CN108822709A - 一种水性聚氨酯抗氧化涂料及其制作方法 - Google Patents

一种水性聚氨酯抗氧化涂料及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性聚氨酯抗氧化涂料及其制作方法，包括以下重量份数的原料：水性聚氨酯树脂62‑73份、水溶性酚醛树脂35‑48份、改性氧化锆7‑14份、纳米碳酸钙20‑35份、促进剂CZ 3.5‑4.0份、表面活性剂8‑11份、阻燃剂4‑6份、二甲基硅油2‑4份、壳聚糖5‑7份和去离子水30‑35份；本发明的抗氧化涂料采用水性聚氨酯和水溶性酚醛树脂为主料，具有优异的耐水、耐热、阻燃和抗氧化性能，附着力高，干燥速度快；本发明涂料形成的涂层的耐晒性能更好，不易变色，耐久性好；通过对填料氧化锆改性处理，提高涂料分子填充度，提高了水性聚氨酯的硬度和附着力，显著提高本发明涂料的拉伸强度、硬度、韧性。

Description

一种水性聚氨酯抗氧化涂料及其制作方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性聚氨酯抗氧化涂料及其制作方法。
背景技术
涂料是一种具有保护功能又有美化物体的产品，人们生活当中处处可见，它广泛应用在建筑、钢铁制品、木器等各个方面，已经成为当今社会不可或缺的产品；在大量使用的涂料和油漆当中，由于产品的质量与性价比的不同，也暴露出许多问题，例如很多产品在使用不长时间就出现粉化、脱落、变色的现象，使其应有的保护功能大大降低，丧失了对物体及物品的装饰作用，美观的效果和使用寿命都不长，极大的浪费了资源。
水性聚氨酯以水作为分散介质，具有环保无毒、难燃烧等优势，并且可以通过改变软硬段种类与比例来调节树脂材料的综合性能，水性聚氨酯以优异的粘结能力，出色的耐温变性能，优良的耐低温性能，良好的生物相容性以及环保无毒的特性而被广泛应用在多个领域，水性聚氨酯尽管分子链化学结构与溶剂型聚氨酯相同，但是与溶剂型聚氨酯相比，在性能方面仍然存在一些缺陷，限制了其应用。
发明内容
为了有效提供涂料的性能，本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯抗氧化涂料及其制作方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
水性聚氨酯抗氧化涂料，包括以下重量份数的原料：水性聚氨酯树脂62-73份、水溶性酚醛树脂35-48份、改性氧化锆7-14份、纳米碳酸钙20-35份、促进剂CZ 3.5-4.0份、表面活性剂8-11份、阻燃剂4-6份、二甲基硅油2-4份、壳聚糖5-7份和去离子水30-35份；
所述的改性氧化锆的制法如下：
（1）称取氧化锆，研磨粉碎，过80-120目筛，然后放入质量分数为2-4%的盐酸溶液中浸泡处理25-30min，再将其放入质量分数为3-5%的氢氧化钠溶液中浸泡处理40-45min，最后取出冲洗至中性，备用；
（2）将上述步骤（1）经过酸、碱洗后的氧化锆粉末放入改性处理液中，水浴升温至53℃-58℃，浸泡处理40-60min后取出备用；
（3）将步骤（2）取出后的氧化锆粉末放入75℃-85℃干燥室内进行干燥处理，直至干燥至氧化锆的水含量不大于4%，即得改性氧化锆。
所述改性处理液的原料为纳米碳粉12%-15%、三聚氰胺5%-9%、柠檬酸三乙酯12%-15%、聚乙烯醇40%-60%、月桂醇聚氧乙烯醚余量；制备方法为：先将纳米碳粉倒入聚乙烯醇中，充分处理15-20min后，再向其中加入三聚氰胺、柠檬酸三乙酯、月桂醇聚氧乙烯醚，加热至55-60℃，不断搅拌处理30-40min混合均匀即可。
水性聚氨酯抗氧化涂料的制作方法，具体包括以下内容：
（1）先将去离子水加入高速搅拌器的干净不锈钢容器，升温水温至48℃-55℃，然后向其中依次缓慢加入水性聚氨酯树脂、水溶性酚醛树脂，启动搅拌器，搅拌速度控制在1000-1200r/min，分散10-15min，确保其分散均布；
（2）按重量份促进剂CZ、表面活性剂、阻燃剂、二甲基硅油和壳聚糖，依次加入搅拌机中，混合搅拌30-40分钟，得到助剂混合液；搅拌速度控制在700-900r/min；
（3）将步骤（2）助剂混合液缓慢加入步骤（1）不锈钢容器中，搅拌混合15-20分钟，搅拌速度控制在300-400 r/min，最后加入改性氧化锆、纳米碳酸钙，混合分散1.0-1.5h，即得。
所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素钠、吐温80中一种或多种；所述的阻燃剂三氧化锑、氢氧化铝、硼酸锌中一种或多种。
所述的步骤（3）混合分散后进行超声处理，所述超声处理的条件为：超声波频率为45-60KHz，超声波功率为0.5-0.8kw/kg，超声时间20-30min。
所述的水性聚氨酯抗氧化涂料可制作成粉末型涂料、液态型涂料。
在上述技术方案中，本发明以改性氧化锆为填料，氧化锆依次通过研磨粉碎、酸、碱洗，以及改性处理液的浸泡，在氧化锆粉末表面形成一层保护膜，一方面形成的膜可以提高涂料的耐酸碱性，降低涂料的腐蚀程度；另一方面，形成的膜可以阻碍环境中的氧气、水分进入涂料中与金属材料进行氧化反应，从而提高了涂料的抗氧化性，大大延长了本发明的使用寿命和保存时间。
本发明的抗氧化涂料采用水性聚氨酯和水溶性酚醛树脂为主料，具有优异的耐水、耐热、阻燃和抗氧化性能，附着力高，干燥速度快；本发明涂料形成的涂层的耐晒性能更好，不易变色，耐久性好；通过对填料氧化锆改性处理，提高涂料分子填充度，提高了水性聚氨酯的硬度和附着力，显著提高本发明涂料的拉伸强度、硬度、韧性。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：水性聚氨酯抗氧化涂料，包括以下重量（斤）的原料：水性聚氨酯树脂66、水溶性酚醛树脂39、改性氧化锆12、纳米碳酸钙28、促进剂CZ 3.8、十二烷基苯磺酸钠10、氢氧化铝5、二甲基硅油3、壳聚糖6和去离子水32。
水性聚氨酯抗氧化涂料的制作方法，具体包括以下内容：
（1）先将去离子水加入高速搅拌器的干净不锈钢容器，升温水温至48℃-55℃，然后向其中依次缓慢加入水性聚氨酯树脂、水溶性酚醛树脂，启动搅拌器，搅拌速度控制在1000-1200r/min，分散10-15min，确保其分散均布；
（2）按重量份促进剂CZ、表面活性剂、阻燃剂、二甲基硅油和壳聚糖，依次加入搅拌机中，混合搅拌30-40分钟，得到助剂混合液；搅拌速度控制在700-900r/min；
（3）将步骤（2）助剂混合液缓慢加入步骤（1）不锈钢容器中，搅拌混合15-20分钟，搅拌速度控制在300-400 r/min，最后加入改性氧化锆、纳米碳酸钙，混合分散1.5h，然后进行超声处理，所述超声处理的条件为：超声波频率为50KHz，超声波功率为0.6kw/kg，超声时间25min，即得。
所述的改性氧化锆的制法如下：
（1）称取氧化锆，研磨粉碎，过100目筛，然后放入质量分数为3%的盐酸溶液中浸泡处理25min，再将其放入质量分数为4%的氢氧化钠溶液中浸泡处理45min，最后取出冲洗至中性，备用；
（2）将上述步骤（1）经过酸、碱洗后的氧化锆粉末放入改性处理液中，水浴升温至55℃，浸泡处理50min后取出备用；
（3）将步骤（2）取出后的氧化锆粉末放入80℃干燥室内进行干燥处理，直至干燥至氧化锆的水含量不大于4%，即得改性氧化锆。
所述改性处理液的原料为纳米碳粉13%、三聚氰胺6%、柠檬酸三乙酯13%、聚乙烯醇50%、月桂醇聚氧乙烯醚余量；制备方法为：先将纳米碳粉倒入聚乙烯醇中，充分处理15-20min后，再向其中加入三聚氰胺、柠檬酸三乙酯、月桂醇聚氧乙烯醚，加热至58℃，不断搅拌处理35min混合均匀即可。
实施例2：水性聚氨酯抗氧化涂料，包括以下重量（斤）的原料：水性聚氨酯树脂63、水溶性酚醛树脂35、改性氧化锆8、纳米碳酸钙22、促进剂CZ 3.5、羧甲基纤维素钠9、三氧化锑4、二甲基硅油2、壳聚糖5.5和去离子水30，制作方法如同实施例1。
实施例3：水性聚氨酯抗氧化涂料，包括以下重量（斤）的原料：水性聚氨酯树脂68、水溶性酚醛树脂42、改性氧化锆10、纳米碳酸钙31、促进剂CZ 3.6、吐温80 10.5、硼酸锌4.5、二甲基硅油4、壳聚糖6.5和去离子水33，制作方法如同实施例1。
实施例4：水性聚氨酯抗氧化涂料，包括以下重量（斤）的原料：水性聚氨酯树脂70、水溶性酚醛树脂47、改性氧化锆13、纳米碳酸钙35、促进剂CZ 4.0、羧甲基纤维素钠11、硼酸锌6、二甲基硅油4、壳聚糖7和去离子水35，制作方法如同实施例1。

Claims (7)

1.一种水性聚氨酯抗氧化涂料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：水性聚氨酯树脂62-73份、水溶性酚醛树脂35-48份、改性氧化锆7-14份、纳米碳酸钙20-35份、促进剂CZ3.5-4.0份、表面活性剂8-11份、阻燃剂4-6份、二甲基硅油2-4份、壳聚糖5-7份和去离子水30-35份；
所述的改性氧化锆的制法如下：
（1）称取氧化锆，研磨粉碎，过80-120目筛，然后放入质量分数为2-4%的盐酸溶液中浸泡处理25-30min，再将其放入质量分数为3-5%的氢氧化钠溶液中浸泡处理40-45min，最后取出冲洗至中性，备用；
（2）将上述步骤（1）经过酸、碱洗后的氧化锆粉末放入改性处理液中，水浴升温至53℃-58℃，浸泡处理40-60min后取出备用；
（3）将步骤（2）取出后的氧化锆粉末放入75℃-85℃干燥室内进行干燥处理，直至干燥至氧化锆的水含量不大于4%，即得改性氧化锆。
2.根据权利要求1所述的水性聚氨酯抗氧化涂料，其特征在于，所述改性处理液的原料为纳米碳粉12%-15%、三聚氰胺5%-9%、柠檬酸三乙酯12%-15%、聚乙烯醇40%-60%、月桂醇聚氧乙烯醚余量；制备方法为：先将纳米碳粉倒入聚乙烯醇中，充分处理15-20min后，再向其中加入三聚氰胺、柠檬酸三乙酯、月桂醇聚氧乙烯醚，加热至55-60℃，不断搅拌处理30-40min混合均匀即可。
3.根据权利要求1所述的水性聚氨酯抗氧化涂料，其特征在于，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、羧甲基纤维素钠、吐温80中一种或多种。
4.根据权利要求1所述的水性聚氨酯抗氧化涂料，其特征在于，所述的阻燃剂三氧化锑、氢氧化铝、硼酸锌中一种或多种。
5.一种如权利要求1所述的水性聚氨酯抗氧化涂料的制作方法，其特征在于，具体包括以下内容：
（1）先将去离子水加入高速搅拌器的干净不锈钢容器，升温水温至48℃-55℃，然后向其中依次缓慢加入水性聚氨酯树脂、水溶性酚醛树脂，启动搅拌器，搅拌速度控制在1000-1200r/min，分散10-15min，确保其分散均布；
（2）按重量份促进剂CZ、表面活性剂、阻燃剂、二甲基硅油和壳聚糖，依次加入搅拌机中，混合搅拌30-40分钟，得到助剂混合液；搅拌速度控制在700-900r/min；
（3）将步骤（2）助剂混合液缓慢加入步骤（1）不锈钢容器中，搅拌混合15-20分钟，搅拌速度控制在300-400 r/min，最后加入改性氧化锆、纳米碳酸钙，混合分散1.0-1.5h，即得。
6.根据权利要求5所述的水性聚氨酯抗氧化涂料的制作方法，其特征在于，所述的步骤（3）混合分散后进行超声处理，所述超声处理的条件为：超声波频率为45-60KHz，超声波功率为0.5-0.8kw/kg，超声时间20-30min。
7.根据权利要求1所述的水性聚氨酯抗氧化涂料，其特征在于，所述的水性聚氨酯抗氧化涂料可制作成粉末型涂料、液态型涂料。
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