一種聚硼硅氧烷改性聚氨酯水性涂料的制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種聚硼硅氧烷改性聚氨酯水性涂料的制備方法，本發(fā)明專利技術(shù)屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明專利技術(shù)通過聚硼硅氧烷改性水性聚氨酯，不僅能夠保有其低VOC和綠色環(huán)保的特點(diǎn)，還能對(duì)其耐水性、耐熱性、機(jī)械性能等帶來(lái)提高，疏水特性使涂料表面對(duì)污漬和菌種的抗黏附性顯著提高，并且分子中氟、硼的存在使得其殺菌性進(jìn)一步增強(qiáng)，而且表面具有良好的疏水性，又能防止污漬黏附上從而產(chǎn)生污染損耗，且本發(fā)明專利技術(shù)公開的涂料具有良好的韌性和阻燃特性，且擁有較好的耐水解性和耐熱老化性能，具有耐磨、耐腐蝕和光亮，柔軟有彈性，耐水性和力學(xué)性能好，耐候性佳的突出優(yōu)點(diǎn)。

Preparation of Polyborosiloxane Modified Polyurethane Waterborne Coatings

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種聚硼硅氧烷改性聚氨酯水性涂料的制備方法
本專利技術(shù)涉及涂料
，特別涉及一種聚硼硅氧烷改性聚氨酯水性涂料的制備方法。
技術(shù)介紹
聚氨酯是一種新興的有機(jī)高分子材料，因其卓越的性能而被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域。聚氨酯涂料是目前較常見的一類涂料，可以分為雙組分聚氨酯涂料和單組分聚氨酯涂料。雙組分聚氨酯涂料一般是由異氰酸酯預(yù)聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物）和含羥基樹脂兩部分組成，通常稱為固化劑組分和主劑組分。這一類涂料的品種很多，應(yīng)用范圍也很廣，根據(jù)含羥基組分的不同可分為丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、環(huán)氧聚氨酯等品種。一般都具有良好的機(jī)械性能、較高的固體含量、各方面的性能都比較好。是目前很有發(fā)展前途的一類涂料品種。主要應(yīng)用方向有木器涂料、汽車修補(bǔ)涂料、防腐涂料、地坪涂料、電子涂料、特種涂料等。缺點(diǎn)是施工工序復(fù)雜，對(duì)施工環(huán)境要求很高，漆膜容易產(chǎn)生弊病。單組分聚氨酯涂料主要有氨酯油涂料、潮氣固化聚氨酯涂料、封閉型聚氨酯涂料等品種。應(yīng)用面不如雙組分涂料廣，主要用于地板涂料、防腐涂料、預(yù)卷材涂料等，其總體性能不如雙組分涂料全面。由多異氰酸酯和小分子的擴(kuò)鏈劑(硬段)和多元醇(軟段)通過加聚反應(yīng)制得的聚氨酯(PU),由于軟、硬段的熱力學(xué)不相容,賦予了聚氨酯很好的抗張強(qiáng)度、耐磨、耐溶劑等性能,并可對(duì)其進(jìn)行分子設(shè)計(jì),使其滿足不同產(chǎn)品的需要,在彈性體、纖維、涂料和粘合劑領(lǐng)域已有普遍使用。但目前的聚氨酯涂料阻燃性能不好，耐老化性能差，本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待開發(fā)出一種新型的聚氨酯水性涂料，以滿足更高的使用需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是針對(duì)現(xiàn)有的問題，提供了一種聚硼硅氧烷改性聚氨酯水性涂料的制備方法。一種聚硼硅氧烷改性聚氨酯水性涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：一、取25~33份二硫化鉬納米片超聲下分散于150~200份硫酸溶液中,硫酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~25%，在80~100℃下攪拌1~2h,將反應(yīng)固體用大量水洗并真空干燥后得到處理后粉末，隨后,將得到處理后粉末加入0.2~0.4份十七氟癸基甲基硅氧烷，并超聲分散于110~125份丙酮中；二、再向步驟一的丙酮中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽0.55~0.95份、N-氯代琥珀酰亞胺0.45~0.55份、單乙醇二異丙醇胺0.22~0.35份,在冰浴中攪拌0.5~1h后加入氨基封端的聚二甲基硅氧烷115~120份,冰浴中反應(yīng)8~12h，再將得到的反應(yīng)物用丙酮和水反復(fù)洗滌后得到聚二甲基硅氧烷改性的二硫化鉬納米片；三、將0.0001~0.0005M的氟硼酸、硼酸的甲醇混合溶液10~20份與步驟二得到的聚二甲基硅氧烷改性的二硫化鉬納米片115~130份混合并于室溫下攪拌0.5~1h產(chǎn)物在60℃下真空干燥10~24h后得到改性硼硅氧烷預(yù)聚體；四、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，再將聚硼硅氧烷預(yù)聚體,在-5~0℃冰水浴中均勻攪拌的同時(shí)加入雙氨基甲酸酯端二苯基甲烷二異氰酸酯22~28份、含氯聚醚多元醇15~34份,再用油浴加熱至80~90℃開始滴加催化劑0.01~0.2份，0.5~lh滴完，保溫反應(yīng)1~2h后升溫至105~110℃,反應(yīng)至體系pH為6.7~7.5，降溫至60~70℃,再加入苯乙烯2~6份、聚乙二醇1~3份，并均勻滴加擴(kuò)鏈劑0.2~0.4份，10~15min后，升溫至100~110℃攪拌反應(yīng)1~2h再均勻滴加二丙基硅二醇5~10份,攪拌反應(yīng)1~2h，即得聚硼硅氧烷改性聚氨酯；五、將聚硼硅氧烷改性聚氨酯40~55份、三羥甲基丙烷2~4份、己二酸3~5份、偏苯三酸酐2~5份、二甲基乙醇胺1~3份充分均勻混合，在氮?dú)夥諊律郎刂?50~180℃，保溫1~2h，加入亞甲基雙丙烯酰胺0.2~0.5份，升溫至185~190℃，攪拌反應(yīng)1~2h冷卻至50~60℃，后加入100~150份去離子水，加入消泡劑0.2~0.5份、潤(rùn)濕劑0.3~0.7份和增稠劑0.1~0.2份、0.4~1.2份萜酚樹脂，混合攪拌均勻，即得聚硼硅氧烷改性聚氨酯水性涂料。進(jìn)一步的，所述二硫化鉬納米片為化學(xué)還原法制備的，其厚度為18~250nm，徑向尺寸為300~1000nm。進(jìn)一步的，其特征在于，所述增稠劑為丙烯酸鈉、碳酸二辛酯、聚甘油-3-癸酸酯的混合物。進(jìn)一步的，所述潤(rùn)濕劑為正丁基封端脂肪醇聚醚、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽、季銨化合物、烷基醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一種或多種。進(jìn)一步的，所述消泡劑為MA-4414、WD-530、醋丁纖維素、BYK349、EFKA-3580中的一種。進(jìn)一步的，所述萜酚樹脂為軟化點(diǎn)為75~81℃、羥基含量為6.5~7.3%、溴值為185~190mg/100g樹脂的萜酚樹脂，含氯聚醚多元醇為IXOLM125和IXOLB251的其中一種或多種。進(jìn)一步的，所述催化劑為二月硅酸二丁基錫、氯化鋅、辛酸亞錫、N-甲基-2-吡咯烷酮、三亞乙基二胺中的一種或多種。進(jìn)一步的，所述擴(kuò)鏈劑為甲基三丁酮肟基硅烷、二羥甲基丁酸、乙基己二醇、甲基二乙醇胺、二甲基丙二醇的一種或多種。進(jìn)一步的，所述氟硼酸、硼酸的甲醇混合溶液中氟硼酸和、硼酸的物質(zhì)的量為2∶1。本專利技術(shù)的有益效果：本專利技術(shù)公開的聚硼硅氧烷改性聚氨酯水性涂料，兼具聚氨酯和聚硼硅氧烷的部分特性以聚氨酯為主鏈，即利用端基多官能團(tuán)聚硼硅氧烷的部分水解性，可進(jìn)一步提高涂料的分散性，還可形成穩(wěn)定的－Si－O－Si－網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高涂料強(qiáng)度。一先由二異氰酸酯與相對(duì)高分子質(zhì)量的多元醇反應(yīng)制備聚氨酯預(yù)聚體，再與聚硼硅氧烷與聚氨酯預(yù)聚體同步定位反應(yīng)生成，不僅同時(shí)兼有有機(jī)硅阻燃劑的高效，無(wú)機(jī)阻燃劑的低煙，能降低成本，減少無(wú)機(jī)阻燃劑用量，改善材料功能。而在高溫下，硼會(huì)促成炭的形成，而硅則增加碳層的熱穩(wěn)定性，從而發(fā)揮硼/硅協(xié)同阻燃效果，而且聚硼硅氧烷通過特殊改性工藝，磷/硅阻燃體系協(xié)同效應(yīng)得到進(jìn)一步加強(qiáng)，由于數(shù)量更多，更能阻止炭層的氧化，從而更能提高炭層的穩(wěn)定性，協(xié)同體系包括含硼無(wú)機(jī)化合物與硅系化合物的轉(zhuǎn)變，本專利技術(shù)公開的涂料在具有高效的防火隔熱性能和較好的理化性能前提下，還具有在高溫中遭受可燃?xì)怏w爆炸作用后,防火涂層的黏結(jié)性強(qiáng)不脫落、不炸裂和產(chǎn)生裂縫,防火、耐火極限好,同時(shí)還應(yīng)具備耐候耐水、耐化學(xué)腐蝕性、耐熱性、耐酸堿施工簡(jiǎn)易等特點(diǎn),為使防火涂料在高溫中遭受可燃?xì)怏w爆炸作用下能保持一定的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)完整性,而聚硼硅氧烷能在高溫下轉(zhuǎn)化為耐高溫的能被燒結(jié)的抗裂黏結(jié)無(wú)機(jī)材料。分子結(jié)構(gòu)本身含有硼元素,使防火涂料具有良好的防火性能,而且提高了涂料的理化性能,利用聚氨酯和聚硼硅氧烷組分之間的取長(zhǎng)補(bǔ)短、協(xié)同促進(jìn)作用，以有機(jī)硼硅氧烷改性聚氨酯乳液,以提高涂料耐候性和在高溫下的黏結(jié)性及阻燃性。聚有機(jī)硼硅氧烷主鏈為無(wú)機(jī)結(jié)構(gòu),側(cè)鏈為甲基等有機(jī)基團(tuán),因而是一類典型的半無(wú)機(jī)半有機(jī)高分子，而且有機(jī)硼硅氧烷結(jié)構(gòu),Si-O鍵能高、內(nèi)旋轉(zhuǎn)能壘低,分子摩爾體積大,表面能小,導(dǎo)致其具有優(yōu)異的耐高低溫性、耐水性、電絕緣性、耐化學(xué)性能和較高的阻燃性。用聚硼硅氧烷改善進(jìn)行改性,改善聚氨酯耐候、耐水、耐高溫等性能,提高涂料成膜的力學(xué)性能，較好的防污效果，并且在不使用黏合劑的前提下黏附性和耐沖刷性較好,超疏水性也能長(zhǎng)久保持。原料易得，改性處理簡(jiǎn)單，摻入不改變聚氨酯的基本特性，制備簡(jiǎn)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種聚硼硅氧烷改性聚氨酯水性涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：一、取25~33份二硫化鉬納米片超聲下分散于150~200份硫酸溶液中,硫酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~25%，在80~100℃下攪拌1~2h,將反應(yīng)固體用大量水洗并真空干燥后得到處理后粉末，隨后,將得到處理后粉末加入0.2~0.4份十七氟癸基甲基硅氧烷，并超聲分散于110~125份丙酮中；二、再向步驟一的丙酮中加入1?(3?二甲氨基丙基)?3?乙基碳二亞胺鹽酸鹽0.55~0.95份、N?氯代琥珀酰亞胺0.45~0.55份、單乙醇二異丙醇胺0.22~0.35份,在冰浴中攪拌0.5~1h后加入氨基封端的聚二甲基硅氧烷115~120份,冰浴中反應(yīng)8~12h，再將得到的反應(yīng)物用丙酮和水反復(fù)洗滌后得到聚二甲基硅氧烷改性的二硫化鉬納米片；三、將0.0001~0.0005M的氟硼酸、硼酸的甲醇混合溶液10~20份與步驟二得到的聚二甲基硅氧烷改性的二硫化鉬納米片115~130份混合并于室溫下攪拌0.5~1h產(chǎn)物在60℃下真空干燥10~24h后得到改性硼硅氧烷預(yù)聚體；四、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，再將聚硼硅氧烷預(yù)聚體,在?5~0℃冰水浴中均勻攪拌的同時(shí)加入雙氨基甲酸酯端二苯基甲烷二異氰酸酯22~28份、含氯聚醚多元醇15~34份,再用油浴加熱至80~90℃開始滴加催化劑0.01~0.2份，0.5~lh滴完，保溫反應(yīng)1~2h后升溫至105~110℃,反應(yīng)至體系pH為6.7~7.5，降溫至60~70℃,再加入苯乙烯2~6份、聚乙二醇1~3份，并均勻滴加擴(kuò)鏈劑0.2~0.4份，10~15min后，升溫至100~110℃攪拌反應(yīng)1~2h再均勻滴加二丙基硅二醇5~10份,攪拌反應(yīng)1~2h，即得聚硼硅氧烷改性聚氨酯；五、將聚硼硅氧烷改性聚氨酯40~55份、三羥甲基丙烷2~4份、己二酸3~5份、偏苯三酸酐2~5份、二甲基乙醇胺1~3份充分均勻混合，在氮?dú)夥諊律郎刂?50~180℃，保溫1~2h，加入亞甲基雙丙烯酰胺0.2~0.5份，升溫至185~190℃，攪拌反應(yīng)1~2h冷卻至50~60℃，后加入100~150份去離子水，加入消泡劑0.2~0.5份、潤(rùn)濕劑0.3~0.7份和增稠劑0.1~0.2份、0.4~1.2份萜酚樹脂，混合攪拌均勻，即得聚硼硅氧烷改性聚氨酯水性涂料。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種聚硼硅氧烷改性聚氨酯水性涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：一、取25~33份二硫化鉬納米片超聲下分散于150~200份硫酸溶液中,硫酸溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20~25%，在80~100℃下攪拌1~2h,將反應(yīng)固體用大量水洗并真空干燥后得到處理后粉末，隨后,將得到處理后粉末加入0.2~0.4份十七氟癸基甲基硅氧烷，并超聲分散于110~125份丙酮中；二、再向步驟一的丙酮中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽0.55~0.95份、N-氯代琥珀酰亞胺0.45~0.55份、單乙醇二異丙醇胺0.22~0.35份,在冰浴中攪拌0.5~1h后加入氨基封端的聚二甲基硅氧烷115~120份,冰浴中反應(yīng)8~12h，再將得到的反應(yīng)物用丙酮和水反復(fù)洗滌后得到聚二甲基硅氧烷改性的二硫化鉬納米片；三、將0.0001~0.0005M的氟硼酸、硼酸的甲醇混合溶液10~20份與步驟二得到的聚二甲基硅氧烷改性的二硫化鉬納米片115~130份混合并于室溫下攪拌0.5~1h產(chǎn)物在60℃下真空干燥10~24h后得到改性硼硅氧烷預(yù)聚體；四、在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，再將聚硼硅氧烷預(yù)聚體,在-5~0℃冰水浴中均勻攪拌的同時(shí)加入雙氨基甲酸酯端二苯基甲烷二異氰酸酯22~28份、含氯聚醚多元醇15~34份,再用油浴加熱至80~90℃開始滴加催化劑0.01~0.2份，0.5~lh滴完，保溫反應(yīng)1~2h后升溫至105~110℃,反應(yīng)至體系pH為6.7~7.5，降溫至60~70℃,再加入苯乙烯2~6份、聚乙二醇1~3份，并均勻滴加擴(kuò)鏈劑0.2~0.4份，10~15min后，升溫至100~110℃攪拌反應(yīng)1~2h再均勻滴加二丙基硅二醇5~10份,攪拌反應(yīng)1~2h，即得聚硼硅氧烷改性聚氨酯；五、將聚硼硅氧烷改性聚氨酯40~55份、三羥甲基丙烷2~4份、己二酸3~5份、偏苯三酸酐2~5份、二甲基乙醇胺1~3份充分均勻混合，在氮?dú)夥諊律郎刂?50~180℃，保溫1~2h，加入亞甲基雙丙烯酰胺0.2~0.5份，升溫至1...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：嚴(yán)勇，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：嚴(yán)勇，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖南,43