CN113088114A - 一种耐磨聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents

一种耐磨聚氨酯涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨聚氨酯涂料及其制备方法，耐磨聚氨酯涂料由以下原料组成：聚氨酯基体树脂、丙烯酸酯、聚酮树脂、硝基纤维素、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、助剂和溶剂，聚氨酯基体树脂为重量比(2‑5)∶(1‑3)∶2的聚葵二酸‑聚丁二烯二元醇酯多元醇、聚乙二醇‑1,4丁二醇己二酸酯多元醇和2‑甲基‑1,5‑戊二醇混合物。本发明制备的涂料组合物配制和使用方便，能有效地抗磨擦、耐磨、耐划、耐刮，增强涂膜表面的抗擦伤性。

Description

一种耐磨聚氨酯涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子涂料技术领域，具体为一种耐磨聚氨酯涂料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯涂料即聚氨基甲酸酯涂料，以多异氰酸酯与多羟基化合物反应而制得，它的涂膜强韧，光泽丰满，附着力强，耐水、耐腐蚀性优良，被广泛用于高级木器家具，也可用于金属表面。聚氨酯涂料在木器涂料工业中占主导地位，占75％的市场份额，其次是汽车修补漆，约占40％市场份额，在塑料涂料和汽车原厂漆方面的应用也越来越广，约占10％的市场份额。
现有的聚氨酯涂漆膜易受生活中的物件磨擦出现明显痕迹，为克服这些缺陷，急需研发一种耐磨聚氨酯涂料来改善以上问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种耐磨聚氨酯涂料及其制备方法，以聚氨酯基体树脂、丙烯酸酯、聚酮树脂、硝基纤维素为主，辅以纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、助剂制成超耐磨的涂料。
为了实现上述目的，本发明采用以下方案
一种耐磨聚氨酯涂料，由以下原料组成：
聚氨酯基体树脂、丙烯酸酯、聚酮树脂、硝基纤维素、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、助剂和溶剂。
聚氨酯基体树脂分子结构中含有氨基甲酸酯键，在本发明中作为基体树脂，起到粘结作用，以及均衡载荷、分散载荷、保护填料的作用；丙烯酸酯耐黄变性能好、耐候性好，在本发明中用作成膜树脂，其流动性好，成膜柔软，富有弹性；聚酮树脂在本发明中用作溶剂型胶黏剂，可提高初粘性和持粘性，弥补聚氨酯基体树脂粘性不足的问题；硝基纤维素在本发明中用作成膜剂，其成膜快、干燥快；纳米二氧化硅，纳米碳酸钙在本发明中用作填料，用以提高耐磨性能。
优选地，一种耐磨聚氨酯涂料，按重量份计，其由以下原料组成：
Figure BDA0003011178150000021
优选地，一种耐磨聚氨酯涂料，按重量份计，其由以下原料组成：
Figure BDA0003011178150000022
优选地，聚氨酯基体树脂为重量比(2-5)∶(1-3)∶2的聚葵二酸-聚丁二烯二元醇酯多元醇、聚乙二醇-1,4丁二醇己二酸酯多元醇和2-甲基-1,5-戊二醇混合物。
优选地，丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种混合物。
优选地，纳米二氧化硅、纳米碳酸钙的比表面积为100-400m2/g。
优选地，助剂为流平剂、固化剂、增滑剂、分散剂、增稠剂中的一种或几种的混合物。
优选地，固化剂为多异氰酸酯树脂、脂肪胺、聚酰胺中的一种或几种。
优选地，溶剂为芳香烃类、醇类和脂类有机溶剂中的一种或几种。
一种耐磨聚氨酯涂料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、常温下，将溶剂投入反应釜中，搅拌均匀；
S2、将聚氨酯基体树脂投入反应釜中，在冷凝回流的条件下，高温高速搅拌，至充分溶解；
S3、将丙烯酸脂、聚酮树脂和硝基纤维素依次加入反应釜中，在冷凝回流的条件下，高温高速搅拌，至充分混合均匀；
S4、关闭加热装置，将纳米二氧化硅、纳米碳酸钙加入反应釜中，高速搅拌，至充分混合均匀；
S5、将助剂加入反应釜中，高速搅拌均匀，得到一种耐磨聚氨酯涂料。
优选地，S2，高速搅拌的时间为1.5-2.0小时，搅拌速度为120-900r/min,温度为120℃-150℃；S3，高速搅拌的时间为1.5-2.5小时,搅拌速度为120-1000r/min，温度为160℃-180℃。
本发明的有益效果是：
本发明以聚氨酯基体树脂、丙烯酸酯、聚酮树脂、硝基纤维素为主，辅以纳米二氧化硅、纳米碳酸钙的配合使用，发挥协同作用，彻底改善涂料的硬度和耐磨性。
本发明制备的涂料组合物配制和使用方便，能有效地抗磨擦，耐磨、耐划、耐刮，增强涂膜表面的抗擦伤性。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本申请中的技术方案，下面将结合实施例来对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
实施例1
一种耐磨聚氨酯涂料，按重量份计，其由以下原料组成：
聚氨酯基体树脂30份、丙烯酸甲酯16份、聚酮树脂3份、硝基纤维素4份、纳米二氧化硅1份、纳米碳酸钙4份、助剂0.2份、溶剂50份。
其中，聚氨酯基体树脂为重量比3∶2∶2的聚葵二酸-聚丁二烯二元醇酯多元醇、聚乙二醇-1,4丁二醇己二酸酯多元醇和2-甲基-1,5-戊二醇混合物。
助剂为流平剂、固化剂、增滑剂的混合物。
溶剂为脂类有机溶剂。
实施例2
一种耐磨聚氨酯涂料，按重量份计，其由以下原料组成：
聚氨酯基体树脂40份、丙烯酸乙酯12份、聚酮树脂4份、硝基纤维素3份、纳米二氧化硅2份、纳米碳酸钙3份、助剂0.3份、溶剂55份。
其中，聚氨酯基体树脂为重量比4∶3∶2的聚葵二酸-聚丁二烯二元醇酯多元醇、聚乙二醇-1,4丁二醇己二酸酯多元醇和2-甲基-1,5-戊二醇混合物。
助剂为固化剂、增滑剂的混合物。
溶剂为醇类有机溶剂。
实施例3
一种耐磨聚氨酯涂料，按重量份计，其由以下原料组成：
聚氨酯基体树脂45份、2-甲基丙烯酸甲酯10份、聚酮树脂5份、硝基纤维素2份、纳米二氧化硅2份、纳米碳酸钙3份、助剂0.4份、溶剂60份。
其中，聚氨酯基体树脂为重量比5∶3∶2的聚葵二酸-聚丁二烯二元醇酯多元醇、聚乙二醇-1,4丁二醇己二酸酯多元醇和2-甲基-1,5-戊二醇混合物。
助剂为固化剂、分散剂、增稠剂的混合物。
溶剂为芳香烃类有机溶剂。
实施例4
一种耐磨聚氨酯涂料，按重量份计，其由以下原料组成：
聚氨酯基体树脂50份、2-甲基丙烯酸乙酯8份、聚酮树脂6份、硝基纤维素1份、纳米二氧化硅3份、纳米碳酸钙2份、助剂0.5份、溶剂65份。
其中，聚氨酯基体树脂为重量比5∶2∶2的聚葵二酸-聚丁二烯二元醇酯多元醇、聚乙二醇-1,4丁二醇己二酸酯多元醇和2-甲基-1,5-戊二醇混合物。
助剂为流平剂、固化剂、增滑剂的混合物。
溶剂为芳香烃类、醇类和脂类有机溶剂的混合物。
实施例1-4任一所述的一种耐磨聚氨酯涂料的制备方法，其包括以下步骤：
S1、常温下，将溶剂投入反应釜中，搅拌均匀；
S2、将聚氨酯基体树脂投入反应釜中，在冷凝回流的条件下，高温高速搅拌，至充分溶解，搅拌时间为1.5小时,搅拌速度为800r/min，温度为140℃；
S3、将丙烯酸脂、聚酮树脂和硝基纤维素依次加入反应釜中，在冷凝回流的条件下，高温高速搅拌，至充分混合均匀，搅拌时间为2.0小时,搅拌速度为1000r/min，温度为180℃；
S4、关闭加热装置，将纳米二氧化硅、纳米碳酸钙加入反应釜中，高速搅拌，至充分混合均匀；
S5、将助剂加入反应釜中，高速搅拌均匀，得到一种耐磨聚氨酯涂料。
S2，高速搅拌的时间为1.5-2.0小时,搅拌速度为120-900r/min,温度为120℃-150℃；S3，高速搅拌的时间为1.5-2.5小时,搅拌速度为120-1000r/min，温度为160℃-180℃。
分别将实施例1-4所得耐磨聚氨酯涂料，涂于材料表面，常温下固化24小时，得到耐磨聚氨酯涂层。
按照标准GB/T1731-1993测试材料柔韧性，按照标准GB/T 5210-2006测试材料附着力，按照标准ISO 523-2003测得材料拉伸性能，按照标准GB/T 6739-2006测试材料硬度。
各实施例得到的涂层附着力、低温(-30℃)柔韧性、常温下拉伸性能(MPa)及硬度见表1：
性能检测结果如表1所示：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
附着力 1级 0级 0级 1级
柔韧性 无裂痕 无裂痕 无裂痕 无裂痕
断裂强度 24.83 26.74 29.22 23.58
铅笔硬度 2H 3H 3H 2H
表1
从表1可以看出，本发明所得涂料在常温下柔韧性能优异，涂料力学性能较好，硬度强，拉伸性能好。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种耐磨聚氨酯涂料，其特征在于，由以下原料组成：
聚氨酯基体树脂、丙烯酸酯、聚酮树脂、硝基纤维素、纳米二氧化硅、纳米碳酸钙、助剂和溶剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯涂料，其特征在于，按重量份计，其由以下原料组成：
Figure FDA0003011178140000011
3.根据权利要求2所述的一种耐磨聚氨酯涂料，其特征在于，按重量份计，其由以下原料组成：
Figure FDA0003011178140000012
4.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯涂料，其特征在于，所述聚氨酯基体树脂为重量比(2-5)∶(1-3)∶2的聚葵二酸-聚丁二烯二元醇酯多元醇、聚乙二醇-1,4丁二醇己二酸酯多元醇和2-甲基-1,5-戊二醇混合物。
5.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯涂料，其特征在于，所述丙烯酸酯为丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、2-甲基丙烯酸甲酯和2-甲基丙烯酸乙酯中的一种或几种混合物。
6.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯涂料，其特征在于，所述纳米二氧化硅、纳米碳酸钙的比表面积为100-400m2/g。
7.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯涂料，其特征在于，所述助剂为流平剂、固化剂、增滑剂、分散剂、增稠剂中的一种或几种的混合物。
8.根据权利要求7所述的一种耐磨聚氨酯涂料，其特征在于，所述固化剂为多异氰酸酯树脂、脂肪胺、聚酰胺中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的一种耐磨聚氨酯涂料，其特征在于，所述溶剂为芳香烃类、醇类和脂类有机溶剂中的一种或几种。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种耐磨聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1、常温下，将溶剂投入反应釜中，搅拌均匀；
S2、将聚氨酯基体树脂投入反应釜中，在冷凝回流的条件下，高温高速搅拌，至充分溶解；
S3、将丙烯酸脂、聚酮树脂和硝基纤维素依次加入反应釜中，在冷凝回流的条件下，高温高速搅拌，至充分混合均匀；
S4、关闭加热装置，将纳米二氧化硅、纳米碳酸钙加入反应釜中，高速搅拌，至充分混合均匀；
S5、将助剂加入反应釜中，高速搅拌均匀，得到一种耐磨聚氨酯涂料。
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