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

一种改性聚氨酯金属涂料
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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* Cited by examiner, † Cited by third party
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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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