CN109486395A - 一种超耐磨聚氨酯面漆及其制备方法 - Google Patents

一种超耐磨聚氨酯面漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超耐磨聚氨酯面漆及其制备方法，涉及涂漆技术领域。其技术要点是：包括A组分和B组分，所述A组分包括如下重量份数的组分：聚氨酯树脂：48～60份；纳米石英砂：3～6份；有机溶剂：20～40份；异氰酸酯：0.1～1.2份；三乙胺：0.1～0.6份；聚酯多元醇：4～12份；稀释剂：3～11份；分散剂：0.1～1份；消泡剂：0.1～0.6份；流平剂：0.2～0.6份；防沉剂：0.1～1份；所述B组分包括聚氨酯固化剂，所述A组分与B组分之间的重量比为5:1，采用本发明配方生产的聚氨酯面漆具有分散细温度和耐磨性高的优点。

Description

一种超耐磨聚氨酯面漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂漆技术领域，更具体地说，它涉及一种超耐磨聚氨酯面漆及其制备方法。
背景技术
聚氨酯面漆是以合成树脂为基料，着色颜料，固化剂组成的双组分聚氨酯防腐面漆。聚氨酯面漆具有良好的耐化学品性和耐水性，形成的漆膜坚韧，光泽好，广泛应用于地坪和汽车表面等。当聚氨酯面漆应用于交通繁忙的地坪区域时，需要有良好的耐磨性，否则极易被轮胎和鞋跟等划伤。
石英砂具有高强度、高硬度和抗磨损等特点，其作为无机填料与树脂基料混合，可以显著提高聚氨酯面漆的耐磨损性。但是石英砂直接填充到树脂基料中时，一些石英砂随机聚合到一起，而不是平均分散在树脂基料中，使聚氨酯面漆的性能大大降低。现有技术中，一般对石英砂进行改性处理，但是效果不是很好，因为采用小分子偶联剂对石英砂进行处理后，接枝的分子链较短，改性石英砂与树脂基料之间的相容性和界面作用力依然不是很高，改性石英砂不能够均匀稳定分散在基体中。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种超耐磨聚氨酯面漆，通过在纳米石英砂表面接枝具有较强分子间作用力的氨基甲酸酯结构，对纳米石英砂进行接枝改性处理，使得改性石英砂与聚氨酯树脂之间相容性和界面作用力增强，使得制成的聚氨酯面漆具有分散稳定和超耐磨的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种超耐磨聚氨酯面漆，包括A组分和B组分，所述A组分包括如下重量份数的组分：
聚氨酯树脂：48～60份；
纳米石英砂：3～6份；
有机溶剂：20～40份；
异氰酸酯：0.1～1.2份；
三乙胺：0.1～0.6份；
聚酯多元醇：4～12份；
稀释剂：3～11份；
分散剂：0.1～1份；
消泡剂：0.1～0.6份；
流平剂：0.2～0.6份；
防沉剂：0.1～1份；
所述B组分包括聚氨酯固化剂，所述A组分与B组分之间的重量比为5:1。
通过采用上述技术方案，石英砂的莫氏硬度可达到7，将其加入到聚氨酯面漆中可大幅度提升面漆的耐磨性和硬度，但是石英砂不易均散在聚氨酯基体中，可通过在石英砂表面接枝氨基甲酸结构，其为一种大分子链，具有憎水亲油的特点，改性后的石英砂加入到聚氨酯基体中后，两者之间相容性和界面作用力较强，形成的聚氨酯面漆较为均匀和稳定，制成的产品就有较好的抗划伤和耐磨性。
进一步优选为，所述有机溶剂为醋酸丁酯或醋酸仲丁酯。
通过采用上述技术方案，有机溶剂提供纳米石英砂和其他原料的反应环境，使得正常且快速进行。
进一步优选为，所述异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，异氰酸酯和醇反应可生成具有较强分子间作用力的氨基甲酸酯，然后在加热的条件下，这种氨基甲酸酯可接枝在纳米石英砂表面，制备分散稳定的改性石英砂。
进一步优选为，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇、聚乙二醇或聚己内酯二醇中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，聚酯多元醇上的醇可与异氰酸酯反应，然后生成具有较强分子间作用力的氨基甲酸酯，然后在加热的条件下，这种氨基甲酸酯可接枝在纳米石英砂表面，制备分散稳定的改性石英砂。
进一步优选为，所述聚酯多元醇的平均分子量为2000～4000。
进一步优选为，所述超耐磨聚氨酯面漆中还包括重量份数为0.8～1.2份的蜡粉。
通过采用上述技术方案，蜡粉为外观白色粉状的超细改性微粉化PE蜡，其平均粒径在5μm左右，添加到树脂基体中，能够提供及极佳的抗刮伤效果以及耐磨性。
本发明的目的二在于提供一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，采用该方法制备的超耐磨聚氨酯面漆，耐磨性好，抗划伤，且本制备方法环保无排放，步骤简洁。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，改性石英砂制备：将纳米石英砂、有机溶剂和异氰酸酯加入到反应釜中，搅拌混合均匀，于温度60～95℃下继续搅拌0.5～2h，然后加入三乙胺和聚酯多元醇并继续搅拌2～4h，反应完成后冷却至室温，得到改性石英砂；
步骤二，A组分制备；将相应重量份数的聚氨酯树脂和稀释剂投入反应釜中，利用高速分散机进行分散搅拌，转速控制在280～350r/min，搅拌均匀后，加入改性石英砂、分散剂、消泡剂、流平剂，继续搅拌15～20min，然后加入防沉剂，转速提高至580～650r/min，继续搅拌20～25min；
步骤三，将步骤二中得到混合物投入卧式研磨机中进行研磨，温度保持在60℃以下，压力为0.8～1.2MPa/M3，研磨1～2h，出料，得到组分A；
步骤四，将组分A和组分B混合并搅拌均匀，即得到超耐磨聚氨酯漆。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)改性石英砂采用纳米级石英砂，然后在其表面接枝氨基甲酸酯结构，这种大分子链不仅作用力强，而且其与聚氨酯分子均为聚氨酯系列，相容性较高，界面作用力强，混合后，分散效果好，不易沉降，产品能够充分发挥石英砂的超耐磨特点；
(2)采用本发明中的制备方法来制备超耐磨聚氨酯面漆，不仅工艺简便，而且环保无污染。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种超耐磨聚氨酯面漆，各组分及其相应的重量份数如表1所示，并通过如下步骤制备获得：
步骤一，改性石英砂制备：将纳米石英砂、醋酸丁酯和二苯甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，搅拌混合均匀，于温度60℃下继续搅拌1h，然后加入三乙胺和聚碳酸酯二醇并继续搅拌2h，反应完成后冷却至室温，得到改性石英砂；
步骤二，A组分制备；将相应重量份数的聚氨酯树脂和稀释剂投入反应釜中，利用高速分散机进行分散搅拌，转速控制在280r/min，搅拌均匀后，加入改性石英砂、分散剂、消泡剂、流平剂，继续搅拌15min，然后加入防沉剂，转速提高至580r/min，继续搅拌20min；
步骤三，将步骤二中得到混合物投入卧式研磨机中进行研磨，温度保持在50℃，压力为1MPa/M3，研磨1h，出料，得到组分A；
步骤四，将组分A和组分B混合并搅拌均匀，即得到超耐磨聚氨酯漆。
其中稀释剂为稀释剂PMA，分散剂为分散剂9250，消泡剂为消泡剂6800，流平剂为流平剂BYK333，防沉剂为防沉剂LS1036，组分B为聚氨酯固化剂且组分A与组分B的重量份数比为5:1。
实施例2-8：一种超耐磨聚氨酯面漆，与实施例1的不同之处在于，各组分及其相应的重量份数如表1所示。
表1实施例1-8中各组分及其重量份数
实施例9：一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤二中，A组分制备；将相应重量份数的聚氨酯树脂和稀释剂投入反应釜中，利用高速分散机进行分散搅拌，转速控制在280r/min，搅拌均匀后，加入改性石英砂、分散剂、消泡剂、流平剂，继续搅拌15min，然后加入蜡粉和防沉剂，转速提高至580r/min，继续搅拌20min，其中蜡粉重量份数为0.8份。
实施例10：一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤二中，A组分制备；将相应重量份数的聚氨酯树脂和稀释剂投入反应釜中，利用高速分散机进行分散搅拌，转速控制在280r/min，搅拌均匀后，加入改性石英砂、分散剂、消泡剂、流平剂，继续搅拌15min，然后加入蜡粉和防沉剂，转速提高至580r/min，继续搅拌20min，其中蜡粉重量份数为1.2份。
实施例11：一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，改性石英砂制备：将纳米石英砂、醋酸仲丁酯和二苯甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，搅拌混合均匀，于温度60℃下继续搅拌1h，然后加入三乙胺和聚碳酸酯二醇并继续搅拌2h，反应完成后冷却至室温，得到改性石英砂，其中醋酸仲丁酯的重量份数为20份。
实施例12：一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，改性石英砂制备：将纳米石英砂、醋酸仲丁酯和二苯甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，搅拌混合均匀，于温度60℃下继续搅拌1h，然后加入三乙胺和聚碳酸酯二醇并继续搅拌2h，反应完成后冷却至室温，得到改性石英砂，其中醋酸仲丁酯的重量份数为40份。
实施例13：一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，改性石英砂制备：将纳米石英砂、醋酸丁酯、二苯甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯加入到反应釜中，搅拌混合均匀，于温度60℃下继续搅拌1h，然后加入三乙胺和聚碳酸酯二醇并继续搅拌2h，反应完成后冷却至室温，得到改性石英砂，其中二苯甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯的重量份数分别为0.05份和0.05份。
实施例14：一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，改性石英砂制备：将纳米石英砂、醋酸丁酯和二苯甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，搅拌混合均匀，于温度60℃下继续搅拌1h，然后加入三乙胺、聚碳酸酯二醇和聚乙二醇并继续搅拌2h，反应完成后冷却至室温，得到改性石英砂，其中聚碳酸酯二醇和聚乙二醇的重量份数分别为2份和2份。
对比例1：一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，改性石英砂制备：将纳米石英砂和醋酸丁酯加入到反应釜中，搅拌混合均匀，于温度60℃下继续搅拌1h，然后加入三乙胺和聚碳酸酯二醇并继续搅拌2h，反应完成后冷却至室温，得到改性石英砂。
对比例2：一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，改性石英砂制备：将纳米石英砂、醋酸丁酯和二苯甲烷二异氰酸酯加入到反应釜中，搅拌混合均匀，于温度60℃下继续搅拌3h，反应完成后冷却至室温，得到改性石英砂。
对比例3：一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，与实施例1的不同之处在于，步骤一中，改性石英砂制备：将纳米石英砂和醋酸丁酯加入到反应釜中，搅拌混合均匀，于温度60℃下继续搅拌3h，反应完成后冷却至室温，得到改性石英砂。
耐磨性测试
安装国家标准《GB/T 1768-2006》测试实施例中1-17和对比例1-3中各产品耐磨性，并将测试结果计入表格2中。由测试结果可知，在聚氨酯树脂的基料中添加改性处理后的纳米石英砂，使得制成的产品耐磨性大大提高。
表2实施例1-17和对比例1-3的测试结果
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种超耐磨聚氨酯面漆，包括A组分和B组分，其特征在于，所述A组分包括如下重量份数的组分：
聚氨酯树脂：48～60份；
纳米石英砂：3～6份；
有机溶剂：20～40份；
异氰酸酯：0.1～1.2份；
三乙胺：0.1～0.6份；
聚酯多元醇：4～12份；
稀释剂：3～11份；
分散剂：0.1～1份；
消泡剂：0.1～0.6份；
流平剂：0.2～0.6份；
防沉剂：0.1～1份；
所述B组分包括聚氨酯固化剂，所述A组分与B组分之间的重量比为5:1。
2.根据权利要求1所述的超耐磨聚氨酯面漆，其特征在于，所述有机溶剂为醋酸丁酯或醋酸仲丁酯。
3.根据权利要求1所述的超耐磨聚氨酯面漆，其特征在于，所述异氰酸酯为二苯甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的超耐磨聚氨酯面漆，其特征在于，所述聚酯多元醇为聚碳酸酯二醇、聚乙二醇或聚己内酯二醇中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的超耐磨聚氨酯面漆，其特征在于，所述聚酯多元醇的平均分子量为2000～4000。
6.根据权利要求1所述的超耐磨聚氨酯面漆，其特征在于，所述超耐磨聚氨酯面漆中还包括重量份数为0.8～1.2份的蜡粉。
7.一种超耐磨聚氨酯面漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，改性石英砂制备：将纳米石英砂、有机溶剂和异氰酸酯加入到反应釜中，搅拌混合均匀，于温度60～95℃下继续搅拌0.5～2h，然后加入三乙胺和聚酯多元醇并继续搅拌2～4h，反应完成后冷却至室温，得到改性石英砂；
步骤二，A组分制备；将相应重量份数的聚氨酯树脂和稀释剂投入反应釜中，利用高速分散机进行分散搅拌，转速控制在280～350r/min，搅拌均匀后，加入改性石英砂、分散剂、消泡剂、流平剂，继续搅拌15～20min，然后加入防沉剂，转速提高至580～650r/min，继续搅拌20～25min；
步骤三，将步骤二中得到混合物投入卧式研磨机中进行研磨，温度保持在60℃以下，压力为0.8～1.2MPa/M3，研磨1～2h，出料，得到组分A；
步骤四，将组分A和组分B混合并搅拌均匀，即得到超耐磨聚氨酯漆。
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