CN107880613A - 一种具有良好耐磨性的涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有良好耐磨性的涂料，涉及水性涂料技术领域，由以下成分制成：四甲基二硅氧烷、丙烯酸、催化剂、环氧树脂、双丙酮丙烯酰胺、甘油、非离子型表面活性剂、辛基异噻唑啉酮、金红石型钛白粉、表面异氰酸酯化的凹凸棒土、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯蜡、硫酸锌、羧甲基纤维素、水；本发明制备的涂料不仅具有良好的耐磨性，同时具有良好的耐冲击性能。
Description
技术领域
本发明属于水性涂料技术领域，具体涉及一种具有良好耐磨性的涂料。
背景技术
我国耐磨涂料的市场需求与分布主要集中在下列行业：（1）化工与石油化工行业；（2）铁路、公路桥梁；（3）电力和能源工业；（4）船舶、集装箱行业（5）机床及机械行业。溶剂型耐磨涂料因其优异的性能而被广泛用于海工、石油化工、管道、工业耐磨涂料等多种应用领域。近年来，由于全球各国对环境保护的关注，用水性涂料技术来替代溶剂型涂料已经成为涂料的发展趋势。与溶剂型涂料相比，水性涂料具有较低的VOC含量，极少的气味，不易燃烧，使用安全，可用水清洗等诸多优点。水性耐磨涂料与溶剂型耐磨涂料体系类似，大多由三层涂层构成耐磨涂料体系，其中面漆要具有：（1）保护内涂层；（2）遮蔽紫外线，以减小对涂层的破坏；（3）起装饰作用。为达到上述要求需在耐磨涂料的制造过程中加入具备良好耐磨性能、耐候性能的主要成膜物质-水性树脂。目前已有的耐磨涂料面漆用水性树脂主要有水性丙烯酸酯树脂、水性聚氨酯树脂、水性有机氟树脂，这类树脂功能比较单一，只具备耐候性能或只具有成膜功能等。限制了这类水性树脂在水性耐磨涂料上的使用。基于以上背景，需要发展一种环保、性能接近溶剂型的水性耐磨涂料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种具有良好耐磨性的涂料。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种具有良好耐磨性的涂料，按重量份计由以下成分制成：四甲基二硅氧烷6-8、丙烯酸10-15、催化剂0.01-0.03、环氧树脂100-120、双丙酮丙烯酰胺0.5-0.8、甘油10-15、非离子型表面活性剂2-4、辛基异噻唑啉酮1-2、金红石型钛白粉0.8-1、表面异氰酸酯化的凹凸棒土10-20、聚醋酸乙烯酯5-7、聚乙烯蜡0.1-0.2、硫酸锌0.3-0.4、羧甲基纤维素0.3-0.6、水80-90；所述非离子型表面活性剂与辛基异噻唑啉酮质量比为2:1；所述表面异氰酸酯化的凹凸棒土与非离子型表面活性剂的质量比为5:1。
进一步的，所述环氧树脂为环氧树脂E44。
进一步的，所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚。
进一步的，所述催化剂为过硫酸铵。
进一步的，所述表面异氰酸酯化的凹凸棒土制备方法为：
(1)将海藻酸钠按15g：350mL的比例溶于质量分数为50%的乙醇溶液中，搅拌制得改性溶液；
(2)将凹凸棒土按150g：500mL的比例与步骤（1）制得的改性溶液混合，加热至88℃，保温20min，然后在800W功率下超声处理10min，再进行过滤，在250℃下干燥40min，制得海藻酸钠改性凹凸棒土；
(3)将步骤（2）中制得的海藻酸钠改性凹凸棒土置于真空容器中，然后加入其质量4倍的二甲苯，混合均匀后加入其质量10%的异佛尔酮二异氰酸酯，缓慢升温至120℃后反应2h，反应结束后，冷却至室温，过滤，在250℃下干燥30min，得到表面异氰酸酯化的凹凸棒土。
进一步的，所述凹凸棒土中可交换钙离子量为10.2mmol/100g，可交换镁离子量为5.8mmol/100g。
进一步的，所述凹凸棒土粒度为1250目。
进一步的，所述水为去离子水。
本发明中=涂料利用GB/T9754-2007检测60°光泽达到35个光泽单位以上，利用GB/T9754-1998划格法附着力达到0级，按GB/T1732-1993冲击试验检测结果达到46kg•cm左右。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明通过非离子型表面活性剂与辛基异噻唑啉酮和表面异氰酸酯化的凹凸棒土的协同作用，能够有效的提高涂料表面耐磨性，本发明通过对凹凸棒土进行表面异氰酸酯化处理添加到涂料体系中，异氰酸酯化的凹凸棒土粒子在涂料体系中，其表面能够吸附大量涂料分子，同时经过非离子型表面活性剂的分散作用，能够使得表面异氰酸酯化的凹凸棒土与涂料分子之间形成网络结构，表面表面异氰酸酯化的凹凸棒土在网络结构中充当物理交联点，通过辛基异噻唑啉酮的促进作用，能够一定程度上提高网络体系的稳定性，通过以此形成的交联网络结构，能够起到均匀承担载荷的作用，当涂膜表面受到应力时，可通过交联点将应力传递到其它网络上，使得应力分散，使得应力分布大大均匀化，从而减轻了局部区域所受到的摩擦应力，从而能够显著的减轻磨损。
具体实施方式
实施例1
一种具有良好耐磨性的涂料，按重量份计由以下成分制成：四甲基二硅氧烷6、丙烯酸10、催化剂0.01、环氧树脂100、双丙酮丙烯酰胺0.5、甘油10、非离子型表面活性剂2、辛基异噻唑啉酮1、金红石型钛白粉0.8、表面异氰酸酯化的凹凸棒土10、聚醋酸乙烯酯5、聚乙烯蜡0.1、硫酸锌0.3、羧甲基纤维素0.3、水80；所述非离子型表面活性剂与辛基异噻唑啉酮质量比为2:1；所述表面异氰酸酯化的凹凸棒土与非离子型表面活性剂的质量比为5:1。
进一步的，所述环氧树脂为环氧树脂E44。
进一步的，所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚。
进一步的，所述催化剂为过硫酸铵。
进一步的，所述表面异氰酸酯化的凹凸棒土制备方法为：
(1)将海藻酸钠按15g：350mL的比例溶于质量分数为50%的乙醇溶液中，搅拌制得改性溶液；
(2)将凹凸棒土按150g：500mL的比例与步骤（1）制得的改性溶液混合，加热至88℃，保温20min，然后在800W功率下超声处理10min，再进行过滤，在250℃下干燥40min，制得海藻酸钠改性凹凸棒土；
(3)将步骤（2）中制得的海藻酸钠改性凹凸棒土置于真空容器中，然后加入其质量4倍的二甲苯，混合均匀后加入其质量10%的异佛尔酮二异氰酸酯，缓慢升温至120℃后反应2h，反应结束后，冷却至室温，过滤，在250℃下干燥30min，得到表面异氰酸酯化的凹凸棒土。
进一步的，所述凹凸棒土中可交换钙离子量为10.2mmol/100g，可交换镁离子量为5.8mmol/100g。
进一步的，所述凹凸棒土粒度为1250目。
进一步的，所述水为去离子水。
实施例2
一种具有良好耐磨性的涂料，按重量份计由以下成分制成：四甲基二硅氧烷8、丙烯酸15、催化剂0.03、环氧树脂120、双丙酮丙烯酰胺0.8、甘油15、非离子型表面活性剂4、辛基异噻唑啉酮2、金红石型钛白粉1、表面异氰酸酯化的凹凸棒土20、聚醋酸乙烯酯7、聚乙烯蜡0.2、硫酸锌0.4、羧甲基纤维素0.6、水90；所述非离子型表面活性剂与辛基异噻唑啉酮质量比为2:1；所述表面异氰酸酯化的凹凸棒土与非离子型表面活性剂的质量比为5:1。
进一步的，所述环氧树脂为环氧树脂E44。
进一步的，所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚。
进一步的，所述催化剂为过硫酸铵。
进一步的，所述表面异氰酸酯化的凹凸棒土制备方法为：
(1)将海藻酸钠按15g：350mL的比例溶于质量分数为50%的乙醇溶液中，搅拌制得改性溶液；
(2)将凹凸棒土按150g：500mL的比例与步骤（1）制得的改性溶液混合，加热至88℃，保温20min，然后在800W功率下超声处理10min，再进行过滤，在250℃下干燥40min，制得海藻酸钠改性凹凸棒土；
(3)将步骤（2）中制得的海藻酸钠改性凹凸棒土置于真空容器中，然后加入其质量4倍的二甲苯，混合均匀后加入其质量10%的异佛尔酮二异氰酸酯，缓慢升温至120℃后反应2h，反应结束后，冷却至室温，过滤，在250℃下干燥30min，得到表面异氰酸酯化的凹凸棒土。
进一步的，所述凹凸棒土中可交换钙离子量为10.2mmol/100g，可交换镁离子量为5.8mmol/100g。
进一步的，所述凹凸棒土粒度为1250目。
进一步的，所述水为去离子水。
实施例3
一种具有良好耐磨性的涂料，按重量份计由以下成分制成：四甲基二硅氧烷7、丙烯酸12、催化剂0.02、环氧树脂115、双丙酮丙烯酰胺0.6、甘油12、非离子型表面活性剂3、辛基异噻唑啉酮1.5、金红石型钛白粉0.9、表面异氰酸酯化的凹凸棒土15、聚醋酸乙烯酯6、聚乙烯蜡0.15、硫酸锌0.35、羧甲基纤维素0.4、水85；所述非离子型表面活性剂与辛基异噻唑啉酮质量比为2:1；所述表面异氰酸酯化的凹凸棒土与非离子型表面活性剂的质量比为5:1。
进一步的，所述环氧树脂为环氧树脂E44。
进一步的，所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚。
进一步的，所述催化剂为过硫酸铵。
进一步的，所述表面异氰酸酯化的凹凸棒土制备方法为：
(1)将海藻酸钠按15g：350mL的比例溶于质量分数为50%的乙醇溶液中，搅拌制得改性溶液；
(2)将凹凸棒土按150g：500mL的比例与步骤（1）制得的改性溶液混合，加热至88℃，保温20min，然后在800W功率下超声处理10min，再进行过滤，在250℃下干燥40min，制得海藻酸钠改性凹凸棒土；
(3)将步骤（2）中制得的海藻酸钠改性凹凸棒土置于真空容器中，然后加入其质量4倍的二甲苯，混合均匀后加入其质量10%的异佛尔酮二异氰酸酯，缓慢升温至120℃后反应2h，反应结束后，冷却至室温，过滤，在250℃下干燥30min，得到表面异氰酸酯化的凹凸棒土。
进一步的，所述凹凸棒土中可交换钙离子量为10.2mmol/100g，可交换镁离子量为5.8mmol/100g。
进一步的，所述凹凸棒土粒度为1250目。
进一步的，所述水为去离子水。
对比例1：与实施例1区别仅在于不添加非离子型表面活性剂。
对比例2：与实施例1区别仅在于将表面异氰酸酯化的凹凸棒土替换为普通凹凸棒土。
试验：
将实施例与对比例涂料均匀涂覆到玻璃板上，在相同温度下进行干燥，涂层厚度为0.2mm，然后按照 GB/T9286 -1998、GB/T1732 -93国标的规定,测试涂层的耐磨性和附着力：
表1
| 磨损失重g | 附着力/级 | |
| 实施例1 | 0.025 | 1 |
| 实施例2 | 0.025 | 1 |
| 实施例3 | 0.026 | 1 |
| 对比例1 | 0.037 | 3 |
| 对比例2 | 0.049 | 2 |
由表1可以看出，本发明制备的涂料耐磨性与附着力优异，不添加非离子型表面活性剂会一定程度上降低涂膜耐磨性；
冲击性能测试标准为GB/T1843-2008；
表2
| 冲击强度（KJ/㎡） | |
| 实施例1 | 42.1 |
| 实施例2 | 42.5 |
| 实施例3 | 41.8 |
| 对比例1 | 40.6 |
| 对比例2 | 34.2 |
由表2可以看出，非离子型表面活性剂的添加对涂膜冲击强度影响不大，对凹凸棒土进行表面异氰酸酯化处理，能够大幅度的提高涂膜的冲击强度。
Claims (8)
1.一种具有良好耐磨性的涂料，其特征在于，按重量份计由以下成分制成：四甲基二硅氧烷6-8、丙烯酸10-15、催化剂0.01-0.03、环氧树脂100-120、双丙酮丙烯酰胺0.5-0.8、甘油10-15、非离子型表面活性剂2-4、辛基异噻唑啉酮1-2、金红石型钛白粉0.8-1、表面异氰酸酯化的凹凸棒土10-20、聚醋酸乙烯酯5-7、聚乙烯蜡0.1-0.2、硫酸锌0.3-0.4、羧甲基纤维素0.3-0.6、水80-90；所述非离子型表面活性剂与辛基异噻唑啉酮质量比为2:1；所述表面异氰酸酯化的凹凸棒土与非离子型表面活性剂的质量比为5:1。
2.如权利要求1所述的一种具有良好耐磨性的涂料，其特征在于，所述环氧树脂为环氧树脂E44。
3.如权利要求1所述的一种具有良好耐磨性的涂料，其特征在于，所述非离子型表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚。
4.如权利要求1所述的一种具有良好耐磨性的涂料，其特征在于，所述催化剂为过硫酸铵。
5.如权利要求1所述的一种具有良好耐磨性的涂料，其特征在于，所述表面异氰酸酯化的凹凸棒土制备方法为：
(1)将海藻酸钠按15g：350mL的比例溶于质量分数为50%的乙醇溶液中，搅拌制得改性溶液；
(2)将凹凸棒土按150g：500mL的比例与步骤（1）制得的改性溶液混合，加热至88℃，保温20min，然后在800W功率下超声处理10min，再进行过滤，在250℃下干燥40min，制得海藻酸钠改性凹凸棒土；
(3)将步骤（2）中制得的海藻酸钠改性凹凸棒土置于真空容器中，然后加入其质量4倍的二甲苯，混合均匀后加入其质量10%的异佛尔酮二异氰酸酯，缓慢升温至120℃后反应2h，反应结束后，冷却至室温，过滤，在250℃下干燥30min，得到表面异氰酸酯化的凹凸棒土。
6.如权利要求5所述的一种具有良好耐磨性的涂料，其特征在于，所述凹凸棒土中可交换钙离子量为10.2mmol/100g，可交换镁离子量为5.8mmol/100g。
7.如权利要求5所述的一种具有良好耐磨性的涂料，其特征在于，所述凹凸棒土粒度为1250目。
8.如权利要求1所述的一种具有良好耐磨性的涂料，其特征在于，所述水为去离子水。
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