019-05-28 | 2021-12-03 | Sika技术股份公司 | 含炉渣的聚合物混凝土和浇注砂浆 |
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- 2015-11-30 CN CN201510889936.9A patent/CN105385325A/zh active Pending
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