CN114716900A - 一种高硬度耐磨pu涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高硬度耐磨PU涂料，包括A组分，B组分和C组分，所述A组分包含巯基化的纳米二氧化硅和无机纳米粒子；所述B组分包含聚氨酯树脂，乙酸乙酯，乙酸丁酯，颜填料，醋酸丁酸纤维素和聚醚改性聚二甲基硅氧烷；所述C组分包含二异氰酸酯与聚醚三元醇反应得到的产物。相比于传统PU涂料，本发明的PU涂料的硬度和耐磨性有了很大的改善。本发明提供的高硬度耐磨PU涂料添加了含巯基化的纳米二氧化硅，能均匀分散于涂料中，有助于改性PU涂料的物理机械性能，使得PU涂料具有更优异的硬度以及耐磨性。
Description
技术领域
本发明涉及，具体而言，涉及一种高硬度耐磨PU涂料，具体涉及涂料应用领域。
背景技术
3C产品自面市以来，深受广大消费者青睐。主要是因为该类产品轻便，易于携带。然而也由于长期的随身携带，使得3C产品的表面涂料漆膜容易受到磨损和脱漆。目前市场上使用的PU系类涂料一般性能标准较低，硬度、耐磨等很难达到3C行业的要求，为了进一步满足消费者的需求，进一步提高表面涂料的硬度和耐磨性能成为亟待解决的问题。
传统的PU涂料硬度、耐磨性都不够高，给实际应用带来诸多不便。而研究发现，传统的PU涂料中的成分二氧化硅对其有一定的影响。为了进一步改善传统涂料的硬度和耐磨性的问题，改善传统涂料的组分二氧化硅成为研究的重要方向之一。
发明内容
基于此，为了改善传统涂料硬度和耐磨性较差的的问题，本发明提供了一种高硬度耐磨PU涂料，具体技术方案如下：
一种高硬度耐磨PU涂料，包括A组分、B组分和C组分，所述A组分包含巯基化的纳米二氧化硅和无机纳米粒子；
所述B组分包含聚氨酯树脂、乙酸乙酯、乙酸丁酯、颜填料、醋酸丁酸纤维素和聚醚改性聚二甲基硅氧烷；
所述C组分由二异氰酸酯与聚醚三元醇反应得到。
进一步地，所述无机纳米粒子包含纳米氧化硅、纳米氧化锌、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛中的一种或多种。
进一步地，所述颜填料包括硫酸钡、钛白粉和铁红中的一种或多种。
进一步地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基丙烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
进一步地，所述巯基化的纳米二氧化硅与无机纳米粒子的质量比为2～5：1。
进一步地，所述二异氰酸酯与聚醚三元醇的质量比为2～5：1。
进一步地，所述A组分，B组分和C组分的质量比为1：8～12：8～12。
进一步地，所述A组分为含巯基化的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛。
进一步地，所述含巯基化的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的质量比为3：1。
进一步地，所述含巯基化的纳米二氧化硅通过含巯基的硅烷偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅进行接枝改性得到。使用该方法制备得到的含巯基化的纳米二氧化硅具有均匀分散的反应活性位点和丰富的空间结构。
本发明创造性地将含巯基化的纳米二氧化硅应用于PU涂料，相比于使用普通的二氧化硅的PU涂料，使用含巯基化的纳米二氧化硅的PU涂料硬度和耐磨性能更优。研究员推测，因为巯基的作用及纳米级二氧化硅的空间效应，可以使含巯基化纳米二氧化硅在PU涂料中均匀分布，与PU涂料中其它成分发生各自复杂的物理化学反应，最终改善PU涂料的硬度和耐RCA性能。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例中的一种高硬度耐磨PU涂料，包括A组分、B组分和C组分，所述A组分包含巯基化的纳米二氧化硅和无机纳米粒子；
所述B组分包含聚氨酯树脂、乙酸乙酯、乙酸丁酯、颜填料、醋酸丁酸纤维素和聚醚改性聚二甲基硅氧烷；
所述C组分由二异氰酸酯与聚醚三元醇反应得到。
在其中一个实施例中，所述无机纳米粒子包含纳米氧化硅、纳米氧化锌、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述颜填料包括硫酸钡、钛白粉和铁红中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基丙烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。优选地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯。进一步优选地，所述甲苯二异氰酸酯和所述六亚甲基二异氰酸酯的质量比为1：2。
在其中一个实施例中，所述巯基化的纳米二氧化硅与无机纳米粒子的质量比为2～5：1。优选地，所述巯基化的纳米二氧化硅与无机纳米粒子的质量比为2～3：1。进一步优选地，所述巯基化的纳米二氧化硅与无机纳米粒子的质量比为3：1。
在其中一个实施例中，以B组分总质量为百分百计，所述聚氨酯树脂的含量为15～50％；所述乙酸乙酯的含量为15～50％；所述乙酸丁酯的含量为15～50％；所述颜填料的含量为1～5％；所述醋酸丁酸纤维素的含量为3～10％；所述聚醚改性聚二甲基硅氧烷的含量为0.5～3％。
优选地，以B组分总质量为百分百计，所述聚氨酯树脂的含量为20～40％；所述乙酸乙酯的含量为20～40％；所述乙酸丁酯的含量为20～40％；所述颜填料的含量为2～3％；所述醋酸丁酸纤维素的含量为3～10％；所述聚醚改性聚二甲基硅氧烷的含量为0.8～2％。
在其中一个实施例中，所述二异氰酸酯与聚醚三元醇的质量比为2～5：1。优选地，所述二异氰酸酯与聚醚三元醇的质量比为3～4：1。进一步优选地，所述二异氰酸酯与聚醚三元醇的质量比为3.8：1。
在其中一个实施例中，所述A组分、B组分和C组分的质量比为1：8～12：8～12。优选地，所述A组分、B组分和C组分的质量比为1：9～11：9～11。进一步优选地，所述A组分、B组分和C组分的质量比为1：10：10。
在其中一个实施例中，所述A组分为含巯基化的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛。优选地，所述含巯基化的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的质量比为3：1。
在其中一个实施例中，所述含巯基化的纳米二氧化硅通过含巯基的硅烷偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅进行接枝改性得到。
本发明创造性地将通过含巯基的硅烷偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅进行接枝改性得到的含巯基化的纳米二氧化硅应用于PU涂料，由于巯基与纳米二氧化硅的相互空间作用，以及巯基与纳米二氧化硅的化学间相互作用，使其可以与PU涂料中其它成分发生各自复杂的物理化学反应，最终改善PU涂料的硬度和耐RCA性能。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。
实施例1：
称取24份甲苯二异氰酸酯、47份六亚甲基二异氰酸酯和19份聚醚三元醇混合均匀，在30～35℃搅拌1.5h，再升温至70℃搅拌3小时，得到组分C。称取6份含巯基化的纳米二氧化硅和3份纳米二氧化钛，搅拌均匀得到组分A。称取27份聚氨酯树脂，27份乙酸乙酯，27份乙酸丁酯，2份钛白粉，6份醋酸丁酸纤维素，1份聚醚改性聚二甲基硅氧烷混合均匀后得到B组分。将A组分，B组分和C组分混合均匀后加入砂磨机中进行超细化研磨，得到PU涂料。
实施例2：
同实施例1，区别在于将3份二氧化钛替换为3份纳米氧化锌。
实施例3：
同实施例1，区别在于将钛白粉替换为铁红。
实施例4：
同实施例1，区别在于将24份甲苯二异氰酸酯、47份六亚甲基二异氰酸酯和19份聚醚三元醇替换为23份甲苯二异氰酸酯、45份六亚甲基二异氰酸酯和22份聚醚三元醇。
实施例5：
同实施例1，区别在于称取7份含巯基化的纳米二氧化硅和3份纳米二氧化钛替换为7.5份含巯基化的纳米二氧化硅和2.5份纳米二氧化钛。
实施例6：
同实施例1，称取5份含巯基化的纳米二氧化硅和2.5份纳米二氧化钛，搅拌均匀得到组分A。
实施例7：
同实施例1，称取7.5份含巯基化的纳米二氧化硅和3.75份纳米二氧化钛，搅拌均匀得到组分A。
对比例1：
同实施例1，区别在于将含巯基化的纳米二氧化硅替换为二氧化硅。
测试方法：
铅笔硬度：铅笔硬度测试按照国家标准GB/T6739-2006测试。
RCA性能测试：用专用的NORMAN RCA耐磨测试仪及专用的纸带(8inch diameter)，施加175g的载荷，带动纸带在样本表面磨擦。
表1：
表1为实施例1-7与对比例1的硬度、RCA性能对比。从表1数据可以看出，相比于对比例1的硬度为H，RCA性能为150次/175g，本申请实施例1-7制备的PU涂料的硬度上达到3-5H，RCA性能为350次/175g力-500次/175g力，可以看出，本申请的PU涂料由于采用了含巯基化的纳米二氧化硅作为成分之一，其硬度和RCA耐磨性显著提高。
从实施例1和实施例5～7可以看出，A组分、B组分和C组分的质量比为1：10：10时，制备得到的PU涂料硬度和RCA耐磨性最优。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种高硬度耐磨PU涂料，包括A组分、B组分和C组分，其特征在于，所述A组分包含巯基化的纳米二氧化硅和无机纳米粒子；
所述B组分包含聚氨酯树脂、乙酸乙酯、乙酸丁酯、颜填料、醋酸丁酸纤维素和聚醚改性聚二甲基硅氧烷；
所述C组分由二异氰酸酯与聚醚三元醇反应得到。
2.根据权利要求1所述的高硬度耐磨PU涂料，其特征在于，所述无机纳米粒子包含纳米氧化硅、纳米氧化锌、纳米碳酸钙、纳米二氧化钛中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的高硬度耐磨PU涂料，其特征在于，所述颜填料包括硫酸钡、钛白粉和铁红中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的高硬度耐磨PU涂料，其特征在于，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基丙烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高硬度耐磨PU涂料，其特征在于，所述巯基化的纳米二氧化硅与无机纳米粒子的质量比为2～5：1。
6.根据权利要求1所述的高硬度耐磨PU涂料，其特征在于，所述二异氰酸酯与聚醚三元醇的质量比为2～5：1。
7.根据权利要求1所述的高硬度耐磨PU涂料，其特征在于，所述A组分，B组分和C组分的质量比为1：8～12：8～12。
8.根据权利要求1所述的高硬度耐磨PU涂料，其特征在于，所述A组分为含巯基化的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛。
9.根据权利要求8所述的高硬度耐磨PU涂料，其特征在于，所述含巯基化的纳米二氧化硅和纳米二氧化钛的质量比为3：1。
10.根据权利要求1所述的高硬度耐磨PU涂料，其特征在于，所述含巯基化的纳米二氧化硅通过含巯基的硅烷偶联剂γ-巯丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅进行接枝改性得到。
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