CN110079203B - 一种耐水性聚氨酯涂层材料的制备及应用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化学工程中改性聚氨酯的领域，涉及一种耐水性聚氨酯涂层材料的制备及应用方法，制备时先加入聚氨酯、稀释剂和固化剂，将聚氨酯溶解在稀释剂中，配制成聚氨酯溶液；再加入马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物，得到聚氨酯涂料溶液。聚氨酯涂料溶液中，马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯的衍生物浓度为30％～70％，酸值为50‑215mg/gKOH。应用时将配制后的聚氨酯涂料溶液通过刷涂的方式，涂覆在基体表面。涂层在35℃条件下，30分钟可以表干，2天可以完全干燥。本发明在改善了涂层吸水性的同时，其耐蚀性、硬度和附着力也有所提高。

Description

一种耐水性聚氨酯涂层材料的制备及应用方法
技术领域
本发明涉及化学工程中改性聚氨酯的技术领域，以及涉及有机合成反应的制备方法。
背景技术
聚氨酯涂料有着优异的耐磨性和耐油性，其附着力强、低温固化性能优越，且具有高装饰性、性能多样性和可调性，可广泛用于金属防腐防护及装饰领域。但其有毒、有异味、易燃、易造成空气污染等缺点，而且其耐水性相对环氧树脂等较差而限制其应用，因此，人们通过不同方法改性聚氨酯，改善聚氨酯的综合性能。
例如公开号CN108676481A中提出将豆类粉碎成浆料加入聚氨酯涂料中，使得涂料的耐水性，力学性能、涂层硬度方面得到改善，延长了聚氨酯涂料的使用寿命。公开号CN103015187A在聚氨酯中加入一种有机硅改性剂，改善了涂层的柔软性，耐高低温性能，防水和耐刮擦性等。公开号CN108084397A通过加入一种侧氨基聚硅氧烷，提高了涂层防水耐湿性，力学性能也有所提高。公开号CN106634514A在聚氨酯中加入一种空心氧化铝陶瓷微球，得到的复合涂层具有环保轻质、高强度、高硬度、高透波、低热导、低红外发射率、优异耐磨性和耐候性等特点。
本发明通过马来酸酐化聚丁二烯及其衍生物对聚氨酯进行改性，制得的复合材料，在涂层的耐蚀、吸水性、硬度方面都得到有效的提高。同时，本发明成本低，制备过程简单，易投入到工业中使用，而且应用前景良好。
发明内容
本发明为了改善聚氨酯本身吸水性较差的缺点，提出了马来酸酐聚丁二烯及其衍生物改性聚氨酯复合材料的制备方法。
一种耐水性聚氨酯涂层材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
(1)配制聚氨酯溶液，在容器中加入聚氨酯和稀释剂，聚氨酯和稀释剂的比例为(2.5-3.5):1；
(2)配制固化剂溶液，在容器中加入固化剂和稀释剂，固化剂和稀释剂的比例为1:(1-1.5)；
(3)将步骤(2)所述固化剂溶液加入到步骤(1)所述的聚氨酯溶液中得到加入固化剂后的聚氨酯溶液；
(4)配制马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物溶液，在容器中加入马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物并加入稀释剂得到马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物溶液，马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物溶液中马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物和稀释剂的比例为(0.1-1.1)：1；
(5)将步骤(4)所述马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物溶液加入到步骤(3)所述加入固化剂后的聚氨酯溶液的溶液当中，最终得到涂层材料。涂层材料中马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯的衍生物浓度为30％～70％，酸值为50-215mg/gKOH。
进一步地，所述马来酸酐聚丁二烯衍生物包括单胺化的马来酸酐聚丁二烯和完全胺化的马来酸酐聚丁二烯。
进一步地，所述单胺化马来酸酐聚丁二烯的制备方法是：以马来酸酐聚丁二烯与含有两个以上氨基的有机胺，以质量比为20：3反应，得到单胺化马来酸酐聚丁二烯溶液，洗涤数次，然后抽滤，得到粘稠的单胺化马来酸酐聚丁二烯。
进一步地，所述完全胺化马来酸酐聚丁二烯的制备方法是：马来酸酐聚丁二烯与含有两个以上氨基的有机胺，以质量比为10：3反应，得到完全胺化的马来酸酐聚丁二烯溶液，洗涤数次，然后抽滤，得到粘稠的完全胺化的马来酸酐聚丁二烯。
进一步地，所述有机胺包括：硫脲，乙二氨，丙二氨，丁二氨，己二氨，二乙烯三氨，三乙烯四胺等。
进一步地，所述聚氨酯的为主要成分为异氰酸酯，稀释剂为苯类或酮类稀释剂。苯类包括甲苯、二甲苯等，酮类包括丙酮、丁酮等。
一种如上所述耐水性聚氨酯涂层材料的应用方法，其特征在于将配制后的涂层材料通过喷涂或刷涂等方式，涂覆在基体表面。涂层在35℃条件下，30分钟可以表干，2天可以完全干燥。
本发明在改善了涂层吸水性的同时，其耐蚀性、硬度和附着力也有所提高。
具体实施方式
为进一步说明本发明，下面结合具体实施的例子对本发明做进一步详细的描述。
实施例一：
取14.5g聚氨酯主要成分为异氰酸酯于烧杯中，加入5g稀释剂溶解并搅拌均匀。取2g固化剂于烧杯中，加入2.5g稀释剂溶解并搅拌均匀。将固化剂溶液滴加到异氰酸酯中，充分搅拌10分钟。取0.15g马来酸酐聚丁二烯并加入1.5g稀释剂溶解，然后滴加到异氰酸酯溶液中，搅拌20分钟。将液体刷涂在碳钢上，室温放置2天，得到厚度为20微米的涂层。涂层硬度为4H，吸水率为0.94％，在3.5％的NaCl溶液中浸泡5天，阻抗值为105，耐盐雾实验时间可达792小时。
实施例二：
取14.5g聚氨酯主要成分为异氰酸酯于烧杯中，加入5g稀释剂溶解并搅拌均匀。取2g固化剂于烧杯中，加入2.5g稀释剂溶解并搅拌均匀。将固化剂溶液滴加到异氰酸酯中，充分搅拌10分钟。取1.6g马来酸酐聚丁二烯并加入1.5g稀释剂溶解，然后滴加到异氰酸酯溶液中，搅拌20分钟。将液体刷涂在碳钢上，室温放置2天，得到厚度为20微米的涂层。涂层硬度为4H，吸水率为1.51％，在3.5％的NaCl溶液中浸泡5天，阻抗值为104，耐盐雾实验时间可达720小时。
实施例三：
取14.5g聚氨酯主要成分为异氰酸酯于烧杯中，加入5g稀释剂溶解并搅拌均匀。取2g固化剂于烧杯中，加入2.5g稀释剂溶解并搅拌均匀。将固化剂溶液滴加到异氰酸酯中，充分搅拌10分钟。取0.15g单胺化马来酸酐聚丁二烯并加入1.5g稀释剂溶解，然后滴加到异氰酸酯溶液中，搅拌20分钟。将液体刷涂在碳钢上，室温放置2天，得到厚度为20微米的涂层。涂层硬度为4H，吸水率为1.42％，在3.5％的NaCl溶液中浸泡5天，阻抗值为106，耐盐雾实验时间可达816小时。
实施例四：
取14.5g聚氨酯主要成分为异氰酸酯于烧杯中，加入5g稀释剂溶解并搅拌均匀。取2g固化剂于烧杯中，加入2.5g稀释剂溶解并搅拌均匀。将固化剂溶液滴加到异氰酸酯中，充分搅拌10分钟。取1.6g单胺化马来酸酐聚丁二烯并加入1.5g稀释剂溶解，然后滴加到异氰酸酯溶液中，搅拌20分钟。将液体刷涂在碳钢上，室温放置2天，得到厚度为20微米的涂层。涂层硬度为4H，吸水率为0.96％，在3.5％的NaCl溶液中浸泡5天，阻抗值为106，耐盐雾实验时间可达792小时。
实施例五：
取14.5g聚氨酯主要成分为异氰酸酯于烧杯中，加入5g稀释剂溶解并搅拌均匀。取2g固化剂于烧杯中，加入2.5g稀释剂溶解并搅拌均匀。将固化剂溶液滴加到异氰酸酯中，充分搅拌10分钟。取0.15g完全胺化的马来酸酐聚丁二烯并加入1.5g稀释剂溶解，然后滴加到异氰酸酯溶液中，搅拌20分钟。将液体刷涂在碳钢上，室温放置2天，得到厚度为20微米的涂层。涂层硬度为4H，吸水率为1.25％，在3.5％的NaCl溶液中浸泡5天，阻抗值为103，耐盐雾实验时间为480小时。
实施例六：
取14.5g聚氨酯主要成分为异氰酸酯于烧杯中，加入5g稀释剂溶解并搅拌均匀。取2g固化剂于烧杯中，加入2.5g稀释剂溶解并搅拌均匀。将固化剂溶液滴加到聚氨酯中，充分搅拌10分钟。取1.6g完全胺化的马来酸酐聚丁二烯并加入1.5g稀释剂溶解，然后滴加到异氰酸酯溶液中，搅拌20分钟。将液体刷涂在碳钢上，室温放置2天，得到厚度为20微米的涂层。涂层硬度为4H，吸水率为1.19％，在3.5％的NaCl溶液中浸泡5天，阻抗值为103，耐盐雾实验时间为552小时。

Claims (6)

1.一种耐水性聚氨酯涂层材料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
（1）配制聚氨酯溶液，在容器中加入聚氨酯和稀释剂，聚氨酯和稀释剂的质量比例为（2.5-3.5）:1；
（2）配制固化剂溶液，在容器中加入固化剂和稀释剂，固化剂和稀释剂的质量比例为1:（1-1.5）；
（3）将步骤（2）所述固化剂溶液加入到步骤（1）所述的聚氨酯溶液中得到加入固化剂后的聚氨酯溶液；
（4）配制马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物溶液，在容器中加入马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物并加入稀释剂得到马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物溶液，马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物溶液中马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物和稀释剂的质量比例为（0.1-1.1）：1；
（5）将步骤（4）所述马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯衍生物溶液加入到步骤（3）所述加入固化剂后的聚氨酯溶液的溶液当中，最终得到涂层材料；涂层材料中马来酸酐聚丁二烯或马来酸酐聚丁二烯的衍生物浓度为30%～70%，酸值为50-215mg/gKOH；
所述马来酸酐聚丁二烯衍生物包括单胺化的马来酸酐聚丁二烯，完全胺化的马来酸酐聚丁二烯；
所述聚氨酯的为主要成分为异氰酸酯，稀释剂为苯类或酮类稀释剂。
2.如权利要求1耐水性聚氨酯涂层材料的制备方法，其特征在于所述单胺化马来酸酐聚丁二烯的制备方法是：以马来酸酐聚丁二烯与含有两个以上氨基的有机胺，以质量比为20：3反应，得到单胺化马来酸酐聚丁二烯溶液，洗涤数次，然后抽滤，得到粘稠的单胺化马来酸酐聚丁二烯。
3.如权利要求1所述耐水性聚氨酯涂层材料的制备方法，其特征在于所述完全胺化马来酸酐聚丁二烯的制备方法是：马来酸酐聚丁二烯与含有两个以上氨基的有机胺，以质量比为10：3反应，得到完全胺化的马来酸酐聚丁二烯溶液，洗涤数次，然后抽滤，得到粘稠的完全胺化的马来酸酐聚丁二烯。
4.如权利要求2或3所述耐水性聚氨酯涂层材料的制备方法，其特征在于所述有机胺为：硫脲，乙二氨，丙二氨，丁二氨，己二氨，二乙烯三氨，三乙烯四胺。
5.如权利要求1所述耐水性聚氨酯涂层材料的制备方法，其特征在于所述苯类为甲苯、二甲苯，酮类为丙酮、丁酮。
6.一种如权利要求1所述耐水性聚氨酯涂层材料的应用方法，其特征在于将配制后的涂层材料通过喷涂或刷涂的方式，涂覆在基体表面；涂层在35℃条件下，30分钟可以表干，2天可以完全干燥。
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