CN112430424A - 一种防滑耐磨聚氨酯甲板漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种防滑耐磨聚氨酯甲板漆及其制备方法。所述防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其包括甲组分和乙组分，所述甲组分中包括了防滑耐磨填料，所述甲组分中还包括树脂基体A和树脂基体B；所述树脂基体A为羟基丙烯酸树脂，所述树脂基体B为聚酯多元醇树脂和/或聚醚多元醇树脂；所述乙组分包括异氰酸酯固化剂。所述防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其涂层的柔韧、冲击、附着力等力学性能优异，并有优异的防滑耐磨性能以及耐腐蚀耐老化性能，能承受重物冲击以及昼夜温差和季节更替，能有效提高使用寿命，减少维护维修成本。且其体系相容性好，制备方法简单，适用于大面积施工。

Description

一种防滑耐磨聚氨酯甲板漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种防滑耐磨聚氨酯甲板漆及其制备方法。

背景技术

甲板涂料作为一种区别于普通涂料的特殊产品，其除了需要优异的防腐，附着力外，由于甲板漆处于恶劣的海洋环境中，长久的遭受昼夜温差，季节性变化，导致热胀冷缩，还需要具备良好的弹性及柔韧性；其次，由于甲板上人员活动和机械作业频繁，且船舶行使过程中会产生颠簸，为防止涂层磨损和人员摔伤，还需要具有优异的防滑性和耐磨性。

在甲板漆的研发中，如何提高防滑性能和耐磨性能一直是研究的重点。提高耐磨防滑性的途径主要有两种：其一是，添加粒径为200目左右或者200目以下的大粒径硬质耐磨防滑填料，但是往往由于大粒径的防滑填料粒径大，带来了施工不便，且由于粒径大，防滑填料与树脂基体的结合力不强，容易发生脱落，防滑性能不长久，且防滑填料加入过多会造成柔韧冲击的下降；且大粒径的防滑填料与漆料混合一起易沉淀，采用喷涂则易堵枪，需进行人工刷涂或辊涂，不适用于大面积施工。其二是，添加树脂颗粒，但是，由于这种树脂硬颗粒表面较圆，涂覆甲板后形成的凹凸涂层表面虽能减少磨耗，但也大大减小了接触面而显得更滑，防滑性能不佳。且树脂颗粒为软质颗粒，其耐磨效果不如添加硬质防滑填料。且树脂颗粒和涂料的相容性不好，会发生分层现象，易引起界面孔隙，从而影响耐腐蚀性。

申请号为CN103122211A，公开日为20150617的中国专利公开了一种辊涂型高耐久性多功能飞行甲板防滑涂料，涂料的组成包括环氧改性有机硅树脂，增韧弹性树脂，热反射颜料，金属氧化物，碳化硅，金属铝粒，固化剂和溶剂。其所用的碳化硅粒径分别为15-20目和30-40目的碳化硅颗粒混合而成，金属铝粒的粒径为30-40目，由于防滑颗粒粒径太大，不能喷涂施工，需要辊涂施工，其应用受限。

申请号为CN201711082303，公开日为20180130的中国专利公开了一种用于船舰甲板新型耐摩擦防滑涂料及其制备方法，由以下组分按质量分数组成：环氧树脂30-45份，钛白粉10-15份，防滑填料10-20份，金属锌片10-15份，铝粉1-3份，润湿分散剂0.2-1份，消泡剂0.2-0.5份，膨润土5-10份，滑石粉10-15份，高岭土5-10份，稀释剂0.2-0.5份，乳化剂0.5-1份，偶联剂0.2-0.5份，环氧树脂：EP固化剂＝5:1.5-2，无水乙醇60-90份，防滑填料为粒径170目的氧化铝和二氧化钛粉状混合物，所用膨润土为1000目，所用滑石粉为3000目，其中防滑填料颗粒粒径过大，不利于喷涂施工，且摩擦系数不大，耐磨性能未指出。

申请号为CN201110313370，公开日为20120620的中国专利公开了一种新型甲板防滑涂料及其制备方法，乳液30-45份，成膜助剂2-5份，钛白粉15-25份，填料5-20份，润湿分散剂0.2-1.0份，防滑剂5-15份，消泡剂0.1-0.5份，防老剂0.5-1.0份，增稠剂0.5-2.0份，防腐防霉剂0.5-1.0份，水10-25份，其中防滑剂为有机化合物防滑剂废旧橡胶颗粒和聚氨酯颗粒中的一种或两种，粒度范围为120-200目，其防滑剂颗粒粒径较大，且橡胶颗粒，聚氨酯颗粒与体系相容性不好。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种防滑耐磨聚氨酯甲板漆及其制备方法，通过填料与树脂的设计，解决现有甲板漆所制得的涂层防滑性能及耐磨性能不足，且其相容性不好，不能适用于大面积施工的问题。

本发明提供一种防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其包括甲组分和乙组分，所述甲组分中包括了防滑耐磨填料，所述甲组分中还包括树脂基体A和树脂基体B；所述树脂基体A为羟基丙烯酸树脂，所述树脂基体B为聚酯多元醇树脂和/或聚醚多元醇树脂；所述乙组分包括异氰酸酯固化剂；

在上述方案的基础上，进一步地，所述甲组分中，按照重量份数比，包括了15～30份树脂基体A，15～25份树脂基体B，0.5～1.2份分散剂，0.5～1.0份消泡剂，10～15份溶剂，25～35份颜填料，0.3～0.8份触变剂；所述乙组分中，按照重量份数比，包括了70～90份异氰酸酯固化剂和10～30份溶剂。

在上述方案的基础上，进一步地，所述甲组分与所述乙组分的质量比为：6:1～7:1。

在上述方案的基础上，进一步地，所述羟基丙烯酸树脂的固含量为60％～80％，羟基含量为2.0％～4.5％。

在上述方案的基础上，进一步地，所述树脂基体B的玻璃化转变温度≤20℃，固含量为60％～80％，羟基含量为2.0％～4.5％。

在上述方案的基础上，进一步地，所述防滑耐磨填料为改性后的二氧化硅，三氧化二铝或碳化硅无机粒子中的一种或多种，其粒径为800～1250目；所述改性后的二氧化硅，三氧化二铝或碳化硅无机粒子，由二氧化硅、三氧化二铝或碳化硅无机粒子于丙烯酸，氢氧化钠，去离子水组成的溶液中分散，并与N-羟甲基丙烯酰胺，N’N-亚甲基双丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯的混合溶液以及过硫酸钾水溶液反应制得。

所采用的N-羟甲基丙烯酰胺提供羟基基团与异氰酸酯固化剂交联，增加了与树脂基体的结合性和相容性，所采用的N’N-亚甲基双丙烯酰胺能让防滑耐磨填料表面包覆的聚合物形成交联，与甲基丙烯酸甲酯协同提高防滑耐磨填料表面包覆聚合物的硬度，提高防滑耐磨性能。

在上述方案的基础上，进一步地，所述颜填料为钛白粉、滑石粉、沉淀硫酸钡、重晶石粉、云母粉、绢云母粉、重钙、高岭土及硅灰石粉中的一种或多种，其粒径为800～1250目。

在上述方案的基础上，进一步地，所述分散剂为带有酸性基团的聚酯类化合物，其固体含量≥50％，酸值50～60mgKOH/g；如BYK110，BYK-220S，BYK-163等；

所述消泡剂为有机硅类消泡剂，如BYK公司的BYK-530、BYK-066N、EFKA-2022、EFKA-2040以及Defom 6800和优卡化学的272s等；

所述溶剂为二甲苯、丙酮、醋酸丁酯以及丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种；

所述触变剂为膨润土型增稠剂、聚酰胺蜡以及气相二氧化硅中的一种或几种。

本发明还提供一种上述的防滑耐磨聚氨酯甲板漆的制备方法，包括以下步骤：S1:将树脂基体A、树脂基体B、分散剂、消泡剂于溶剂中分散均匀，得混合物M；S2:在S1中得到的混合物M中加入颜填料，防滑耐磨填料及触变剂，分散均匀，即得到甲组分；S3:将固化剂及溶剂混合分散均匀，即得到乙组分；

在上述方案的基础上，进一步地，所述S1中分散条件为在1000rpm的转速下，分散10min；所述S2中混合条件为在1500～2000rpm的转速下，砂磨分散60～120min；所述S3中分散条件为1000rpm的转速下，分散10～30min。

本发明提供的防滑耐磨聚氨酯甲板漆，与现有的技术相比，具有以下技术原理和有益效果：

(1)本发明通过羟基丙烯酸树脂和聚酯多元醇或聚醚多元醇复合，制备出具有一定弹性的聚氨酯甲板漆，所制备的漆膜中羟基丙烯酸树脂与聚酯多元醇或聚醚多元醇相容性良好，且羟基丙烯酸树脂，聚酯多元醇或聚醚多元醇，及改性后的防滑耐磨填料均与固化剂形成交联互穿网络，避免了防滑耐磨填料与体系不相容的现象，进一步提高防腐蚀性能以及耐磨性能，且所制备的涂料适合喷涂大面积使用，解决了添加大粒径防滑填料只能辊涂和刷涂的限制。

(2)本发明所采用树脂基体和防滑耐磨填料结合的方式提高了体系的耐磨性。通过具有一定弹性的树脂基体及交联互穿网络产生形变，从而分散作用于涂层表面的压力及冲击力；同时体系中防滑耐磨填料表面包覆的羟基与固化剂交联对树脂基体有补强作用，减少弹性树脂因形变造成结构断裂而产生损失；同时体系中添加的防滑耐磨填料由于硬度大，从而使得物体在对涂层表面进行磨损时，树脂磨损会稍快于硬质填料，而后硬质填料会在树脂基体的上方突出，使得后续物体的磨损作用主要发生于防滑耐磨填料与物体之间，由于防滑耐磨填料具有高硬度，且设计的防滑耐磨填料与固化剂交联，在树脂基体中结合紧密，树脂具有弹性形变，耐磨填料所受到的力传递分散到树脂中，从而使得防滑耐磨填料的磨损较小，两者协同作用提高了涂层的耐磨性能。

(3)本发明所采用的树脂基体和防滑耐磨填料结合的方式提高了体系的防滑性。通过树脂体系整体形成均匀的具有一定弹性的体系，使得物体与涂层作用时，具有一定的挤压变形，与物体的接触面积变大，同时接触更紧密，粘着力增大，增加摩擦系数，同时硬质防滑耐磨填料能产生支撑，阻止物体的滑移，增大摩擦系数，从而增加防滑性。

(4)本发明所采用的树脂与固化剂的交联互穿结构以及对防滑耐磨填料的包覆设计，解决了添加橡胶颗粒的相容性及分层问题，同时通过树脂与防滑耐磨填料的设计，制备的防滑耐磨聚氨酯甲板漆具备良好的柔韧性及冲击性，能承受重物冲击以及昼夜温差和季节更替。

本发明提供的防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其涂层具有良好的防滑性能、耐磨性能、防腐蚀性能、柔韧性及冲击性能，能承受重物冲击以及昼夜温差和季节更替，且其体系相容性好，适用于大面积施工。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明还提供以下实施例和对比例的配方(单位：重量份数)，如下表1所示：

表1

其中，实施例和对比例中，在其所述各个原材料组分相同的基础上，对各个原材料的添加重量份数进行调整。

表1中，所述树脂基体A为羟基丙烯酸树脂，固含量为70％，羟基含量为2.7％；

所述树脂基体B为聚酯多元醇，玻璃化转变温度为-20℃，固含量为80％，羟基含量为3.0％；

所述异氰酸酯固化剂为拜耳公司生产的，型号为N75的异氰酸酯固化剂；

所述防滑耐磨填料为改性后二氧化硅与碳化硅无机粒子质量比1:1的混合物,其中，改性后的二氧化硅与改性后的碳化硅粒径均为800目；

所述改性后的二氧化硅与碳化硅无机粒子制备过程如下：

在四口瓶中，加入100mL去离子水，2g氢氧化钠，10g丙烯酸，20g粒径为1250目二氧化硅或碳化硅，超声分散3min，通入氮气，然后向四口瓶中滴加8g N-羟甲基丙烯酰胺，2gN’N-亚甲基双丙烯酰胺，5g甲基丙烯酸甲酯的混合溶液，及质量分数0.02wt％过硫酸钾(KPS)水溶液，机械搅拌，70℃反应4h后，50℃，-0.1Mpa下真空干燥24h，球磨，过800目筛。

所述颜填料由钛白粉、滑石粉、高岭土组成,其中，钛白粉、滑石粉粒径为800目，高岭土粒径为1250目；

所述分散剂为BYK110；

所述消泡剂为优卡化学的272s；

所述触变剂为聚酰胺蜡；

所述溶剂为二甲苯与醋酸丁酯的混合物，其质量比为：二甲苯：醋酸丁酯＝3：1。上述实施例1-3与对比例1-3按以下制备方法制得甲组分和乙组分：

S1:向分散缸中加入将树脂基体A、树脂基体B、分散剂、消泡剂以及溶剂,1000rpm下分散10min，得混合物M；S2:在混合物M中加入颜填料，防滑耐磨填料及触变剂，1800rpm的转速下，砂磨分散90min，即得到甲组分；S3:在1000rpm的转速下，向分散缸加入固化剂和溶剂分散10-30min，即得到乙组分。

对于本发明实施例，采用的防滑耐磨填料还可以是改性后的二氧化硅，三氧化二铝以及碳化硅中的一种或多种组合，对其组合配比本领域技术人员可以进行适应的调整。采用的颜填料还可以是钛白粉、滑石粉、沉淀硫酸钡、重晶石粉、云母粉、绢云母粉、重钙、高岭土及硅灰石粉中的一种或多种组合，对其组分配比本领域技术人员可以进行适应的调整。采用的分散剂还可以是其他带有酸性基团的聚酯类化合物。采用的消泡剂还可以是其他有机硅类消泡剂。采用的溶剂还可以是二甲苯、丙酮、醋酸丁酯以及丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种组合，对其组分配比本领域技术人员可以进行适应的调整。采用的触变剂还可以是膨润土型增稠剂、聚酰胺蜡以及气相二氧化硅中的一种或几种组合，对其组分配比本领域技术人员可以进行适应的调整。

将上述实施例1-3制得的产物以及对比例1-3制得的产物均按照表1中的甲组分和乙组分质量比进行混合使用后，进行以下性能测试并得出其测试结果，如下表2所示：

表2实施例和对比例性能数据

其中，与实施例1相比，对比例1中采用基体树脂A(羟基丙烯酸树脂)替换基体树脂B，只添加有基体树脂A；对比例2不添加防滑耐磨填料；对比例3中采用基体树脂B替换基体树脂A(羟基丙烯酸树脂)，只添加有基体树脂B。

由表2的测试结果可知，相比实施例1-3，对比例1测试结果显示其防滑耐磨性能不足，且冲击性能和耐冷热交变性能较差，不能承受重物冲击以及昼夜温差和季节更替；对比例2测试结果显示其防滑耐磨性能不足。对比例3测试结果显示其耐碱性，耐人工老化性较差。相比对比例1-3，本发明提供的防滑耐磨聚氨酯甲板漆具有良好的防滑性能、耐磨性能、耐碱性、柔韧性及冲击性。

本发明通过树脂，分散剂，消泡剂，溶剂，防滑耐磨填料，触变剂及固化剂的综合设计，使得防滑耐磨填料在涂料体系中结合均匀，紧密，解决大粒径防滑耐磨填料在涂料中易脱落，耐久性不强，以及舒适度不强的弊端。所述防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其涂层的柔韧、冲击、附着力等力学性能优异，并有优异的防滑耐磨性能以及耐腐蚀耐老化性能，能承受重物冲击以及昼夜温差和季节更替，能有效提高使用寿命，减少维护维修成本。且其体系相容性好，制备方法简单，适用于大面积施工。本发明制得的防滑耐磨聚氨酯甲板漆主要技术指标如下表3所示：

表3防滑耐磨聚氨酯甲板漆主要技术指标

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种防滑耐磨聚氨酯甲板漆，包括甲组分和乙组分，所述甲组分中包括了防滑耐磨填料，其特征在于：

所述甲组分中还包括树脂基体A和树脂基体B；

所述树脂基体A为羟基丙烯酸树脂，所述树脂基体B为聚酯多元醇树脂和/或聚醚多元醇树脂；

所述乙组分包括异氰酸酯固化剂。

2.根据权利要求1所述的防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其特征在于：所述甲组分中，按照重量份数比，包括了15～30份树脂基体A，15～25份树脂基体B，0.5～1.2份分散剂，0.5～1.0份消泡剂，10～15份溶剂，25～35份颜填料，0.3～0.8份触变剂；

所述乙组分中，按照重量份数比，包括了70～90份异氰酸酯固化剂和10～30份溶剂。

3.根据权利要求1所述的防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其特征在于：所述甲组分与所述乙组分的质量比为：6:1～7:1。

4.根据权利要求1所述的防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其特征在于：所述羟基丙烯酸树脂的固含量为60％～80％，羟基含量为2.0％～4.5％。

5.根据权利要求1所述的防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其特征在于：所述树脂基体B的玻璃化转变温度≤20℃，固含量为60％～80％，羟基含量为2.0％～4.5％。

6.根据权利要求1所述的防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其特征在于：所述防滑耐磨填料为改性后的二氧化硅、三氧化二铝或碳化硅无机粒子中的一种或多种，其粒径为800～1250目；

所述改性后的二氧化硅，三氧化二铝或碳化硅无机粒子，由二氧化硅、三氧化二铝或碳化硅无机粒子于丙烯酸，氢氧化钠，去离子水组成的溶液中分散，并与N-羟甲基丙烯酰胺，N’N-亚甲基双丙烯酰胺和甲基丙烯酸甲酯的混合溶液以及过硫酸钾水溶液反应制得。

7.根据权利要求2所述的防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其特征在于：所述颜填料为钛白粉、滑石粉、沉淀硫酸钡、重晶石粉、云母粉、绢云母粉、重钙、高岭土及硅灰石粉中的一种或多种，其粒径为800～1250目。

8.根据权利要求2所述的防滑耐磨聚氨酯甲板漆，其特征在于：所述分散剂为带有酸性基团的聚酯类化合物，其固体含量≥50％，酸值50～60mgKOH/g；所述消泡剂为有机硅类消泡剂；所述溶剂为二甲苯、丙酮、醋酸丁酯以及丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或多种；所述触变剂为膨润土型增稠剂、聚酰胺蜡以及气相二氧化硅中的一种或几种。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的防滑耐磨聚氨酯甲板漆的制备方法,其特征在于，包括以下步骤：

S1:将树脂基体A、树脂基体B、分散剂、消泡剂于溶剂中分散均匀，得混合物M；

S2:在S1中得到的混合物M中加入颜填料，防滑耐磨填料及触变剂，分散均匀，即得到甲组分；

S3:将固化剂及溶剂混合分散均匀，即得到乙组分。

10.根据权利要求9所述的防滑耐磨聚氨酯甲板漆的制备方法,其特征在于：所述S1中分散条件为在1000rpm的转速下，分散10min；所述S2中分散条件为在1500～2000rpm的转速下，砂磨分散60～120min；所述S3中分散条件为1000rpm的转速下，分散10～30min。