CN107353806A - 一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料 - Google Patents

一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液70‑90份，水性环氧树脂乳液10‑30份，填料20‑25份，十二碳醇酯2‑4份，十二烷基硫酸钠2‑4份，消泡剂0.2‑0.3份，润湿剂Wet265 0.1‑0.2份，甘油0.3‑0.4份，聚丙烯酰胺0.1‑0.2份，聚乙烯吡咯烷酮0.1‑0.3份，流平剂0.4‑0.6份，γ‑缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1‑1.2份，抗菌剂0.1‑0.2份，水12‑18份，乙醇8‑10份。本发明具有良好的耐热性、抗紫外线性能、强度、韧性和粘结性。

Description

一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料。
背景技术
随着工业的不断发展，涂料已被用于各行各业，有多种种类和性能；目前对涂料的研究多集中在水性涂料、增加涂料机械性能等方面。对长期处于高温和日光暴晒的恶劣环境中，需要涂料具有耐高温性和抗老化性能；二氧化钛具有耐高温性和抗紫外线性能，但是二氧化钛容易团聚，添加到涂料中，容易造成涂料机械性能降低。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料，本发明具有良好的耐热性、抗紫外线性能、强度、韧性和粘结性。
本发明提出的一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液70-90份，水性环氧树脂乳液10-30份，填料20-25份，十二碳醇酯2-4份，十二烷基硫酸钠2-4份，消泡剂0.2-0.3份，润湿剂Wet265 0.1-0.2份，甘油0.3-0.4份，聚丙烯酰胺0.1-0.2份，聚乙烯吡咯烷酮0.1-0.3份，流平剂0.4-0.6份，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1-1.2份，抗菌剂0.1-0.2份，水12-18份，乙醇8-10份。
优选地，在改性聚氨酯乳液制备过程中，在氮气氛围中，将丙酮、2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800混匀，升温，保温搅拌，加入二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡，继续保温搅拌，接着加入丙烯酸羟乙酯，继续保温搅拌得到聚氨酯预聚体溶液；将改性二氧化钛加入丙酮中超声分散均匀，然后加入聚氨酯预聚体溶液中混匀，继续保温搅拌，降温至室温，用三乙胺中和，加水剪切乳化，减压蒸发除去丙酮得到改性聚氨酯乳液。
优选地，在改性聚氨酯乳液制备过程中，在氮气氛围中，将丙酮、2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800混匀，升温至40-55℃，保温搅拌20-40min，加入二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡，继续保温搅拌1-2h，接着加入丙烯酸羟乙酯，继续保温搅拌1-2h得到聚氨酯预聚体溶液；将改性二氧化钛加入丙酮中超声分散均匀，然后加入聚氨酯预聚体溶液中混匀，继续保温搅拌40-60min，降温至室温，用三乙胺中和，加水剪切乳化，减压蒸发除去丙酮得到改性聚氨酯乳液。
优选地，在改性聚氨酯乳液制备过程中，2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800、二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、丙烯酸羟乙酯、改性二氧化钛、水的重量比为25-35：30-40：1.9-2.6：0.04-0.06：4.3-6：2.7-3.7：80-100。
优选地，在改性聚氨酯乳液制备过程中，改性二氧化钛的制备方法为：在氮气氛围中，将纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡加入N，N-二甲基甲酰胺中混匀，升温，保温搅拌，加入丙烯酸羟乙酯，继续搅拌，过滤取滤饼，洗涤，干燥得到改性二氧化钛。
优选地，在改性聚氨酯乳液制备过程中，改性二氧化钛的制备方法为：在氮气氛围中，将纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡加入N，N-二甲基甲酰胺中混匀，升温至80-90℃，保温搅拌7-9h，加入丙烯酸羟乙酯，继续搅拌3-4h，过滤取滤饼，洗涤，干燥得到改性二氧化钛。
优选地，在改性二氧化钛的制备过程中，纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯、二月桂酸二丁基锡的重量比为8-12：0.7-1：1-1.5：0.01-0.015。
优选地，消泡剂为乳化硅油或高碳醇脂肪酸酯复合物。
优选地，水性环氧树脂乳液的固含量为30-40wt％。
优选地，填料的原料包括：空心玻璃微珠、滑石粉、轻质碳酸钙，其中，空心玻璃微珠、滑石粉、轻质碳酸钙的重量比为2-3：1-2：3-5。
上述水均为纯化水。
上述改性聚氨酯乳液制备过程中，丙酮作为反应溶剂，不规定其用量，根据具体操作确定其用量。
上述改性二氧化钛的制备过程中，N，N-二甲基甲酰胺作为反应溶剂，不规定其用量，根据具体操作确定其用量。
本发明的制备方法为：将水、乙醇、改性聚氨酯乳液、水性环氧树脂乳液混匀，加入十二碳醇酯混匀，加入十二烷基硫酸钠、润湿剂Wet265、甘油、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、抗菌剂混匀，加入填料混匀，用分散机分散，然后研磨得到浆料；向浆料中加入消泡剂、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、流平剂混匀得到耐热抗紫外线聚氨酯涂料。
本发明选用水性环氧树脂乳液与改性聚氨酯乳液相互配合，可以增加本发明的耐热性、粘附性、硬度和韧性；选用空心玻璃微珠、滑石粉、轻质碳酸钙相互配合，可以进一步增加本发明的强度和耐热性；2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800、二羟甲基丙酸、丙烯酸羟乙酯以合适比例进行反应，使得聚氨酯中软段和硬段保持合适比例并交互连接，从而增加聚氨酯的强度和韧性，并且以碳碳双键封端得到碳碳双键封端的聚氨酯预聚体溶液；纳米二氧化钛具有良好的耐热性、抗紫外线性能、强度、硬度和耐磨性，但纳米二氧化钛容易团聚，不易分散，其表面含有大量羟基，通过与2,4-甲苯二异氰酸酯反应，在二氧化钛表面接枝上2,4-甲苯二异氰酸酯，大大增加了二氧化钛在聚氨酯预聚体溶液中的分散性，并接着与丙烯酸羟乙酯反应，在二氧化钛表面接枝上碳碳双键，可与碳碳双键封端的聚氨酯预聚体溶液发生聚合，形成复杂的交联网络，从而大大增加了聚氨酯的耐热性、抗紫外线性能和机械强度；十二碳醇酯为成膜助剂，增加本发明的成膜性；十二烷基硫酸钠、润湿剂Wet265、甘油相互配合，可以促进各物质均匀分散，抗菌剂、消泡剂、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、流平剂相互配合，可以增加本发明的流变性、稳定性和抗菌性；γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和水性环氧树脂乳液相互配合，可以进一步增加本发明和被涂物的粘结性；上述各物质相互配合使得本发明具有良好的耐热性、抗紫外线性能、强度和韧性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液80份，水性环氧树脂乳液20份，填料22份，十二碳醇酯3份，十二烷基硫酸钠3份，消泡剂0.25份，润湿剂Wet265 0.15份，甘油0.35份，聚丙烯酰胺0.15份，聚乙烯吡咯烷酮0.2份，流平剂0.5份，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.1份，抗菌剂0.15份，水15份，乙醇9份。
实施例2
一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液70份，固含量为40wt％水性环氧树脂乳液10份，填料25份，十二碳醇酯2份，十二烷基硫酸钠4份，乳化硅油0.2份，润湿剂Wet265 0.2份，甘油0.3份，聚丙烯酰胺0.2份，聚乙烯吡咯烷酮0.1份，流平剂0.6份，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1份，抗菌剂0.2份，水12份，乙醇10份；
其中，在改性聚氨酯乳液制备过程中，在氮气氛围中，将丙酮、2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800混匀，升温至40℃，保温搅拌40min，加入二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡，继续保温搅拌1h，接着加入丙烯酸羟乙酯，继续保温搅拌2h得到聚氨酯预聚体溶液；将改性二氧化钛加入丙酮中超声分散均匀，然后加入聚氨酯预聚体溶液中混匀，继续保温搅拌40min，降温至室温，用三乙胺中和，加水剪切乳化，减压蒸发除去丙酮得到改性聚氨酯乳液，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800、二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、丙烯酸羟乙酯、改性二氧化钛、水的重量比为35：30：2.6：0.04：6：2.7：100。
实施例3
一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液90份，固含量为30wt％水性环氧树脂乳液30份，填料20份，十二碳醇酯4份，十二烷基硫酸钠2份，高碳醇脂肪酸酯复合物0.3份，润湿剂Wet265 0.1份，甘油0.4份，聚丙烯酰胺0.1份，聚乙烯吡咯烷酮0.3份，流平剂0.4份，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.2份，抗菌剂0.1份，水18份，乙醇8份；
其中，在改性聚氨酯乳液制备过程中，在氮气氛围中，将丙酮、2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800混匀，升温至55℃，保温搅拌20min，加入二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡，继续保温搅拌2h，接着加入丙烯酸羟乙酯，继续保温搅拌1h得到聚氨酯预聚体溶液；将改性二氧化钛加入丙酮中超声分散均匀，然后加入聚氨酯预聚体溶液中混匀，继续保温搅拌60min，降温至室温，用三乙胺中和，加水剪切乳化，减压蒸发除去丙酮得到改性聚氨酯乳液，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800、二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、丙烯酸羟乙酯、改性二氧化钛、水的重量比为25：40：1.9：0.06：4.3：3.7：80；
改性二氧化钛的制备方法为：在氮气氛围中，将纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡加入N，N-二甲基甲酰胺中混匀，升温至90℃，保温搅拌7h，加入丙烯酸羟乙酯，继续搅拌4h，过滤取滤饼，洗涤，干燥得到改性二氧化钛，其中，纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯、二月桂酸二丁基锡的重量比为8：1：1：0.015。
实施例4
一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液75份，固含量为38wt％水性环氧树脂乳液15份，填料23份，十二碳醇酯2.5份，十二烷基硫酸钠3.5份，高碳醇脂肪酸酯复合物0.22份，润湿剂Wet265 0.17份，甘油0.32份，聚丙烯酰胺0.17份，聚乙烯吡咯烷酮0.15份，流平剂0.55份，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.05份，抗菌剂0.18份，水14份，乙醇9.5份；
其中，填料的原料包括：空心玻璃微珠、滑石粉、轻质碳酸钙，其中，空心玻璃微珠、滑石粉、轻质碳酸钙的重量比为2：2：3；
在改性聚氨酯乳液制备过程中，在氮气氛围中，将丙酮、2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800混匀，升温至50℃，保温搅拌25min，加入二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡，继续保温搅拌1.8h，接着加入丙烯酸羟乙酯，继续保温搅拌1.2h得到聚氨酯预聚体溶液；将改性二氧化钛加入丙酮中超声分散均匀，然后加入聚氨酯预聚体溶液中混匀，继续保温搅拌55min，降温至室温，用三乙胺中和，加水剪切乳化，减压蒸发除去丙酮得到改性聚氨酯乳液，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800、二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、丙烯酸羟乙酯、改性二氧化钛、水的重量比为28：37：2.1：0.055：5：3.4：85；
改性二氧化钛的制备方法为：在氮气氛围中，将纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡加入N，N-二甲基甲酰胺中混匀，升温至80℃，保温搅拌9h，加入丙烯酸羟乙酯，继续搅拌3h，过滤取滤饼，洗涤，干燥得到改性二氧化钛，其中，纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯、二月桂酸二丁基锡的重量比为12：0.7：1.5：0.01。
实施例5
一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液85份，固含量为32wt％水性环氧树脂乳液25份，填料21份，十二碳醇酯3.5份，十二烷基硫酸钠2.5份，乳化硅油0.28份，润湿剂Wet265 0.13份，甘油0.38份，聚丙烯酰胺0.13份，聚乙烯吡咯烷酮0.25份，流平剂0.45份，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1.15份，抗菌剂0.12份，水16份，乙醇8.5份；
其中，填料的原料包括：空心玻璃微珠、滑石粉、轻质碳酸钙，其中，空心玻璃微珠、滑石粉、轻质碳酸钙的重量比为3：1：5；
在改性聚氨酯乳液制备过程中，在氮气氛围中，将丙酮、2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800混匀，升温至45℃，保温搅拌35min，加入二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡，继续保温搅拌1.2h，接着加入丙烯酸羟乙酯，继续保温搅拌1.8h得到聚氨酯预聚体溶液；将改性二氧化钛加入丙酮中超声分散均匀，然后加入聚氨酯预聚体溶液中混匀，继续保温搅拌45min，降温至室温，用三乙胺中和，加水剪切乳化，减压蒸发除去丙酮得到改性聚氨酯乳液，其中，2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800、二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、丙烯酸羟乙酯、改性二氧化钛、水的重量比为32：33：2.4：0.045：5.5：3：95；
改性二氧化钛的制备方法为：在氮气氛围中，将纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡加入N，N-二甲基甲酰胺中混匀，升温至85℃，保温搅拌8h，加入丙烯酸羟乙酯，继续搅拌3.5h，过滤取滤饼，洗涤，干燥得到改性二氧化钛，其中，纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯、二月桂酸二丁基锡的重量比为10：0.9：1.3：0.012。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：改性聚氨酯乳液70-90份，水性环氧树脂乳液10-30份，填料20-25份，十二碳醇酯2-4份，十二烷基硫酸钠2-4份，消泡剂0.2-0.3份，润湿剂Wet265 0.1-0.2份，甘油0.3-0.4份，聚丙烯酰胺0.1-0.2份，聚乙烯吡咯烷酮0.1-0.3份，流平剂0.4-0.6份，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷1-1.2份，抗菌剂0.1-0.2份，水12-18份，乙醇8-10份。
2.根据权利要求1所述耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其特征在于，在改性聚氨酯乳液制备过程中，在氮气氛围中，将丙酮、2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800混匀，升温，保温搅拌，加入二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡，继续保温搅拌，接着加入丙烯酸羟乙酯，继续保温搅拌得到聚氨酯预聚体溶液；将改性二氧化钛加入丙酮中超声分散均匀，然后加入聚氨酯预聚体溶液中混匀，继续保温搅拌，降温至室温，用三乙胺中和，加水剪切乳化，减压蒸发除去丙酮得到改性聚氨酯乳液。
3.根据权利要求1或2所述耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其特征在于，在改性聚氨酯乳液制备过程中，在氮气氛围中，将丙酮、2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800混匀，升温至40-55℃，保温搅拌20-40min，加入二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡，继续保温搅拌1-2h，接着加入丙烯酸羟乙酯，继续保温搅拌1-2h得到聚氨酯预聚体溶液；将改性二氧化钛加入丙酮中超声分散均匀，然后加入聚氨酯预聚体溶液中混匀，继续保温搅拌40-60min，降温至室温，用三乙胺中和，加水剪切乳化，减压蒸发除去丙酮得到改性聚氨酯乳液。
4.根据权利要求2或3所述耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其特征在于，在改性聚氨酯乳液制备过程中，2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇800、二羟甲基丙酸、二月桂酸二丁基锡、丙烯酸羟乙酯、改性二氧化钛、水的重量比为25-35：30-40：1.9-2.6：0.04-0.06：4.3-6：2.7-3.7：80-100。
5.根据权利要求2-4任一项所述耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其特征在于，在改性聚氨酯乳液制备过程中，改性二氧化钛的制备方法为：在氮气氛围中，将纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡加入N，N-二甲基甲酰胺中混匀，升温，保温搅拌，加入丙烯酸羟乙酯，继续搅拌，过滤取滤饼，洗涤，干燥得到改性二氧化钛。
6.根据权利要求2-5任一项所述耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其特征在于，在改性聚氨酯乳液制备过程中，改性二氧化钛的制备方法为：在氮气氛围中，将纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡加入N，N-二甲基甲酰胺中混匀，升温至80-90℃，保温搅拌7-9h，加入丙烯酸羟乙酯，继续搅拌3-4h，过滤取滤饼，洗涤，干燥得到改性二氧化钛。
7.根据权利要求5或6所述耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其特征在于，在改性二氧化钛的制备过程中，纳米二氧化钛、2,4-甲苯二异氰酸酯、丙烯酸羟乙酯、二月桂酸二丁基锡的重量比为8-12：0.7-1：1-1.5：0.01-0.015。
8.根据权利要求1-7任一项所述耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其特征在于，消泡剂为乳化硅油或高碳醇脂肪酸酯复合物。
9.根据权利要求1-8任一项所述耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其特征在于，水性环氧树脂乳液的固含量为30-40wt％。
10.根据权利要求1-9任一项所述耐热抗紫外线聚氨酯涂料，其特征在于，填料的原料包括：空心玻璃微珠、滑石粉、轻质碳酸钙，其中，空心玻璃微珠、滑石粉、轻质碳酸钙的重量比为2-3：1-2：3-5。
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