一種水性聚氨酯復合涂料及其制備方法技術

本發明專利技術公開一種水性聚氨酯復合涂料，包括如下重量份原料：聚四氫呋喃二醇20?30份、1，4?丁二醇1?3份、2，2?二羥甲基丙酸2?4份、異氟爾酮二異氰酸酯12?14份、N，N?二甲基乙酰胺4?6份、二月桂酸二丁基錫0.1?0.3份、丙酮16?20份、去離子水200?300份、二乙烯三胺0.1?0.3份、改性環氧樹脂40?50份、消泡劑0.1?0.3份、潤濕劑0.1?0.3份、流平劑0.1?0.3份和增稠劑0.1?0.3份；氣凝膠能夠與環氧樹脂形成氫鍵，分子之間的范德華作用力增強，改性后的環氧樹脂更有利于提高涂層的機械性能，隨著分子量和交聯密度的增加，阻礙了水向內部擴散，提高了涂料的耐水性。

【技術實現步驟摘要】
一種水性聚氨酯復合涂料及其制備方法
本專利技術屬于水性涂料制備
，具體涉及一種水性聚氨酯復合涂料及其制備方法。
技術介紹
聚氨酯涂料是目前較常見的一類涂料，它具有成膜溫度低、附著力強、耐磨性好、硬度大以及耐化學品、耐候性好的特點。水性聚氨酯擁有硬度大、韌性好及防腐性優良等特征，但是機械強度低、耐水穿透性差。專利技術專利CN103102718A公開一種水性聚氨酯復合涂料，其特征在于，該涂料由以下重量份數的原料制成，水性聚氨酯乳液40-60份、聚丙烯酸12-25份、多異氰酸酯20-30份、交聯劑30-40份、填料10-15份、水80-100份。該專利技術制備的水性聚氨酯復合涂料結合了聚氨酯涂料和聚丙烯涂料的優點，具有耐磨、耐腐蝕和光亮、耐水性和力學性能好的特性。另外，聚氨酯的涂膜可以做成高硬度的涂膜，也可以制成柔韌性好的彈性涂膜，大大加強了聚氨酯涂料的應用范圍。
技術實現思路
為了克服上述的技術問題，本專利技術提供一種水性聚氨酯復合涂料及其制備方法。本專利技術要解決的技術問題：傳統的水性聚氨酯涂料的分子結構多表現為單一鏈段結構，多表現為耐水性差、機械強度低等缺點，在生產生活領域中的應用很受限制。本專利技術的目的可以通過以下技術方案實現：一種水性聚氨酯復合涂料，包括如下重量份原料：聚四氫呋喃二醇20-30份、1，4-丁二醇1-3份、2，2-二羥甲基丙酸2-4份、異氟爾酮二異氰酸酯12-14份、N，N-二甲基乙酰胺4-6份、二月桂酸二丁基錫0.1-0.3份、丙酮16-20份、去離子水200-300份、二乙烯三胺0.1-0.3份、改性環氧樹脂40-50份、消泡劑0.1-0.3份、潤濕劑0.1-0.3份、流平劑0.1-0.3份和增稠劑0.1-0.3份；該水性聚氨酯復合涂料，由如下步驟制備：第一步、將聚四氫呋喃二醇和1，4-丁二醇裝入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入70-80℃的真空干燥烘箱中，真空干燥2-3h，干燥結束后取出燒瓶，將三口燒瓶冷卻至20-30℃，加入2，2-二羥甲基丙酸、異氟爾酮二異氰酸酯、N，N-二甲基乙酰胺和二月桂酸二丁基錫，設置溫度為80℃，反應1-2h，降溫至20-30℃，加入丙酮攪拌50-70min，然后加入三乙胺繼續攪拌5-10min，在1800-2000r/min的轉速下加入80％去離子水，高速攪拌30min，然后滴加二乙烯三胺繼續高速攪拌5-10min，攪拌結束后，減壓蒸餾除去丙酮制得水性聚氨酯乳液；第二步、將水性聚氨酯乳液和環氧樹脂，在1500-1700r/min的轉速下，高速攪拌20-30min，得到預乳液，向預乳液中加入剩余去離子水、消泡劑、潤濕劑、流平劑和增稠劑在溫度為20-30℃、轉速為500-600r/min的轉速下，攪拌50-70min，即得水性聚氨酯復合涂料。進一步地，第一步中，聚四氫呋喃二醇的平均分子量為2000；第二步中消泡劑為有機硅類消泡劑、潤濕劑為BYK-187、流平劑為BYK-350、增稠劑為丙烯酸堿溶脹型增稠劑。進一步地，改性環氧樹脂通過如下步驟制備：步驟S11、將雙酚A型環氧樹脂和丙二醇甲醚加入三口燒瓶中，設置溫度為60-70℃、轉速為300-400r/min的條件下，攪拌至溶液透明，保持溫度和轉速不變，將聚乙二醇加入三口燒瓶中，繼續恒溫攪拌至無結晶出現，將三氟化硼乙醚與丙二醇甲醚質量比5：1的混合溶液加入三口瓶中，混合溶液在1h內勻速滴入，滴加結束后，在90℃下恒溫反應6h，得到混合液A；步驟S12、將氣凝膠和無水乙醇按質量比為1：10混合，混合后在頻率為40-50kHz的條件下超聲處理30-40min，向混合液A中加入去離子水和氣凝膠與無水乙醇的混合液，在60-70℃下反應20-30min，然后用超聲波細胞粉碎機在60-70W的功率下處理30-40min制得改性環氧樹脂。進一步地，步驟S11中，聚乙二醇為PEG-4000；雙酚A型環氧樹脂、丙二醇甲醚、聚乙二醇和三氟化硼乙醚的質量比為1：2：1：0.1-0.3；步驟S12中，混合液A、去離子水和氣凝膠的質量比為1：1：0.1-0.3。進一步地，氣凝膠通過如下步驟制備：步驟S21、將埃洛石加入去離子水中，在溫度為20-30℃、轉速為300-400r/min條件下攪拌5-6h，攪拌結束后，在離心機中以2000r/min的轉速下分離三次，抽濾，濾渣用無水乙醇洗滌三遍，將洗滌后的濾渣在40-60℃條件下干燥至恒重，制得粉末a；步驟S22、將粉末a與體積分數50％的乙醇溶液混合，加入苯基乙烯基硅油和過氧化二苯甲酰，攪拌5min，在頻率為40-50kHz的條件下，進行超聲處理1h，制成混合液，將混合液放入真空瓶，使用真空泵將真空瓶抽至真空，然后，在70-80℃條件下，加熱40-60min；并于50-60℃下保溫24h，保溫結束后，在溫度為80℃條件下，繼續加熱1-3h，加熱結束后以8000r/min的速度離心5min，離心結束后過濾得到濾渣，濾渣用去離子水洗滌三遍，在40-60℃條件下干燥至恒重，制得粉末b；步驟S23、將粉末b和十二烷基硫酸鈉加入去離子水中，在頻率為40-50kHz的條件下，進行超聲處理20-30min，超聲結束后，加入環己烷攪拌30-40min制得混合液，然后將混合液加入三頸瓶中，將體系溫度升至70-80℃，再加入過氧苯甲酰，加熱結束后，保持溫度不變保溫24h，保溫結束后，抽濾，濾渣用去離子水洗滌三遍，在50-70℃條件下干燥至恒重，即得氣凝膠。進一步地，步驟S21中，埃洛石和去離子水用量比為5-10g:50mL；步驟S22中，粉末a、體積分數50％的乙醇溶液、十二烷基硫酸鈉、苯基乙烯基硅油和過氧化二苯甲酰的質量比為0.1-0.3：100：1-1.2：0.05：0.02；步驟S23中，粉末b、十二烷基硫酸鈉、去離子水、環己烷和過氧苯甲酰的用量比為0.5g：1g：20-40mL：5-15mL：0.05-0.1g。進一步地，一種水性聚氨酯復合涂料的制備方法，包括如下步驟：第一步、將聚四氫呋喃二醇和1，4-丁二醇裝入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入70-80℃的真空干燥烘箱中，真空干燥2-3h，干燥結束后取出燒瓶，將燒瓶冷卻至20-30℃，加入2，2-二羥甲基丙酸、異氟爾酮二異氰酸酯、N，N-二甲基乙酰胺和二月桂酸二丁基錫，設置溫度為80℃，反應1-2h，降溫至20-30℃，加入丙酮攪拌50-70min，然后加入三乙胺繼續攪拌5-10min，在1800-2000r/min的轉速下加入80％去離子水，高速攪拌30min，然后滴加二乙烯三胺繼續高速攪拌5-10min，攪拌結束后，減壓蒸餾除去丙酮制得水性聚氨酯乳液；第二步、將水性聚氨酯乳液和環氧樹脂，在1500-1700r/min的轉速下，高速攪拌20-30min，得到預乳液，向預乳液中加入剩余去離子水、消泡劑、潤濕劑、流平劑和增稠劑在溫度為20-30℃、轉速為500-600r/min的轉速下，攪拌50-70min，即得水性聚氨酯復合涂料本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種水性聚氨酯復合涂料，其特征在于，包括如下重量份原料：/n聚四氫呋喃二醇20-30份、1，4-丁二醇1-3份、2，2-二羥甲基丙酸2-4份、異氟爾酮二異氰酸酯12-14份、N，N-二甲基乙酰胺4-6份、二月桂酸二丁基錫0.1-0.3份、丙酮16-20份、去離子水200-300份、二乙烯三胺0.1-0.3份、改性環氧樹脂40-50份、消泡劑0.1-0.3份、潤濕劑0.1-0.3份、流平劑0.1-0.3份和增稠劑0.1-0.3份；/n該水性聚氨酯復合涂料，由如下步驟制備：/n第一步、將聚四氫呋喃二醇和1，4-丁二醇裝入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入70-80℃的真空干燥烘箱中，真空干燥2-3h，干燥結束后取出燒瓶，將三口燒瓶冷卻至20-30℃，加入2，2-二羥甲基丙酸、異氟爾酮二異氰酸酯、N，N-二甲基乙酰胺和二月桂酸二丁基錫，設置溫度為80℃，反應1-2h，降溫至20-30℃，加入丙酮攪拌50-70min，然后加入三乙胺繼續攪拌5-10min，在1800-2000r/min的轉速下加入80％去離子水，高速攪拌30min，然后滴加二乙烯三胺繼續高速攪拌5-10min，攪拌結束后，減壓蒸餾除去丙酮制得水性聚氨酯乳液；/n第二步、將水性聚氨酯乳液和環氧樹脂，在1500-1700r/min的轉速下，高速攪拌20-30min，得到預乳液，向預乳液中加入剩余去離子水、消泡劑、潤濕劑、流平劑和增稠劑在溫度為20-30℃、轉速為500-600r/min的轉速下，攪拌50-70min，即得水性聚氨酯復合涂料。/n...

【技術特征摘要】
1.一種水性聚氨酯復合涂料，其特征在于，包括如下重量份原料：
聚四氫呋喃二醇20-30份、1，4-丁二醇1-3份、2，2-二羥甲基丙酸2-4份、異氟爾酮二異氰酸酯12-14份、N，N-二甲基乙酰胺4-6份、二月桂酸二丁基錫0.1-0.3份、丙酮16-20份、去離子水200-300份、二乙烯三胺0.1-0.3份、改性環氧樹脂40-50份、消泡劑0.1-0.3份、潤濕劑0.1-0.3份、流平劑0.1-0.3份和增稠劑0.1-0.3份；
該水性聚氨酯復合涂料，由如下步驟制備：
第一步、將聚四氫呋喃二醇和1，4-丁二醇裝入三口燒瓶中，將三口燒瓶放入70-80℃的真空干燥烘箱中，真空干燥2-3h，干燥結束后取出燒瓶，將三口燒瓶冷卻至20-30℃，加入2，2-二羥甲基丙酸、異氟爾酮二異氰酸酯、N，N-二甲基乙酰胺和二月桂酸二丁基錫，設置溫度為80℃，反應1-2h，降溫至20-30℃，加入丙酮攪拌50-70min，然后加入三乙胺繼續攪拌5-10min，在1800-2000r/min的轉速下加入80％去離子水，高速攪拌30min，然后滴加二乙烯三胺繼續高速攪拌5-10min，攪拌結束后，減壓蒸餾除去丙酮制得水性聚氨酯乳液；
第二步、將水性聚氨酯乳液和環氧樹脂，在1500-1700r/min的轉速下，高速攪拌20-30min，得到預乳液，向預乳液中加入剩余去離子水、消泡劑、潤濕劑、流平劑和增稠劑在溫度為20-30℃、轉速為500-600r/min的轉速下，攪拌50-70min，即得水性聚氨酯復合涂料。


2.根據權利要求1所述的一種水性聚氨酯復合涂料，其特征在于，第一步中，聚四氫呋喃二醇的平均分子量為2000；第二步中消泡劑為有機硅類消泡劑、潤濕劑為BYK-187、流平劑為BYK-350、增稠劑為丙烯酸堿溶脹型增稠劑。


3.根據權利要求1所述的一種水性聚氨酯復合涂料，其特征在于，改性環氧樹脂通過如下步驟制備：
步驟S11、將雙酚A型環氧樹脂和丙二醇甲醚加入三口燒瓶中，設置溫度為60-70℃、轉速為300-400r/min的條件下，攪拌至溶液透明，保持溫度和轉速不變，將聚乙二醇加入三口燒瓶中，繼續恒溫攪拌至無結晶出現，將三氟化硼乙醚與丙二醇甲醚質量比5：1的混合溶液加入三口瓶中，混合溶液在1h內勻速滴入，滴加結束后，在90℃下恒溫反應6h，得到混合液A；
步驟S12、將氣凝膠和無水乙醇按質量比為1：10混合，混合后在頻率為40-50kHz的條件下超聲處理30-40min，向混合液A中加入去離子水和氣凝膠與無水乙醇的混合液，在60-70℃下反應20-30min，然后用超聲波細胞粉碎機在60-70W的功率下處理30-40min制得改性環氧樹脂。


4.根據權利要求3所述的一種水性聚氨酯復合涂料，其特征在于，步驟S11中，聚乙二醇為PEG-4000；雙酚A型環氧樹脂、丙二醇甲醚、聚乙二醇和三氟化硼乙醚的質量比為1：2：1：0.1-0.3；步驟S12中，混合液A、去離子水和氣凝膠的質量比為1：1：0.1-0.3。<...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉國聰，胡庭維，
申請(專利權)人：杭州麗彩文化用品有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33