CN109456686A - 一种氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法 - Google Patents

一种氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧化铝‑聚氨酯复合涂层的制备方法，包括：(1)向纳米氧化铝中加入一定量的去离子水，在40～60r/min的转速下球磨2～3h，得到氧化铝悬浮液；(2)向上述氧化铝悬浮液中加入一定量的聚氨酯和固化剂，混合均匀，球磨2～3h，得到氧化铝‑聚氨酯悬浮液；(3)将上述氧化铝‑聚氨酯悬浮液均匀涂抹在圆形载玻片上，用旋涂机进行旋涂，获得厚度均匀的氧化铝‑聚氨酯湿膜；(4)将所得氧化铝‑聚氨酯湿膜置于40～80℃的真空烘箱中，干燥1～2h，得到氧化铝‑聚氨酯复合涂层。本发明中制得的氧化铝‑聚氨酯复合涂层具有较好的拉伸性能，通过加入纳米氧化铝使得该复合涂层具有优良的耐磨性和耐候性。

Description

一种氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法。
背景技术
近年来，能源消耗问题越发严峻，人们对节能减排材料的需求日益增加。兼具隔热耐磨性能的多功能涂层可有效降低涂层表面及内部温度，延长设备寿命，对节能降耗有十分重要的意义。多功能涂层由成膜物质和功能性填料构成。成膜物质多由树脂构成，传统溶剂型树脂包含大量可挥发有机化合物，危害环境且耐水性较差，极大地限制了其应用。氧化铝片、钛白粉、二氧化硅、氧化锌等功能性填料在一定程度上增强了涂层的强度、硬度、耐磨、等力学性能并赋予涂层隔热、抗菌等特性。但其密度高、均匀性差等缺点限制了涂层轻质化的应用与发展。
现有技术中公开的氧化铝改性丙烯酸树脂型粉末涂料的制备方法中，该涂料具有优异附着力、耐候性、耐腐蚀性，但该方法以实心氧化铝为功能性填料，所得涂层密度较大且生产工艺过程复杂，不易控制。另外，现有技术中公开的涂料以水性丙烯酸酯乳液与水性环氧树脂乳液复合作为有机成膜物，纳米氢氧化铝、陶瓷空心微珠、二氧化钛等为无机填料制备出性能优异的隔热防火涂料。但是，所得涂料在受热环境下会分解生成H2O，形成气孔，加速涂层力学性能失效，而且使得该涂层的拉伸性能较差。
为此，有必要针对上述问题，提出一种氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法，包括：
(1)向纳米氧化铝中加入一定量的去离子水，在40～60r/min的转速下球磨2～3h，得到氧化铝悬浮液；
(2)向上述氧化铝悬浮液中加入一定量的聚氨酯和固化剂，混合均匀，球磨2～3h，得到氧化铝-聚氨酯悬浮液；
(3)将上述氧化铝-聚氨酯悬浮液均匀涂抹在圆形载玻片上，用旋涂机进行旋涂，获得厚度均匀的氧化铝-聚氨酯湿膜；
(4)将所得氧化铝-聚氨酯湿膜置于40～80℃的真空烘箱中，干燥1～2h，得到氧化铝-聚氨酯复合涂层。
优选的，步骤(1)中，所述纳米氧化铝的制备方法包括：1)将有机醇铝溶于醇溶剂中，制成醇铝相A；2)将催化剂、水和醇溶剂加入醇铝相A，在50～85℃回流2～5h水解反应，得到溶胶；3)干燥得到水合氧化铝粉末，在空气气氛下，以2.4～2.9℃/min的速度匀速升温至转相温度700～920℃，然后保温0.5～4h，产物冷却至室温，得到纳米氧化铝。
优选的，步骤(2)中，所述聚氨酯和所述固化剂的质量之比为2～6:1。
优选的，所述氧化铝-聚氨酯复合涂层中，所述氧化铝的质量分数为1.0～10.0％。
优选的，所述氧化铝-聚氨酯复合涂层中，所述氧化铝的质量分数为1.0～5.0％。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中制得的氧化铝-聚氨酯复合涂层具有较好的拉伸性能，通过加入纳米氧化铝使得该复合涂层具有优良的耐磨性和耐候性。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法，包括：
(1)向纳米氧化铝中加入一定量的去离子水，在40～60r/min的转速下球磨2～3h，得到氧化铝悬浮液；
(2)向上述氧化铝悬浮液中加入一定量的聚氨酯和固化剂，混合均匀，球磨2～3h，得到氧化铝-聚氨酯悬浮液；
(3)将上述氧化铝-聚氨酯悬浮液均匀涂抹在圆形载玻片上，用旋涂机进行旋涂，获得厚度均匀的氧化铝-聚氨酯湿膜；
(4)将所得氧化铝-聚氨酯湿膜置于40～80℃的真空烘箱中，干燥1～2h，得到氧化铝-聚氨酯复合涂层。
上述步骤(2)中，所述聚氨酯和所述固化剂的质量之比为2～6:1，优选的，所述聚氨酯和所述固化剂的质量之比为4:1。
根据上述方法所制得的氧化铝-聚氨酯复合涂层中，所述氧化铝的质量分数为1.0～10.0％，优选的，所述氧化铝的质量分数为1.0～5.0％，进一步优选的，所述氧化铝的质量分数为2.0％。
在一实施例中，所述纳米氧化铝的制备方法包括：
1)将异丙醇铝溶于异丙醇溶剂中，制成异丙醇铝相A，其中，异丙醇铝相中异丙醇铝和异丙醇溶剂的摩尔比为1:3；
2)将催化剂、水和异丙醇溶剂加入异丙醇铝相A，在70℃回流3h水解反应，得到溶胶；
3)干燥得到水合氧化铝粉末，在空气气氛下，以2.5℃/min的速度匀速升温至转相温度800℃，然后保温2.5h，产物冷却至室温，得到纳米氧化铝。
实施例
1、制备纳米氧化铝
1)将有机醇铝溶于醇溶剂中，制成醇铝相A；
2)将催化剂、水和醇溶剂加入醇铝相A，在50～85℃回流2～5h水解反应，得到溶胶；
3)干燥得到水合氧化铝粉末，在空气气氛下，以2.4～2.9℃/min的速度匀速升温至转相温度700～920℃，然后保温0.5～4h，产物冷却至室温，得到纳米氧化铝。
2、制备氧化铝-聚氨酯复合涂层
(1)向上述制得的纳米氧化铝中加入一定量的去离子水，在50r/min的转速下球磨2.5h，得到氧化铝悬浮液；
(2)向上述氧化铝悬浮液中加入质量之比为4:1的聚氨酯和固化剂，混合均匀，球磨2.5h，得到氧化铝-聚氨酯悬浮液；
(3)将上述氧化铝-聚氨酯悬浮液均匀涂抹在圆形载玻片上，用旋涂机进行旋涂，获得厚度均匀的氧化铝-聚氨酯湿膜；
(4)将所得氧化铝-聚氨酯湿膜置于60℃的真空烘箱中，干燥1.5h，得到氧化铝-聚氨酯复合涂层。
根据上述实施例中所制得的氧化铝-聚氨酯复合涂层中，所述氧化铝的质量分数为2.0％。
采用WDT-20微机控制电子万能试验机对本发明中的复合涂层进行拉伸试验，当复合涂层中的纳米氧化铝的质量分数为2.0％时，该复合涂层的拉伸性能最佳；另外，通过加入纳米氧化铝使得该复合涂层具有优良的耐磨性和耐候性。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (5)

1.一种氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法，其特征在于，包括：
(1)向纳米氧化铝中加入一定量的去离子水，在40～60r/min的转速下球磨2～3h，得到氧化铝悬浮液；
(2)向上述氧化铝悬浮液中加入一定量的聚氨酯和固化剂，混合均匀，球磨2～3h，得到氧化铝-聚氨酯悬浮液；
(3)将上述氧化铝-聚氨酯悬浮液均匀涂抹在圆形载玻片上，用旋涂机进行旋涂，获得厚度均匀的氧化铝-聚氨酯湿膜；
(4)将所得氧化铝-聚氨酯湿膜置于40～80℃的真空烘箱中，干燥1～2h，得到氧化铝-聚氨酯复合涂层。
2.根据权利要求1所述的氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述纳米氧化铝的制备方法包括：1)将有机醇铝溶于醇溶剂中，制成醇铝相A；2)将催化剂、水和醇溶剂加入醇铝相A，在50～85℃回流2～5h水解反应，得到溶胶；3)干燥得到水合氧化铝粉末，在空气气氛下，以2.4～2.9℃/min的速度匀速升温至转相温度700～920℃，然后保温0.5～4h，产物冷却至室温，得到纳米氧化铝。
3.根据权利要求1所述的氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚氨酯和所述固化剂的质量之比为2～6:1。
4.根据权利要求1所述的氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法，其特征在于，所述氧化铝-聚氨酯复合涂层中，所述氧化铝的质量分数为1.0～10.0％。
5.根据权利要求4所述的氧化铝-聚氨酯复合涂层的制备方法，其特征在于，所述氧化铝-聚氨酯复合涂层中，所述氧化铝的质量分数为1.0～5.0％。
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