CN105949988A - 一种硼改性聚氨酯复合涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硼改性聚氨酯复合涂料及其制备方法，该涂料由硼改性聚氨酯、纳米二氧化硅、碳化硅、铝粉、氧化铝、滑石粉、羟乙基纤维素钠、聚丙烯酸酯、硅藻土、聚丙烯酰胺、硅烷偶联剂、二甲苯、分散剂、固化剂和成膜剂组成，制备方法是：先由蓖麻油、硼酸和甲苯二异氰酸酯制备硼改性聚氨酯，然后纳米二氧化硅、碳化硅、铝粉、氧化铝、滑石粉研磨细化后和其它组分共混即可制备得到硼改性聚氨酯复合涂料。本发明制备的复合涂料具有优异的耐高温和耐腐蚀性能。另外本发明在现有涂料制备生产线上就能实现，不需要增加设备投资，且制得的耐高温有机硅涂料能够采用喷涂、刷涂、滚涂工艺进行施工。

Description

一种硼改性聚氨酯复合涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合涂料技术领域，具体涉及一种硼改性聚氨酯复合涂料及其制备方法。
背景技术
暴露在野外环境中的金属结构，其表面极易与周围环境发生化学及电化学作用而腐蚀，因此需要在其表面涂覆一层防腐层以保护金属结构主体不被锈蚀。但当金属结构表面防腐涂层料性能较差而破损时，也会使金属结构本体暴露在外产生锈蚀。
采用传统的防锈漆涂装，防锈漆膜不能彻底阻止空气中的水合氧气浸透，并且高分子涂漆材料存在“老化现象”，因而导致漆层产生裂纹、鼓泡和粉化；一旦漆层出现裂纹、剥块，刚结构表面会很快被腐蚀并迅速蔓延；采用阴极保护法或环境控制降低大气湿度法，均需要专门的检测控制装置，需要长期维护，维护费高；采用热浸镀法和电镀法不仅成本高，效率低、污染严重，而且钢结构尺寸受镀槽限制，不适合大型钢结构。
面对未来“低碳”的发展趋势，有机硅耐高温涂料行业其实早有准备；近年来，涂料行业一直致力于开发低污染、高固体份或无溶剂(包括粉末、光固化)涂料、水性涂料(有机硅耐高温漆)；开发低环境风险的防污技术和防污涂料；开发非铅、铬的防锈颜料及替代品开发钛白粉、氧化铁颜料的清洁生产工艺；另外，近几年开发的玻璃节能涂料、辐射散热降温涂料、防晒隔热涂料、耐高温封闭涂料、高效耐污损太阳热吸收涂料等新型涂料，也为涂料行业在“低碳”道路上带来了新的发展机遇，但耐高温涂料中对于较高温度如600℃以上涂料的耐候性，尤其是耐腐蚀性，仍存在不足。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种硼改性聚氨酯复合涂料及其制备方法，制备的涂料能够长期经受800℃以上高温，具有优异的耐腐蚀性能。
本发明采用的技术方案如下：
一种硼改性聚氨酯复合涂料，包括以重量份计的以下组分：硼改性聚氨酯100份，纳米二氧化硅2～8份，碳化硅1～5份，铝粉0.5～2份，氧化铝10～30份，滑石粉0.2～2份，羟乙基纤维素钠5～10份，聚丙烯酸酯15～25份，硅藻土2～6份，聚丙烯酰胺8～15份，硅烷偶联剂20～40份，二甲苯30～50份，分散剂5～12份，固化剂12～25份，成膜剂3～8份。
优选的，所述的硼改性聚氨酯复合涂料，包括以重量份计的以下组分：硼改性聚氨酯100份，纳米二氧化硅6份，碳化硅2.5份，铝粉1.2份，氧化铝25份，滑石粉1份，羟乙基纤维素钠8份，聚丙烯酸酯18份，硅藻土4.5份，聚丙烯酰胺12份，硅烷偶联剂25份，二甲苯45份，分散剂7.5份，固化剂16份，成膜剂6份。
优选的，所述的分散剂为聚丙烯酸钠。
优选的，所述的成膜剂为十二醇酯或者二丙二醇丁醚。
优选的，所述的固化剂为二乙烯三胺或者二氨基二苯基甲砜。
所述的硼改性聚氨酯复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份将蓖麻油120～150份和硼酸30～40份加入到二甲苯中，在40℃～60℃下搅拌反应2h～5h，然后加入甲苯二异氰酸酯40～60份继续反应6h～12h，得到硼改性聚氨酯；
(2)按重量份比将纳米二氧化硅、碳化硅、铝粉、氧化铝和滑石粉充分研磨细化并混合均匀，在80℃～100℃下烘干20min～40min，得到共混物；
(3)按重量份比将步骤(1)中得到的硼改性聚氨酯、羟乙基纤维素钠、聚丙烯酸酯、丙烯酰胺和分散剂加入到分散缸中，在室温下500rpm～800rpm下搅拌1h，然后再依次加入步骤(2)得到的共混物、硅藻土、硅烷偶联剂、固化剂和成膜剂，在40℃～60℃下搅拌2h～4h，即制备得到硼改性聚氨酯复合涂料。
有益效果：本发明通过对聚氨酯进行改性，将硼原子引入到聚氨酯分子中，硼原子的加入能有效改善聚氨酯产品的结构、物理性能和热稳定性，硼改性聚氨酯涂料性能明显提高，能够长期经受800℃高温，具有优异的耐腐蚀性能。另外本发明在现有涂料制备生产线上就能实现，不需要增加设备投资，且制得的耐高温有机硅涂料能够采用喷涂、刷涂、滚涂工艺进行施工。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。
实施例1
一种硼改性聚氨酯复合涂料，包括以重量份计的以下组分：硼改性聚氨酯100份，纳米二氧化硅2份，碳化硅1份，铝粉0.5份，氧化铝10份，滑石粉0.2份，羟乙基纤维素钠5份，聚丙烯酸酯15份，硅藻土2份，聚丙烯酰胺8份，硅烷偶联剂20份，二甲苯30份，聚丙烯酸钠5份，二乙烯三胺12份，十二醇酯3份。
所述的硼改性聚氨酯复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份将蓖麻油120份和硼酸30份加入到二甲苯中，在60℃下搅拌反应5h，然后加入甲苯二异氰酸酯40份继续反应12h，得到硼改性聚氨酯；
(2)按重量份比将纳米二氧化硅、碳化硅、铝粉、氧化铝和滑石粉充分研磨细化并混合均匀，在100℃下烘干40min，得到共混物；
(3)按重量份比将步骤(1)中得到的硼改性聚氨酯、羟乙基纤维素钠、聚丙烯酸酯、丙烯酰胺和聚丙烯酸钠加入到分散缸中，在室温下800rpm下搅拌1h，然后再依次加入步骤(2)得到的共混物、硅藻土、硅烷偶联剂、二乙烯三胺和十二醇酯，在60℃下搅拌4h，即制备得到硼改性聚氨酯复合涂料。
实施例2
一种硼改性聚氨酯复合涂料，包括以重量份计的以下组分：硼改性聚氨酯100份，纳米二氧化硅8份，碳化硅5份，铝粉2份，氧化铝30份，滑石粉2份，羟乙基纤维素钠10份，聚丙烯酸酯25份，硅藻土6份，聚丙烯酰胺15份，硅烷偶联剂40份，二甲苯50份，聚丙烯酸钠12份，二氨基二苯基甲砜25份，十二醇酯8份。
所述的硼改性聚氨酯复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份将蓖麻油150份和硼酸40份加入到二甲苯中，在40℃下搅拌反应2h，然后加入甲苯二异氰酸酯60份继续反应6h，得到硼改性聚氨酯；
(2)按重量份比将纳米二氧化硅、碳化硅、铝粉、氧化铝和滑石粉充分研磨细化并混合均匀，在80℃下烘干20min，得到共混物；
(3)按重量份比将步骤(1)中得到的硼改性聚氨酯、羟乙基纤维素钠、聚丙烯酸酯、丙烯酰胺和聚丙烯酸钠加入到分散缸中，在室温下500rpm下搅拌1h，然后再依次加入步骤(2)得到的共混物、硅藻土、硅烷偶联剂、二氨基二苯基甲砜和十二醇酯，在40℃下搅拌2h，即制备得到硼改性聚氨酯复合涂料。
实施例3
一种硼改性聚氨酯复合涂料，包括以重量份计的以下组分：硼改性聚氨酯100份，纳米二氧化硅3份，碳化硅4份，铝粉1.8份，氧化铝15份，滑石粉0.4份，羟乙基纤维素钠8份，聚丙烯酸酯22份，硅藻土5份，聚丙烯酰胺10份，硅烷偶联剂28份，二甲苯40份，聚丙烯酸钠6份，二乙烯三胺18份，二丙二醇丁醚6份。
所述的硼改性聚氨酯复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份将蓖麻油135份和硼酸35份加入到二甲苯中，在45℃下搅拌反应4h，然后加入甲苯二异氰酸酯45份继续反应8h，得到硼改性聚氨酯；
(2)按重量份比将纳米二氧化硅、碳化硅、铝粉、氧化铝和滑石粉充分研磨细化并混合均匀，在90℃下烘干25min，得到共混物；
(3)按重量份比将步骤(1)中得到的硼改性聚氨酯、羟乙基纤维素钠、聚丙烯酸酯、丙烯酰胺和聚丙烯酸钠加入到分散缸中，在室温下700rpm下搅拌1h，然后再依次加入步骤(2)得到的共混物、硅藻土、硅烷偶联剂、二乙烯三胺和二丙二醇丁醚，在450℃下搅拌3h，即制备得到硼改性聚氨酯复合涂料。
实施例4
一种硼改性聚氨酯复合涂料，包括以重量份计的以下组分：硼改性聚氨酯100份，纳米二氧化硅6份，碳化硅2.5份，铝粉1.2份，氧化铝25份，滑石粉1份，羟乙基纤维素钠8份，聚丙烯酸酯18份，硅藻土4.5份，聚丙烯酰胺12份，硅烷偶联剂25份，二甲苯45份，聚丙烯酸钠7.5份，二氨基二苯基甲砜16份，二丙二醇丁醚6份。
所述的硼改性聚氨酯复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按重量份将蓖麻油125份和硼酸35份加入到二甲苯中，在50℃下搅拌反应3h，然后加入甲苯二异氰酸酯50份继续反应10h，得到硼改性聚氨酯；
(2)按重量份比将纳米二氧化硅、碳化硅、铝粉、氧化铝和滑石粉充分研磨细化并混合均匀，在85℃下烘干30min，得到共混物；
(3)按重量份比将步骤(1)中得到的硼改性聚氨酯、羟乙基纤维素钠、聚丙烯酸酯、丙烯酰胺和聚丙烯酸钠加入到分散缸中，在室温下600rpm下搅拌1h，然后再依次加入步骤(2)得到的共混物、硅藻土、硅烷偶联剂、二氨基二苯基甲砜和二丙二醇丁醚，在50℃下搅拌2.5h，即制备得到硼改性聚氨酯复合涂料。
对比例
一种聚氨酯复合涂料，包括以重量份计的以下组分：聚氨酯100份，纳米二氧化硅6份，碳化硅2.5份，铝粉1.2份，氧化铝25份，滑石粉1份，羟乙基纤维素钠8份，聚丙烯酸酯18份，硅藻土4.5份，聚丙烯酰胺12份，硅烷偶联剂25份，二甲苯45份，聚丙烯酸钠7.5份，二氨基二苯基甲砜16份，二丙二醇丁醚6份。
所述的聚氨酯复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)在反应器中分别加入二甲苯、蓖麻油和甲苯二异氰酸酯在50℃下搅反应10h，得到聚氨酯；
(2)按重量份比将纳米二氧化硅、碳化硅、铝粉、氧化铝和滑石粉充分研磨细化并混合均匀，在85℃下烘干30min，得到共混物；
(3)按重量份比将步骤(1)中得到的聚氨酯、羟乙基纤维素钠、聚丙烯酸酯、丙烯酰胺和聚丙烯酸钠加入到分散缸中，在室温下600rpm下搅拌1h，然后再依次加入步骤(2)得到的共混物、硅藻土、硅烷偶联剂、二氨基二苯基甲砜和二丙二醇丁醚，在50℃下搅拌2.5h，即制备得到聚氨酯复合涂料。
对上述实施例1至4制备得到的硼改性聚氨酯复合涂料及对比例制备得到的聚氨酯复合涂料进行性能测试，其测试结果如下表所示：
从上述实验结果可以看出，实施例1至4制备得到的硼改性聚氨酯复合涂料均具有优良的附着力和高热分解温度，且具有良好的耐腐蚀性，而且性能均优于对比例制备的聚氨酯复合涂料，主要是因为通过对聚氨酯进行改性，将硼原子引入到聚氨酯分子中，硼起到了改性剂和交联剂的双重作用，硼原子的加入能有效改善聚氨酯产品的结构、物理性能和热稳定性，硼改性聚氨酯涂料性能明显提高，能够耐高温，且具有优异的耐腐蚀性能。

Claims (6)

1.一种硼改性聚氨酯复合涂料，其特征在于包括以重量份计的以下组分：硼改性聚氨酯100份，纳米二氧化硅2～8份，碳化硅1～5份，铝粉0.5～2份，氧化铝10～30份，滑石粉0.2～2份，羟乙基纤维素钠5～10份，聚丙烯酸酯15～25份，硅藻土2～6份，聚丙烯酰胺8～15份，硅烷偶联剂20～40份，二甲苯30～50份，分散剂5～12份，固化剂12～25份，成膜剂3～8份。
2.根据权利要求1所述的硼改性聚氨酯复合涂料，其特征在于包括以重量份计的以下组分：硼改性聚氨酯100份，纳米二氧化硅6份，碳化硅2.5份，铝粉1.2份，氧化铝25份，滑石粉1份，羟乙基纤维素钠8份，聚丙烯酸酯18份，硅藻土4.5份，聚丙烯酰胺12份，硅烷偶联剂25份，二甲苯45份，分散剂7.5份，固化剂16份，成膜剂6份。
3.根据权利要求1所述的硼改性聚氨酯复合涂料，其特征在于所述的分散剂为聚丙烯酸钠。
4.根据权利要求1所述的硼改性聚氨酯复合涂料，其特征在于所述的成膜剂为十二醇酯或者二丙二醇丁醚。
5.根据权利要求1所述的硼改性聚氨酯复合涂料，其特征在于所述的固化剂为二乙烯三胺或者二氨基二苯基甲砜。
6.权利要求1至5任意一项所述的硼改性聚氨酯复合涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)按重量份将蓖麻油120～150份和硼酸30～40份加入到二甲苯中，在40℃～60℃下搅拌反应2h～5h，然后加入甲苯二异氰酸酯40～60份继续反应6h～12h，得到硼改性聚氨酯；
(2)按重量份比将纳米二氧化硅、碳化硅、铝粉、氧化铝和滑石粉充分研磨细化并混合均匀，在80℃～100℃下烘干20min～40min，得到共混物；
(3)按重量份比将步骤(1)中得到的硼改性聚氨酯、羟乙基纤维素钠、聚丙烯酸酯、丙烯酰胺和分散剂加入到分散缸中，在室温下500rpm～800rpm下搅拌1h，然后再依次加入步骤(2)得到的共混物、硅藻土、硅烷偶联剂、固化剂和成膜剂，在40℃～60℃下搅拌2h～4h，即制备得到硼改性聚氨酯复合涂料。
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