CN107629660A - 含氢硅油改性聚氨酯涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含氢硅油改性聚氨酯涂料的制备方法，将含氢硅油和催化剂加入到含有聚酯多元醇的溶剂中，反应结束后，再添加异氰酸酯、消泡剂和催化剂，搅拌形成混合液，得到含氢硅油改性聚氨酯涂料。本发明通过在聚氨酯涂料中引入含氢硅油，大大提高了聚氨酯涂层的耐水性、耐腐蚀性和耐老化性能，在船舶、化工等防腐领域有着广阔的应用前景。反应原理如图1所示。表1是含氢硅油/聚氨酯涂层材料的性能参数。

Description

含氢硅油改性聚氨酯涂料的制备方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体涉及一种含氢硅油改性聚氨酯涂料的制备方法。

背景技术

随着现代工业的快速发展促使酸碱环境腐蚀加剧，腐蚀造成的经济损失日益严重，已经引起了世界各国的重视，因此防腐涂料研发就现的尤为重要。腐蚀损失一般占GDP的3-5％，超过水灾、旱灾、火灾以及台风所造成的损失总和。全球每年因属腐蚀所导致的钢铁浪费占据年钢铁生产总量的25％～30％。仅海洋防腐方面，全球所需涂料高达4.47亿升，26亿美元规模，2010年我国的腐蚀造成的损失约1.2万亿元。我国防腐涂料市场前景巨大，随着电力、船舶、建筑、石化等行业的发展，防腐涂料广泛用于船舶、化工、机电等行业的配套涂装，是中国涂料行业不可或缺的重要组成部分。据资料显示“2010年我国的防腐涂料产业取得了辉煌的成绩，涂料产量和性能都大幅度提高，应用数量已超过300万吨，已成为世界上防腐涂料产量和使用量第一的国家。国内防腐涂料市场也达到几百亿元规模。我国对高科技含量的防腐涂料在数量和质量上需求达，每年投入300-400亿元用于海港建设，为海洋防腐带来100-120亿元的市场。

聚氨酯涂料是由异氰酸酯和多元醇反应生成的一类高分子量化合物，由于其附着力强、耐磨性好，耐温性和耐化学药品性优良等特点，因而广泛应用于新兴海洋工程/设施、现代交通运输、能源工业、大型工业企业、市政设施等。为进一步改善聚氨酯涂料的耐候性、耐水性能等，国内外采用有机硅等对聚氨酯进行改性。主要包括：硅醇改性法，氨烷基聚硅氧烷法，羟烷基聚硅氧烷法和烷氧基硅烷交联法。这些方法存在反应不充分、步骤繁琐等不足。

赵鹏等利用氨烷基硅烷或硅氧烷等改性聚氨酯涂料，在氯铂酸催化剂存在下固化成膜，该膜具有良好的耐热和耐磨性。胡运冲等采用羟基硅油改性聚氨酯涂料，制得的涂料具有热稳定性强，耐老化性能好，遇潮不易起泡的优点。宋小飞等发现有机硅链段能使聚氨酯分子链的柔顺性增加，降低了玻璃化转变温度，增加了聚氨酯自愈合能力和耐水性能。张大鹏等研究了硅烷偶联剂的加入方式、含量等对水性聚氨酯胶黏剂的影响，发现当硅烷偶联剂为1.7％时，所制备的聚氨酯胶黏剂对PET的粘结强度最高。侯孟华等利用氨基硅烷偶联剂改性聚氨酯乳液，获得的聚氨酯木器涂料具有优异的附着力、耐水性和力学性能。王萃萃等制备的KH-602硅烷偶联剂改性聚氨酯涂料，结果表明随着KH-602含量增加，涂层的拉伸强度增加，断裂伸长率下降，耐热性提高，水接触角增大。

在有机硅改性聚氨酯涂料方法中，有机硅都是直接添加，然后物理混合，很多有机硅并没有参与涂料固化，部分有机硅虽然参与反应，但不充分，性能提升不明显。与以往论文或者专利报道的不同，本专利利用一种含氢硅油，在催化剂作用下，通过硅氢键与多元醇中的羟基化学反应，在有机硅与涂料之间形成强的化学键，进而大幅度提升涂料性能。通过该方法制备的聚氨酯涂料具有非常优良的耐水性能和耐紫外老化性能，同时对涂料的耐腐蚀性有很大改善，该涂料可广泛应用于新兴海洋工程/设施、现代交通运输、能源工业、大型工业企业、市政设施等。

发明内容

本发明针对聚氨酯涂料现有技术不足，提供一种含氢硅油改性聚氨酯涂料，通过含氢硅油提高聚氨酯涂料的耐腐蚀性、耐候性和耐水性能，以期适应海洋等恶劣环境等。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含氢硅油改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：将含氢硅油和催化剂加入到含有聚酯多元醇的溶剂中，反应结束后，再添加异氰酸酯、消泡剂和催化剂，搅拌形成混合液，得到含氢硅油改性聚氨酯涂料。

所用的含氢硅油含氢量在0.3wt％～1.6wt％。

所述异氰酸酯为己二异氰酸脂或异佛尔酮二异氰酸酯。

所述催化剂为铂系催化剂。

所述铂系催化剂为卡斯特催化剂或氯铂酸催化剂。

一种所述的方法制得的含氢硅油改性聚氨酯涂料。

本发明通过在聚氨酯涂料中引入含氢硅油，大大提高了聚氨酯涂层的耐水性、耐腐蚀性和耐老化性能，在船舶、化工等防腐领域有着广阔的应用前景。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是异氰酸酯与含氢硅油反应示意图。

具体实施方式

实施例1

将聚酯多元醇加入二甲苯/乙酸乙酯(二甲苯与乙酸乙酯的体积比为2:1),配制浓度30wt％溶液，搅拌均匀，之后加入定量的含氢硅油(0.5wt％)，搅拌均匀，然后入卡斯特催化剂(0.1wt％，相对于含氢硅油)后，充分搅拌直至无气泡生成为止，然后加入己二异氰酸脂、流平剂(BYK 333，0.5wt％)和消泡剂(聚醚改性有机硅类，0.5wt％)等，异氰酸酯基团与羟基摩尔比控制在1.3:1)，搅拌20min后，加入二月桂酸丁基锡催化剂(0.5wt％)，剧烈搅拌10min，即得含氢硅油改性聚氨酯涂料。含氢硅油、二月桂酸丁基锡催化剂、流平剂、消泡剂加入量为相对于聚酯多元醇与己二异氰酸酯总质量的重量百分比。

实施例2

将聚酯多元醇加入二甲苯/乙酸乙酯(二甲苯与乙酸乙酯的体积比为2:1),配制浓度30wt％溶液，搅拌均匀，之后加入定量的含氢硅油(0.5wt％)，搅拌均匀，然后入氯铂酸催化剂(0.1wt％，相对于含氢硅油)后，充分搅拌直至无气泡生成为止，然后加入异佛尔酮二异氰酸酯、流平剂(BYK 333，0.5wt％)和消泡剂(聚醚改性有机硅类，0.5wt％)等，异氰酸酯基团与羟基摩尔比控制在1.3:1)，搅拌20min后，加入二月桂酸丁基锡催化剂(0.5wt％)，剧烈搅拌10min，即得含氢硅油改性聚氨酯涂料。含氢硅油、二月桂酸丁基锡催化剂、流平剂、消泡剂加入量为相对于聚酯多元醇与异佛尔酮异氰酸酯总质量的重量百分比。

实施例3

将聚酯多元醇加入二甲苯/乙酸乙酯(二甲苯与乙酸乙酯的体积比为2:1),配制浓度30wt％溶液，搅拌均匀，之后加入定量的含氢硅油(0.5wt％)，搅拌均匀，然后入催化剂(0.1wt％，相对于含氢硅油)后，充分搅拌直至无气泡生成为止，然后加入己二异氰酸脂、流平剂(BYK 333，0.5wt％)和消泡剂(聚醚改性有机硅类，0.5wt％)等，异氰酸酯基团与羟基摩尔比控制在1.5:1)，搅拌20min后，加入二月桂酸丁基锡催化剂(0.5wt％)，剧烈搅拌10min，即得含氢硅油改性聚氨酯涂料。含氢硅油、二月桂酸丁基锡催化剂、流平剂、消泡剂加入量为相对于聚酯多元醇与己二异氰酸酯总质量的重量百分比。

实施例4

将聚酯多元醇加入二甲苯/乙酸乙酯(二甲苯与乙酸乙酯的体积比为2:1),配制浓度30wt％溶液，搅拌均匀，之后加入定量的含氢硅油(0.5wt％)，搅拌均匀，然后入催化剂(0.1wt％，相对于含氢硅油)后，充分搅拌直至无气泡生成为止，然后加入己二异氰酸脂、流平剂(BYK 333，0.5wt％)和消泡剂(聚醚改性有机硅类，0.5wt％)等，异氰酸酯基团与羟基摩尔比控制在1.7:1)，搅拌20min后，加入二月桂酸丁基锡催化剂(0.5wt％)，剧烈搅拌10min，即得含氢硅油改性聚氨酯涂料。含氢硅油、二月桂酸丁基锡催化剂、流平剂、消泡剂加入量为相对于聚酯多元醇与己二异氰酸酯总质量的重量百分比。

表1含氢硅油/聚氨酯涂料性能

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种含氢硅油改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：将含氢硅油和催化剂加入到含有聚酯多元醇的溶剂中，反应结束后，再添加异氰酸酯、消泡剂和催化剂，搅拌形成混合液，得到含氢硅油改性聚氨酯涂料。

2. 根据权利要求1所述的含氢硅油改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：所用的含氢硅油含氢量在0. 3 wt% ~ 1.6 wt%。

3.根据权利要求1所述的含氢硅油改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：所述异氰酸酯为己二异氰酸脂或异佛尔酮二异氰酸酯。

4.根据权利要求1所述的含氢硅油改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：所述催化剂为铂系催化剂。

5.根据权利要求4所述的含氢硅油改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：所述铂系催化剂为卡斯特催化剂或氯铂酸催化剂。

6.一种如权利要求1所述的方法制得的含氢硅油改性聚氨酯涂料。