CN107083178B - 一种减摩聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents

一种减摩聚氨酯涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种减摩聚氨酯涂料，它是由重量比为2‑3:1的材料A和固化剂组成的，本发明通过油酸与三羟甲基丙烷的酯化反应，得到具有良好润滑性能的酯，同时将无机润滑填料充分有机化，改性了其与聚合物间的分散性，与得到的润滑酯形成有效的协同润滑效果，提高了成品涂膜的减摩性能。

Description

一种减摩聚氨酯涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种减摩聚氨酯涂料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等，是应用广泛的高分子材料，主要有聚氨酯泡沫塑料、聚氨酯弹性体、聚氨酯防水材料、聚氨酯涂料、聚氨酯胶黏剂和聚氨酯生物医用材料等，聚氨酯具有良好的物理和力学性能，硬度范围宽、强度高，具有耐磨、耐油、耐化学腐蚀、耐撕裂、耐臭氧、耐辐射、吸震能力强、黏合性好、加工方式多样，在许多工业领域都有广泛的应用；
聚氨酯涂料的应用领域主要有：车辆涂装、船舶、木材、建筑物涂装、防腐涂装、飞机、塑料、橡胶、皮革的表面涂装等等。水性聚氨酯涂料是以水为主要介质，具有低VOC含量、低或无环境污染、施工方便等特点，是溶剂型涂料的主要替代品之一。已在许多领域得到广泛的应用，如：木器漆及木地板漆；纸张涂层；建筑涂料；皮革涂层；织物涂层等等；
基材在搬运、拖曳的等过程中会经常遇到较为严重的摩擦，然而传统聚氨酯涂料的表面润滑性差，在遇到摩擦的时候容易脱落、破损，降低对基材的保护效果。
但目前的文献报道的减摩聚氨酯几乎没有，因此，对于此类材料研究就显得非常必要。
发明内容
本发明的目的在于针对传统聚氨酯涂料的表面润滑性差，在遇到摩擦的时候容易脱落、破损，降低对基材的保护效果，提供一种减摩聚氨酯涂料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种减摩聚氨酯涂料，其特征在于，它是由重量比为2-3:1的材料A和固化剂组成的，材料A的制备方法包括以下步骤：
(1)取无机润滑填料，加入到其重量10-14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入三羟甲基丙烷、2-甲氧基氯乙烷、二氯乙二醛二肟，升高温度为70-75℃，保温搅拌1-2小时，蒸馏除去乙醇，常温干燥，得烷基化填料；
(2)取聚酰胺蜡微粉，加入到其重量1.5-2倍的乙酸乙酯中，搅拌均匀，送入到130-140℃的油浴中，保温搅拌10-20分钟，出料，加入丁基硫醇锡，搅拌至常温，得蜡微粉分散液；
(3)取稳定剂、油酸、蓖麻油酸锌混合，在60-70℃下保温搅拌20-30分钟，加入异佛尔酮二异氰酸酯，升高温度为80-90℃，加入六甲基环三硅氧烷，保温搅拌10-15分钟，得油酸化单体；
(4)取上述烷基化填料、油酸化单体混合，搅拌均匀，加入到上述蜡微粉分散液中，升高温度为70-75℃，保温搅拌2-3小时，得酯化改性单体；
(5)取2,2’-二苯甲酰氨基二苯二硫，加入到其重量20-25倍的丙酮中，搅拌均匀，得催化剂溶液；
(6)取椰油酸二乙醇酰胺，加入到双丙酮醇中，搅拌均匀，得醇酰胺分散液；
(7)取上述酯化改性单体、聚碳酸酯二醇混合，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为80-85℃，滴加上述催化剂溶液，滴加完毕后保温搅拌4-5小时，出料，加入到上述醇酰胺分散液中，超声10-20分钟，过滤，将沉淀水洗，真空90-95℃下干燥20-40分钟，即得所述材料A。
所述的材料A是由下述重量份的原料组成的：椰油酸二乙醇酰胺1-2、油酸10-13、三羟甲基丙烷8-10、聚酰胺蜡微粉2-3、聚碳酸酯二醇110-120、丁基硫醇锡0.3-1、蓖麻油酸锌1-2、无机润滑填料16-20、双丙酮醇8-10、六甲基环三硅氧烷0.4-1、稳定剂0.8-2、2,2’-二苯甲酰氨基二苯二硫硫3-4、异佛尔酮二异氰酸酯100-105、2-甲氧基氯乙烷0.5、二氯乙二醛二肟0.3。
所述的无机润滑填料为重量比为20-30:0.7-1的硅微粉、二硫化钼混合组成。
所述的稳定剂为硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种。
所述的固化剂是由重量比为6-8:0.1-0.2的二甲硫基甲苯二胺、单乙醇胺混合组成的。
本发明的优点：
本发明的材料A中首先采用无机润滑填料，通过三羟甲基丙烷处理，得到表面有机化的填料，然后以聚酰胺蜡微粉、丁基硫醇锡的乙酸乙酯溶液为分散液，聚酰胺蜡微粉可以提高分散液的黏度、提高成品涂膜的韧性，丁基硫醇锡可以改善涂膜稳定性，然后用油酸处理异佛尔酮二异氰酸酯单体，得到油酸化的单体，然后将其与三羟甲基丙烷处理的无机润滑填料共混酯化，得到酯化改性单体，然后通过聚合，得到材料A，本发明通过油酸与三羟甲基丙烷的酯化反应，得到具有良好润滑性能的酯，同时将无机润滑填料充分有机化，改性了其与聚合物间的分散性，与得到的润滑酯形成有效的协同润滑效果，提高了成品涂膜的减摩性能。
具体实施方式
实施例1
一种减摩聚氨酯涂料，它是由重量比为3:1的材料A和固化剂组成的。
所述的材料A是由下述重量份的原料组成的：
椰油酸二乙醇酰胺2、油酸13、三羟甲基丙烷10、聚酰胺蜡微粉3、聚碳酸酯二醇120、丁基硫醇锡1、蓖麻油酸锌2、无机润滑填料20、双丙酮醇10、六甲基环三硅氧烷1、稳定剂2、2,2’-二苯甲酰氨基二苯二硫4、异佛尔酮二异氰酸酯105、2-甲氧基氯乙烷0.5、二氯乙二醛二肟0.3。
所述的无机润滑填料为重量比为30:1的硅微粉、二硫化钼混合组成。
所述的稳定剂为硬脂酸锌。
所述的材料A的制备方法，包括以下步骤：
(1)取无机润滑填料，加入到其重量14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入三羟甲基丙烷、2-甲氧基氯乙烷0.5、二氯乙二醛二肟0.3，升高温度为75℃，保温搅拌2h，蒸馏除去乙醇，常温干燥，得烷基化填料；
(2)取聚酰胺蜡微粉，加入到其重量2倍的乙酸乙酯中，搅拌均匀，送入到140℃的油浴中，保温搅拌20分钟，出料，加入丁基硫醇锡，搅拌至常温，得蜡微粉分散液；
(3)取稳定剂、油酸、蓖麻油酸锌混合，在70℃下保温搅拌30分钟，加入异佛尔酮二异氰酸酯，升高温度为90℃，加入六甲基环三硅氧烷，保温搅拌15分钟，得油酸化单体；
(4)取上述烷基化填料、油酸化单体混合，搅拌均匀，加入到上述蜡微粉分散液中，升高温度为75℃，保温搅拌3小时，得酯化改性单体；
(5)取2,2’-二苯甲酰氨基二苯二硫，加入到其重量25倍的丙酮中，搅拌均匀，得催化剂溶液；
(6)取椰油酸二乙醇酰胺，加入到双丙酮醇中，搅拌均匀，得醇酰胺分散液；
(7)取上述酯化改性单体、聚碳酸酯二醇混合，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为85℃，滴加上述催化剂溶液，滴加完毕后保温搅拌5小时，出料，加入到上述醇酰胺分散液中，超声20分钟，过滤，将沉淀水洗，真空95℃下干燥40分钟，即得所述材料A。
所述的固化剂是由重量比为8:0.2的二甲硫基甲苯二胺、单乙醇胺混合组成的。(原料计量单位为g)
实施例2
一种减摩聚氨酯涂料，它是由重量比为2:1的材料A和固化剂组成的。
所述的材料A是由下述重量份的原料组成的：
椰油酸二乙醇酰胺1、油酸10、三羟甲基丙烷8、聚酰胺蜡微粉2、聚碳酸酯二醇110、丁基硫醇锡0.3、蓖麻油酸锌1、无机润滑填料16、双丙酮醇8、六甲基环三硅氧烷0.4、稳定剂0.8、2,2’-二苯甲酰氨基二苯二硫3、异佛尔酮二异氰酸酯100、2-甲氧基氯乙烷0.5、二氯乙二醛二肟0.3。
所述的无机润滑填料为重量比为20:0.7的硅微粉、二硫化钼混合组成。
所述的稳定剂为硬脂酸钡。
所述的材料A的制备方法，包括以下步骤：
(1)取无机润滑填料，加入到其重量10倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入三羟甲基丙烷、2-甲氧基氯乙烷0.5、二氯乙二醛二肟0.3，升高温度为70℃，保温搅拌1小时，蒸馏除去乙醇，常温干燥，得烷基化填料；
(2)取聚酰胺蜡微粉，加入到其重量1.5倍的乙酸乙酯中，搅拌均匀，送入到130℃的油浴中，保温搅拌10分钟，出料，加入丁基硫醇锡，搅拌至常温，得蜡微粉分散液；
(3)取稳定剂、油酸、蓖麻油酸锌混合，在60℃下保温搅拌20分钟，加入异佛尔酮二异氰酸酯，升高温度为80℃，加入六甲基环三硅氧烷，保温搅拌10分钟，得油酸化单体；
(4)取上述烷基化填料、油酸化单体混合，搅拌均匀，加入到上述蜡微粉分散液中，升高温度为70℃，保温搅拌2小时，得酯化改性单体；
(5)取2,2’-二苯甲酰氨基二苯二硫，加入到其重量20倍的丙酮中，搅拌均匀，得催化剂溶液；
(6)取椰油酸二乙醇酰胺，加入到双丙酮醇中，搅拌均匀，得醇酰胺分散液；
(7)取上述酯化改性单体、聚碳酸酯二醇混合，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为80℃，滴加上述催化剂溶液，滴加完毕后保温搅拌4小时，出料，加入到上述醇酰胺分散液中，超声10分钟，过滤，将沉淀水洗，真空90℃下干燥20分钟，即得所述材料A。
所述的固化剂是由重量比为6:0.1的二甲硫基甲苯二胺、单乙醇胺混合组成的。(原料计量单位为g)
性能测试：可以看出，本发明的减摩聚氨酯涂料具有更高耐磨性能，对基材的保护性好。所选择的普通聚氨酯为S61-16聚氨酯耐热防腐涂料(无锡市太湖防腐材料有限公司)。
表1减摩聚氨酯的性能
表2未加催化剂的减摩聚氨酯的性能
实施例1 实施例2
阿克隆磨耗cm<sup>3</sup>/1.61km 0.078 0.056
表3未加油酸与三羟甲基丙烷的减摩聚氨酯的性能
实施例1 实施例2
阿克隆磨耗cm<sup>3</sup>/1.61km 0.052 0.036
表4未加2-甲氧基氯乙烷、二氯乙二醛二的减摩聚氨酯的性能
实施例1 实施例2
阿克隆磨耗cm<sup>3</sup>/1.61km 0.087 0.068
表5未加无机润滑填料的减摩擦聚氨酯的性能
实施例1 实施例2
阿克隆磨耗cm<sup>3</sup>/1.61km 0.065 0.046
本发明所表达的未加某种材料是指实例中除了该材料，其他都材料都保持不变而所做的工艺，本利用的技术人员应该比较清楚，相当于空白试验。

Claims (5)

1.一种减摩聚氨酯涂料，其特征在于，它是由重量比为2-3:1的材料A和固化剂组成的，材料A的制备方法包括以下步骤：
（1）取无机润滑填料，加入到其重量10-14倍的无水乙醇中，搅拌均匀，加入三羟甲基丙烷、2-甲氧基氯乙烷、二氯乙二醛二肟，升高温度为70-75℃，保温搅拌1-2小时，蒸馏除去乙醇，常温干燥，得烷基化填料；
（2）取聚酰胺蜡微粉，加入到其重量1.5-2倍的乙酸乙酯中，搅拌均匀，送入到130-140℃的油浴中，保温搅拌10-20分钟，出料，加入丁基硫醇锡，搅拌至常温，得蜡微粉分散液；
（3）取稳定剂、油酸、蓖麻油酸锌混合，在60-70℃下保温搅拌20-30分钟，加入异佛尔酮二异氰酸酯，升高温度为80-90℃，加入六甲基环三硅氧烷，保温搅拌10-15分钟，得油酸化单体；
（4）取上述烷基化填料、油酸化单体混合，搅拌均匀，加入到上述蜡微粉分散液中，升高温度为70-75℃，保温搅拌2-3小时，得酯化改性单体；
（5）取2,2’-二苯甲酰氨基二苯二硫，加入到其重量20-25倍的丙酮中，搅拌均匀，得催化剂溶液；
（6）取椰油酸二乙醇酰胺，加入到双丙酮醇中，搅拌均匀，得醇酰胺分散液；
（7）取上述酯化改性单体、聚碳酸酯二醇混合，送入到反应釜中，通入氮气，调节反应釜温度为80-85℃，滴加上述催化剂溶液，滴加完毕后保温搅拌4-5小时，出料，加入到上述醇酰胺分散液中，超声10-20分钟，过滤，将沉淀水洗，真空90-95℃下干燥20-40分钟，即得所述材料A。
2.根据权利要求1所述的一种减摩聚氨酯涂料，其特征在于，所述的材料A是由下述重量份的原料组成的：椰油酸二乙醇酰胺1-2、油酸10-13、三羟甲基丙烷8-10、聚酰胺蜡微粉2-3、聚碳酸酯二醇110-120、丁基硫醇锡0.3-1、蓖麻油酸锌1-2、无机润滑填料16-20、双丙酮醇8-10、六甲基环三硅氧烷0.4-1、稳定剂0.8-2、2,2’-二苯甲酰氨基二苯二硫硫3-4、异佛尔酮二异氰酸酯100-105、2-甲氧基氯乙烷0.5、二氯乙二醛二肟0.3。
3.根据权利要求2所述的一种减摩聚氨酯涂料，其特征在于，所述的无机润滑填料为重量比为20-30:0.7-1的硅微粉、二硫化钼混合组成。
4.根据权利要求2所述的一种减摩聚氨酯涂料，其特征在于，所述的稳定剂为硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸钙中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种减摩聚氨酯涂料，其特征在于，所述的固化剂是由重量比为6-8:0.1-0.2的二甲硫基甲苯二胺、单乙醇胺混合组成的。
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