CN113897085A - 一种聚氨酯型材表面涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种聚氨酯型材表面涂层及其制备方法。本发明公开了一种玻纤增强聚氨酯型材表面涂层，涂层的组分包括如下重量份数：去离子水15～30份；腐植酸钠1～10份；聚氨酯树脂10～20份；流平剂0.2～0.5份；活性稀释剂2～15份；硅烷偶联剂1～14份；纳米改性剂3～9份；消泡剂0.2～0.5份；氧化石墨烯4～9份；二氧化硅溶胶6～10份。本发明涂层可运用于玻纤聚氨酯型材表面涂覆，可以有效提高聚氨酯型材涂层的均匀性、耐腐蚀性和硬度。

Description

一种聚氨酯型材表面涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及聚氨酯技术领域，更具体地说，特别涉及一种聚氨酯型材表面涂层及其制备方法。

背景技术

在型材生产过程中，一般需要在型材表面附着涂层，这种涂层不但提高了型材的美观效果，同时涂层具有多种特性，例如抗酸碱性、抗老化性、耐磨性等，型材表面喷涂涂层保证了型材表面的强度和平整度。

但目前的有机涂料，它在生产或者使用过程中会释放出对环境与人体有害的有机挥发物，造成环境污染问题。

目前的纳米粉末填料在涂料中一方面可以提升涂料的力学性能，如附着力、抗冲击、柔韧性方面会得到提高，另一方面还可提高涂料的耐老化、耐腐蚀、抗辐射性能，而且还可制备一些新的功能性纳米涂料。但是纳米粒子比表面大、比表面能高，极易团聚，未改性的纳米粒子与基料之间结合力差，造成界面缺陷，从而影响了纳米粒子的实际使用效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚氨酯型材表面涂层及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种玻纤增强聚氨酯型材表面涂层，涂层的组分包括如下重量份数：

去离子水15～30份；腐植酸钠1～10份；聚氨酯树脂10～20份；流平剂0.2～0.5份；活性稀释剂2～15份；硅烷偶联剂1～14份；纳米改性剂3～9份；消泡剂0.2～0.5份；氧化石墨烯4～9份；二氧化硅溶胶6～10份。

优选地，所述聚氨酯树脂为聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯、聚酯-聚醚型聚氨酯中的任一种。

优选地，所述活性稀释剂为N-丙烯酰吗啉、甲基丙烯酸羟乙酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯或二乙二醇丁醚的一种或几种的混合物。

优选地，所述二氧化硅溶胶中二氧化硅粒子直径为70nm～90nm。

优选地，所述氧化石墨烯的尺寸为0.2～10μm。

优选地，所述纳米改性剂为有机插层蒙脱土或纳米碳酸钙中的任意一种。

聚氨酯型材表面涂层的制备方法，包括以下步骤：

S1、向反应釜中加入腐植酸钠和聚氨酯树脂，冲入氮气并加入去离子水，搅拌50分钟后密封加热，加热温度维持在 60℃，加热时间为25分钟；

S2、加热完毕后静置冷却至室温；然后加入活性稀释剂、纳米改性剂和硅烷偶联剂，搅拌30分钟后用旋转蒸发仪以70℃处理，至液体体积减少 40%；

S3、再向反应釜加入二氧化硅溶胶、氧化石墨烯、消泡剂和流平剂，反应20～30分钟，然后加入60～70℃去离子水进行搅拌分散，最后冷却过滤，过滤后即可得到涂层乳剂。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明涂层可运用于玻纤聚氨酯型材表面涂覆，可以有效提高聚氨酯型材涂层的均匀性、耐腐蚀性和硬度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例性能检测图表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

一种玻纤增强聚氨酯型材表面涂层，涂层的组分包括如下重量份数：

去离子水15～30份；腐植酸钠1～10份；聚氨酯树脂10～20份；流平剂0.2～0.5份；活性稀释剂2～15份；硅烷偶联剂1～14份；纳米改性剂3～9份；消泡剂0.2～0.5份；氧化石墨烯4～9份；二氧化硅溶胶6～10份。

腐植酸钠是以风化煤、泥炭和褐煤为原料经特殊工艺加工制成的一种具有多种功能的大分子有机弱酸钠盐，它是多功能的高分子化合物，含有羟基，醌基，羧基等较多的活性基团，具有很大的内表面积，有较强的吸附，交换，络合，螯合能力，能够提高涂层的聚合性；

流平剂是一种常用的涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，能有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性；

硅烷偶联剂能改善玻璃纤维和树脂的粘合性能，大大提高玻璃纤维增强复合材料的强度、电气、抗水、抗气候等性能，即使在湿态时，它对复合材料机械性能的提高，效果也十分显著；

二氧化硅溶胶中二氧化硅粒子被硅烷偶联剂改性后，其能够均匀分散在涂层中，提高了涂层的耐磨性。

实施例一

一种玻纤增强聚氨酯型材表面涂层，涂层的组分包括如下重量份数：

去离子水17份；腐植酸钠2份；聚酯型聚氨酯12份；流平剂0.2份；甲基丙烯酸羟乙酯2份；硅烷偶联剂3份；有机插层蒙脱土3份；消泡剂0.2份；0.2μm氧化石墨烯4份；70nm二氧化硅6份。

按以上重量份数，聚氨酯型材表面涂层的制备方法如下：

向反应釜中加入腐植酸钠2kg和聚氨酯树脂12kg，冲入氮气并加入去离子水12kg，搅拌50分钟后密封加热，加热温度维持在 60℃，加热时间为25分钟；

加热完毕后静置冷却至室温；然后加入甲基丙烯酸羟乙酯2kg、有机插层蒙脱土3kg和硅烷偶联剂3kg，搅拌30分钟后用旋转蒸发仪以70℃处理，至液体体积减少40%；

再向反应釜加入70nm二氧化硅6kg、0.2μm氧化石墨烯4kg、消泡剂和流平剂各0.2kg，反应20分钟，然后加入60℃去离子水10kg进行搅拌分散，最后冷却过滤，过滤后即可得到涂层乳剂，其中氧化石墨烯能够增加涂层凝固后的硬度，和耐磨性。

实施例二

一种玻纤增强聚氨酯型材表面涂层，涂层的组分包括如下重量份数：

去离子水22份；腐植酸钠5份；聚酯型聚氨酯15份；流平剂0.3份；环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯5份；硅烷偶联剂6份；有机插层蒙脱土5份；消泡剂0.4份；0.2μm氧化石墨烯6份；70nm二氧化硅8份。

按以上重量份数，聚氨酯型材表面涂层的制备方法如下：

向反应釜中加入腐植酸钠5kg和聚氨酯树脂15kg，冲入氮气并加入去离子水16kg，搅拌50分钟后密封加热，加热温度维持在 60℃，加热时间为25分钟；

加热完毕后静置冷却至室温；然后加入环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯5kg、有机插层蒙脱土5kg和硅烷偶联剂6kg，搅拌30分钟后用旋转蒸发仪以70℃处理，至液体体积减少40%；

再向反应釜加入70nm二氧化硅8kg、2μm氧化石墨烯6kg、消泡剂0.4kg和流平剂0.3kg，反应25分钟，然后加入65℃去离子水8kg进行搅拌分散，最后冷却过滤，过滤后即可得到涂层乳剂。

实施例三

一种玻纤增强聚氨酯型材表面涂层，涂层的组分包括如下重量份数：

去离子水25份；腐植酸钠8份；聚醚型聚氨酯15份；流平剂0.4份；二乙二醇丁醚2份；硅烷偶联剂10份；纳米碳酸钙6份；消泡剂0.4份；0.2μm氧化石墨烯6份；70nm二氧化硅8份。

按以上重量份数，聚氨酯型材表面涂层的制备方法如下：

向反应釜中加入腐植酸钠8kg和聚醚型聚氨酯15kg，冲入氮气并加入去离子水18kg，搅拌50分钟后密封加热，加热温度维持在 60℃，加热时间为25分钟；

加热完毕后静置冷却至室温；然后加入二乙二醇丁醚2kg、纳米碳酸钙6kg和硅烷偶联剂10kg，搅拌30分钟后用旋转蒸发仪以70℃处理，至液体体积减少40%；

再向反应釜加入80nm二氧化硅8kg、5μm氧化石墨烯6kg、消泡剂0.4kg和流平剂04.kg，反应30分钟，然后加入70℃去离子水7kg进行搅拌分散，最后冷却过滤，过滤后即可得到涂层乳剂。

实施例四

一种玻纤增强聚氨酯型材表面涂层，涂层的组分包括如下重量份数：

去离子水30份；腐植酸钠10份；聚酯-聚醚型聚氨酯20份；流平剂0.5份；N-丙烯酰吗啉15份；硅烷偶联剂14份；有机插层蒙脱土9份；消泡剂0.5份；10μm氧化石墨烯9份；90nm二氧化硅10份。

按以上重量份数，聚氨酯型材表面涂层的制备方法如下：

向反应釜中加入腐植酸钠10kg和聚酯-聚醚型聚氨酯20kg，冲入氮气并加入去离子水18kg，搅拌50分钟后密封加热，加热温度维持在 60℃，加热时间为25分钟；

加热完毕后静置冷却至室温；然后加入N-丙烯酰吗啉15kg、有机插层蒙脱土9kg和硅烷偶联剂14kg，搅拌30分钟后用旋转蒸发仪以70℃处理，至液体体积减少40%；

再向反应釜加入90nm二氧化硅10kg、10μm氧化石墨烯9kg、消泡剂和流平剂各0.5kg，反应30分钟，然后加入70℃去离子水12kg进行搅拌分散，最后冷却过滤，过滤后即可得到涂层乳剂。

由于聚氨酯材料是柔性软链端和刚性硬链段交替连接而成的嵌段共聚物，由于软、、硬链段的不相溶性，形成微相分离结构，同时添加了氧化石墨烯，能够进一步增加涂层的力学性能。

如图1所示，以下为实施例乳剂性能测试：

将上述各实例的乳剂样品涂覆在玻纤聚氨酯网格布上，上胶量12g/m2，烘干条件为在150℃下烘90秒；

依据GB/T 531.1-2008的规定，采用扬州源峰LX-A型邵氏A型硬度计，通过压入硬度测试方法测试涂膜硬度；

依据GB/T 528-2009之规定，采用Labthink兰光XLW智能电子拉力机，对试样进行拉伸强度和断裂伸长率测试。

依据GB1720进行涂层附着力进行检测，例如，部位1漆膜完好，附着力最佳，定为1级；部位1漆膜坏损而部位2完好的，附着力次之定为2级。依据类推，7级附着力最差。通常要求比较好的底漆附着力应达到1级，面漆的附着力可在2级左右。

从图1中可以看出，本发明涂层各项性能都要优于标准值。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种玻纤增强聚氨酯型材表面涂层，其特征在于：涂层的组分包括如下重量份数：

去离子水15～30份；腐植酸钠1～10份；聚氨酯树脂10～20份；流平剂0.2～0.5份；活性稀释剂2～15份；硅烷偶联剂1～14份；纳米改性剂3～9份；消泡剂0.2～0.5份；氧化石墨烯4～9份；二氧化硅溶胶6～10份。

2.根据权利要求1所述的玻纤增强聚氨酯型材表面涂层，其特征在于：所述聚氨酯树脂为聚酯型聚氨酯、聚醚型聚氨酯、聚酯-聚醚型聚氨酯中的任一种。

3.根据权利要求1所述的玻纤增强聚氨酯型材表面涂层，其特征在于：所述活性稀释剂为N-丙烯酰吗啉、甲基丙烯酸羟乙酯、环三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯或二乙二醇丁醚的一种或几种的混合物。

4.如权利要求1所述的玻纤增强聚氨酯型材表面涂层，其特征在于：所述二氧化硅溶胶中二氧化硅粒子直径为70nm～90nm。

5.根据权利要求1所述的聚氨酯型材表面涂层，其特征在于：所述氧化石墨烯的尺寸为0.2～10μm。

6.根据权利要求1所述的聚氨酯型材表面涂层，其特征在于：所述纳米改性剂为有机插层蒙脱土或纳米碳酸钙中的任意一种。

7.根据权利要求1-5任一所述的聚氨酯型材表面涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、向反应釜中加入腐植酸钠和聚氨酯树脂，冲入氮气并加入去离子水，搅拌50分钟后密封加热，加热温度维持在 60℃，加热时间为25分钟；

S2、加热完毕后静置冷却至室温；然后加入活性稀释剂、纳米改性剂和硅烷偶联剂，搅拌30分钟后用旋转蒸发仪以70℃处理，至液体体积减少 40%；

S3、再向反应釜加入二氧化硅溶胶、氧化石墨烯、消泡剂和流平剂，反应20～30分钟，然后加入60～70℃去离子水进行搅拌分散，最后冷却过滤，过滤后即可得到涂层乳剂。

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