CN108795268A - 一种氮化硼改性聚氨酯涂料 - Google Patents

一种氮化硼改性聚氨酯涂料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种氮化硼改性聚氨酯涂料,包括以下组份,各组分以及各组分的质量份数为:包含羟基的主剂30~45份、异氰酸酯固化剂7~23份、纳米填料8~15份、耐磨填料5~10份、抗腐蚀填料10~20份、防沉剂0.5~1份、流平剂1~2份、分散剂0.5~1.5份、无水二甲苯10~25份;其中所述抗腐蚀填料为二氧化硅包覆六方氮化硼,所述六方氮化硼粉体粒度为0.5‑2.0μm,用于包覆的二氧化硅层厚度为3~10nm。所述氮化硼改性聚氨酯涂料通过纳米氮化硼粉体的改性作用,解决现有的聚氨酯涂料中耐腐蚀性差的缺陷,从而达到增强涂料抗腐蚀性的目的。

Description

一种氮化硼改性聚氨酯涂料
技术领域
[0001]本发明涉及一种改性低温固化涂料及其制造方法,具体涉及一种氮化硼改性聚氨 醋料,属于新型涂料技术领域。
背景技术
[0002]聚氨酯涂料由于其固化后的涂膜具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性、耐温 性能及弹性等优点,在国防、建筑、化工、防腐、电气绝缘、木器涂料等各方面得到了广泛的 应用。然而,单一的聚氨酯涂料在耐水性、光泽、硬度等方面还不够理想,可以通过改性使聚 氨酯获得更加优异的综合性能。目前,为提高聚氨酯涂料的耐磨、耐腐蚀及硬度方面的性 能,主要是通过添加耐磨、耐腐蚀及硬度性能的添加剂来获得。六方氮化硼具有抗化学侵蚀 性质,不被无机酸和水侵蚀,而且其摩擦系数很低、高温稳定性很好、耐热震性很好、强度很 高、导热系数很高、膨胀系数较低、电阻率很大、耐腐蚀、可透微波或透红外线等特点,是新 型涂料的良好的添加剂。
[0003]中国发明专利《CN201711162591.2—种用于水性聚氨酯涂料的耐磨增强剂》中公 开了一种用于水性聚氨酯涂料的耐磨增强剂,该耐磨增强剂由组分I、组分n和组分m以5: 4:1的重量比混合而成。所述组分n中包含有改性氮化硼。组分n中的氮化硼本身作为固体 润滑剂使用,而且具有很高的强度,在改性后其表面活性能大大降低,使改性氮化硼能够稳 定的分布在水性聚氨酯中,从而大大提高了水性聚氨酯涂层的强度和耐摩擦性能。
[0004]《氮化硼改性树脂的研宄进展;郑森森,赵永克等;中国粉体工业;2015NO 5》中公 开了BN在聚氨酯(PU)中的应用,并具体提到了Kiho等将聚氨酯丙烯酸酯(PUA)与BN共混制 备的复合材料用作太阳能密封剂。将PUA涂覆BN制得了 PUA-BN复合材料,并发现其界面性得 到了明显改善,表面改性的填料呈现的分散性和亲和性都有增强。Luhua等人把不同含量的 BNNT填料填充PU制备出了 HJ/BNNT复合材料。实验结果显示,该复合材料与纯PU相比起压缩 模量有所变化。
[0005]然而,目前本领域中并未有将六方氮化硼用于聚氨酯涂料中以提高聚氨酯涂料的 耐腐蚀性的相关报道。
发明内容
[0006]本发明提供了 一种氮化硼改性聚氨酯涂料,通过纳米氮化硼粉体的改性作用,解 决现有的聚氨酯涂料中耐腐蚀性差的缺陷,从而达到增强涂料抗腐蚀性的目的。
[0007]实现本发明上述目的所采用的技术方案为:
[0008] —种氮化硼改性聚氨酯涂料,包括以下组份,各组分以及各组分的质量份数为:包 含羟基的主剂30〜45份、异氰酸酯固化剂7〜23份、纳米填料8〜15份、耐磨填料5〜10份、抗 腐蚀填料10〜20份、防沉剂〇•5〜1份、流平剂1〜2份、分散剂〇.5〜1.5份、无水二甲苯10〜 25份;其中所述抗腐蚀填料为二氧化硅包覆六方氮化硼,所述六方氮化硼粉体粒度为0.5-2. Own,用于包覆的二氧化硅层厚度为3〜10nm。 L〇0〇9」所述的二氧化硅包覆六方氮化硼是采用以下方法所制备的:
[0010]称取六方氮化硼于烧杯中,向烧杯中加入无水乙醇及乙酸进行表面活化,将烧杯 放置于水浴锅加热;然后向烧杯内缓慢加入正硅酸乙酯后,再加入氨水使二氧化硅析出,gp 得到二氧化硅包覆六方氮化硼。
[0011]所述的主剂为羟基丙烯酸树脂,所述的异氰酸酯固化剂为3,5,5-三甲基-2-环已 烯-1-酮,轻基丙烯酸树脂通过分子链中的-0H键与3,5,5-三甲基-2-环己烯-卜酮中的-NCO 官能团反应,形成固化的网络结构。
[0012]所述的纳米填料由滑石粉和钛白粉组成,其粒度范围为丨5nm〜丨0wn。
[0013] 所述的耐磨填料为粒径2〇〇〜500nm的纳米碳化硅晶须。
[0014] 所述的防沉剂为粒径2〜50nm的介孔二氧化硅。
[0015]所述的流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体溶液。
[0016]所述的分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。
[0017]与现有技术相比,本发明具有以下优点:1、本发明中采用二氧化硅包覆六方氮化 硼作为抗腐蚀填料,由于六方氮化硼的晶体结构具有类似石墨的层状结构,呈现松散、润 滑、易吸潮、质轻等特点,并且与一般金属(铁、铜、铝、铅等)、稀土金属、贵金属、半导体材料 (锗、硅、砷化钾)、玻璃、熔盐(水晶石、氟化物、炉渣)、无机酸碱不反应。六方氮化硼的存在 能有效参与涂层的阻隔和钝化效应,能延长腐蚀介质的扩散路径,有效阻隔水分子,氧气以 及腐蚀离子的渗入,延缓基底腐蚀。因此能够显著提高了涂料的耐磨性、耐候性、耐海水性 及耐盐雾性,可用于在船舶等高耐腐蚀性的领域。2、本发明改性方法简单、调控方便,不存 在任何不可控制的影响因素。
具体实施方式
[0018] 下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明,但是本发明的保护范围并不局 限于以下实施例。
[0019] 本发明以下实施例中所使用的二氧化硅包覆六方氮化硼材料采用以下方法制备: 称取200g六方氮化硼于烧杯中,向烧杯中加入500mL无水乙醇及30mL乙酸,于40°C水浴锅; 称取4.0g的正硅酸乙酯(TEOS)于上述烧杯中,水浴加热、超声,通过微型滴管向其加入 160mL氨水,搅拌24h,烘干成粉体,得到二氧化硅包覆六方氮化硼。所述六方氮化硼粉体粒 度为0.5-2. Own,用于包覆的二氧化硅层厚度为3〜10nm。
[0020] 实施例1
[0021]本实施例所提供的一种氮化硼改性聚氨酯涂料,包括如下重量份数的组分:主剂 羟基丙烯酸树脂(帝斯曼UracronCY472) 30份、固化剂3,5,5-三甲基-2-环已烯-1-酮7份、纳 米填料滑石粉4份和钛白粉4份、耐磨填料纳米碳化硅晶须5份、抗腐蚀填料二氧化硅包覆六 方氮化硼10份、防沉剂介孔二氧化硅0.5份、流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体溶液 (BYK333) 1份、分散剂含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液(M0K-5032) 0.5份、溶剂 为无水二甲苯1〇份。
[0022] 本实施例中所制得的氮化硼改性聚氨酯涂料,耐酸碱性按HG2-1144_78标准,经检 测,其耐化学腐蚀性能优良,涂层完整,无气泡,无脱落。
[0023] 实施例2
[0024] —种氮化硼改性聚氨酯涂料,包括如下重量份数的组分:主剂羟基丙烯酸树脂(帝 斯曼UraCr〇nCY472)45份、固化剂3,5,5-三甲基-2-环己烯-1-酮23份、纳米填料滑石粉8份 和钛白粉7份^、耐磨填料纳米碳化硅晶须10份、抗腐蚀填料二氧化硅包覆六方氮化硼2〇份、 防沉剂介孔二氧化硅1份、流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体溶液(BYK333) 2份、分散 剂含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液(MOK-5〇32)丨_5份、溶剂为无水二甲苯25份。
[0025]本实施例中所制得的氮化硼改性聚氨酯涂料,经检测,其耐腐蚀性能^良涂层完 整,无气泡,无脱落。 ’卜
[0026] 实施例3
[0027] —种氮化硼改性聚氨酯涂料,包括如下重量份数的组分:主剂羟基丙烯酸树脂(帝 斯曼UracronCY472) 35份、固化剂3,5,5-三甲基-2-环已烯-1-酮18份、纳米填料滑石粉3份 和钛白粉7份、耐磨填料纳米碳化硅晶须8份、抗腐蚀填料二氧化硅包覆六方氮化硼16份、防 沉剂介孔二氧化硅0.8份、流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷共聚体溶液(BYK333) 1 2份、分 散剂含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液(M〇K_5〇32) 1.1份、溶剂为无水二甲苯18 份。
[0028]本实施例中所制得的氮化硼改性聚氨酯涂料,经检测,其耐腐蚀性能优良,涂层完 整,无气泡,无脱落。

Claims (8)

1. 一种氮化硼改性聚氨酯涂料,其特征在于包括以下组份,各组分以及各组分的质量 份数为:包含羟基的主剂30〜45份、异氰酸酯固化剂7〜23份、纳米填料8〜I5份、耐磨填料5 〜10份、抗腐蚀填料10〜20份、防沉剂0.5〜1份、流平剂1〜2份、分散剂0.5〜1.5份、无水二 甲苯10〜25份;其中所述抗腐蚀填料为二氧化硅包覆六方氮化硼,所述六方氮化硼粉体粒 度为0.5-2. Own,用于包覆的二氧化桂层厚度为3〜10nm。
2. 根据权利要求1所述的氮化硼改性聚氨酯涂料,其特征在于:所述的二氧化硅包覆六 方氮化硼是采用以下方法所制备的: 称取六方氮化硼于烧杯中,向烧杯中加入无水乙醇及乙酸进行表面活化,将烧杯放置 于水浴锅加热;然后向烧杯内缓慢加入正硅酸乙酯后,再加入氨水使二氧化硅析出,即得到 二氧化硅包覆六方氮化硼。
3. 根据权利要求1所述的氮化硼改性聚氨酯涂料,其特征在于:所述的主剂为羟基丙烯 酸树脂,所述的异氰酸酯固化剂为3,5,5_三甲基-2-环已烯-1-酮,羟基丙烯酸树脂通过分 子链中的-OH键与3,5,5_三甲基-2-环己烯-1-酮中的-NCO官能团反应,形成固化的网络结 构。
4. 根据权利要求1所述的氮化硼改性聚氨酯涂料,其特征在于:所述的纳米填料由滑石 粉和铁白粉组成,其粒度范围为15nm〜1 Own。
5. 根据权利要求1所述的氮化硼改性聚氨酯涂料,其特征在于:所述的耐磨填料为粒径 200〜500nm的纳米碳化娃晶须。
6. 根据权利要求1所述的氮化硼改性聚氨酯涂料,其特征在于:所述的防沉剂为粒径2 〜5〇nm的介孔二氧化硅。
7. 根据权利要求1所述的氮化硼改性聚氨酯涂料,其特征在于:所述的流平剂为聚醚改 性聚二甲基硅氧烷共聚体溶液。
8. 根据权利要求1所述的氮化硼改性聚氨酯涂料,其特征在于:所述的分散剂为含颜料 亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。
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