一种单组分水性聚氨酯涂料、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种单组分水性聚氨酯涂料、制备方法及应用。其中，单组分水性聚氨酯涂料按照重量分数包括：丙烯酸改性水性聚氨酯10‑30份、醇酸树脂10‑30份、水性环氧树脂固化剂15‑20份、去离子水30‑50份、成膜助剂5‑15份、耐磨性填料10‑20份、水性分散剂5‑10份和消泡剂2‑8份。通过上述试剂制备的单组分水性聚氨酯涂料具有较高的耐磨性、良好的机械性能、耐水性以及耐候性等优点，进而在应用于风力发电机时能够增强风力发电机的抗冲击性能、耐磨性能以及耐候性能等。

A single component waterborne polyurethane coating, preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种单组分水性聚氨酯涂料、制备方法及应用
本专利技术涉及涂料
，尤其涉及一种单组分水性聚氨酯涂料、制备方法及应用。
技术介绍
聚氨酯树脂为聚氨基甲酸酯的简称，是一种高分子材料。聚氨酯树脂具有高强度、抗撕裂、耐磨等特性，广泛应用于化工、轻工、电子、纺织、建筑、建材以及国防等领域。随着市场需求的进一步细化，目前聚氨酯树脂的水性化已逐步取代溶剂型，成为聚氨酯工业发展的重要方向。水性聚氨酯能够广泛应用于涂料、胶黏剂、织物涂层、整理剂、皮革涂饰剂以及纸张表面处理剂等。水性聚氨酯根据粒径和外观分为粒径＜0.001微米的聚氨酯水溶液、粒径为0.001-0.1微米的聚氨酯水分散体和粒径大于0.1微米的聚氨酯乳液。水性聚氨酯根据使用形式的不同分为单组分和双组分两类。其中，单组分水性聚氨酯可以直接使用，或无需交联剂便能够使用。若单独使用不能获得所需的性能，则必须添加交联剂；或者一般单组分水性聚氨酯添加交联剂后能提高粘结性能的情形为双组分水性聚氨酯，即双组分水性聚氨酯需要水性聚氨酯主剂和交联剂组成。单组分水性聚氨酯具有无毒、不用和其他交联剂混合使用以及操作简便易控的特点，因而在使用时省时省力，受到较为广泛的应用。目前使用的单组分水性聚氨酯，具有良好的耐候性以及粘结强度等，但其耐磨性一般，且结构强度较低，因而不能满足市场的需求。
技术实现思路
本专利技术提供一种单组分水性聚氨酯涂料、制备方法及应用，以解决现有单组分水性聚氨酯耐磨性较差的问题。本专利技术提供一种单组分水性聚氨酯涂料，该涂料按照重量分数包括：丙烯酸改性水性聚氨酯10-30份、醇酸树脂10-30份、水性环氧树脂固化剂15-20份、去离子水30-50份、成膜助剂5-15份、耐磨性填料10-20份、水性分散剂5-10份和消泡剂2-8份。具体地，水性聚氨酯(英文全称：WaterPolyurethane)简称为水性PU。水性PU具有良好的物理机械性能、优异的耐寒性、耐碱性、弹性及软硬度随温度变化不大等优点，然而，其耐高温性能不佳、耐水性差。丙烯酸酯乳液(英文全称：polyacrylate；英文简称：PA)具有良好的耐水性、耐候性、硬度大以及不耐溶剂的特点。通过PA改性水性PU能够使得丙烯酸改性水性聚氨酯具有高耐磨性、良好的机械性能、耐水性以及耐候性等优点，进而具有更好的使用效果。丙烯酸改性水性聚氨酯的制备工艺为：将聚醚二元醇在真空、温度为120℃条件下脱水24h备用。将成良好的聚醚二元醇慢慢升温至80℃，一次性加入异佛尔酮二异氰酸酯和催化剂，升温到100℃后反应2h。反应结束后，降温至60℃，并加入二羟甲基丙酸和N-甲基吡络烷酮，慢慢升温至85℃后反应6h。反应过程中不断加入丙酮，以降低反应物的黏度。当体系中NCO值达到理论值时，将预聚体转入高速分散搅拌机中，在高速搅拌下分散于溶有扩链剂和中和剂的蒸馏水中，得到自乳化聚醚型水性聚氨酯。在称量好的自乳化聚醚型水性聚氨酯中加入pH调节剂，升温到80℃后滴加乳化好的混合单体和引发剂，滴加速度控制在2-3h内滴完。80℃保温3h后得到丙烯酸改性水性聚氨酯。醇酸树脂为黄褐色粘稠液体，通常是通过多官能醇、多元酸以及植物油酸缩聚而成。固化成膜后的醇酸树脂具有较好的光泽、韧性以及较强的附着力。另外，醇酸树脂还具有良好的耐磨性、耐候性和绝缘性等。醇酸树脂与丙烯酸改性水性聚氨酯混合后能够进一步增强丙烯酸改性水性聚氨酯的耐磨性、耐候性以及机械性能。水性环氧树脂固化剂为本专利技术实施例提供的一种固化剂。在本专利技术实施例中，水性环氧树脂固化剂包括酰胺化多胺、聚酰胺和/或环氧-多胺加成物。成膜助剂又称聚结助剂，能够促进高分子化合物塑性流动和弹性变形，进而改善聚结性能，帮助成膜。在本专利技术实施例中，成膜助剂包括乙二醇单丁醚、十二碳醇酯和丙二醇丁醚中的任意一种或几种。耐磨性填料能够提高单组分水性聚氨酯涂料的耐磨性，延长单组分水性聚氨酯涂料的使用时间。在本专利技术实施例中，耐磨性填料包括聚四氟乙烯、石墨、聚硅氧烷和碳纤维中的任意一种或几种。水性分散剂具有较低的表面张力，并能够很快的润湿颜料，进而分散水性聚氨酯涂料中的其他成分。在本专利技术实施例中，水性分散剂包括聚羧酸钠盐或聚丙烯酸铵盐。消泡剂为降低表面张力，抑制泡沫产生或消除已产生的泡沫。在本专利技术实施例中，消泡剂包括聚醚类消泡剂或聚醚改性硅。如GPE型消泡剂、GPES型消泡剂等。作为优选示例，本专利技术实施例提供的单组分水性聚氨酯涂料按照重量分数包括：丙烯酸改性水性聚氨酯20份、醇酸树脂10份、水性环氧树脂固化剂20份、去离子水40份、成膜助剂10份、耐磨性填料16份、水性分散剂10份和消泡剂8份。本专利技术还提供一种单组分水性聚氨酯涂料的制备方法，该制备方法包括：将成膜助剂、耐磨性填料、水性分散剂和消泡剂加入到去离子水中搅拌均匀，形成第一混合液；将丙烯酸改性水性聚氨酯和醇酸树脂加入到所述第一混合液中，搅拌均匀，形成第二混合液；将水性环氧树脂固化剂加入到所述第二混合液中，搅拌反应，形成单组分水性聚氨酯涂料。本专利技术提供的单组分水性聚氨酯涂料适用于风力发电机领域。本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术提供一种单组分水性聚氨酯涂料、制备方法及应用。其中，单组分水性聚氨酯涂料按照重量分数包括：丙烯酸改性水性聚氨酯10-30份、醇酸树脂10-30份、水性环氧树脂固化剂15-20份、去离子水30-50份、成膜助剂5-15份、耐磨性填料10-20份、水性分散剂5-10份和消泡剂2-8份。通过上述试剂制备的单组分水性聚氨酯涂料具有较高的耐磨性、良好的机械性能、耐水性以及耐候性等优点，进而在应用于风力发电机时能够增强风力发电机的抗冲击性能、耐磨性能以及耐候性能等。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本专利技术。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的单组分水性聚氨酯涂料的制备方法流程图。具体实施方式请参考附图1，附图1示出了本专利技术实施例提供的单组分水性聚氨酯涂料的制备方法流程图。下属具体实施例的描述均以附图1为基础。实施例1本专利技术实施例提供的单组分水性聚氨酯涂料的组份按照重量分数包括：丙烯酸改性水性聚氨酯10份、醇酸树脂30份、水性环氧树脂固化剂15份、去离子水30份、成膜助剂5份、耐磨性填料10份、水性分散剂5份和消泡剂2份。其中，水性环氧树脂固化剂选用酰胺化多胺。成膜助剂选用乙二醇单丁醚。耐磨性填料选用聚四氟乙烯。水性分散剂选用聚羧酸钠盐。消泡剂选用聚醚类消泡剂。本专利技术实施例提供的单组分水性聚氨酯涂料的制备方法包括：S01：将成膜助剂、耐磨性填料、水性分散剂和消泡剂加入到去离子水中搅拌均匀，形成第一混合液；S02：将丙烯酸改性水性聚氨酯和醇酸树脂加入到所述第一混合液中，搅拌均匀，形成第二混合液；S03：将水性环氧树脂固化剂加入到所述第二混合液中，搅拌反应，形成单组分水性聚氨酯涂料。实施例2本专利技术实施例提供的单组分水性聚氨酯涂料的组份按照重量分数包括：丙烯酸改性水性聚氨酯30份、醇酸树脂10份、水性环氧树脂固化剂2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单组分水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述涂料的组份按照重量分数包括：丙烯酸改性水性聚氨酯10‑30份、醇酸树脂10‑30份、水性环氧树脂固化剂15‑20份、去离子水30‑50份、成膜助剂5‑15份、耐磨性填料10‑20份、水性分散剂5‑10份和消泡剂2‑8份。

【技术特征摘要】
1.一种单组分水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述涂料的组份按照重量分数包括：丙烯酸改性水性聚氨酯10-30份、醇酸树脂10-30份、水性环氧树脂固化剂15-20份、去离子水30-50份、成膜助剂5-15份、耐磨性填料10-20份、水性分散剂5-10份和消泡剂2-8份。2.根据权利要求1所述的单组分水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述涂料的组份按照重量分数包括：丙烯酸改性水性聚氨酯20份、醇酸树脂10份、水性环氧树脂固化剂20份、去离子水40份、成膜助剂10份、耐磨性填料16份、水性分散剂10份和消泡剂8份。3.根据权利要求1或2所述的单组分水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述水性环氧树脂固化剂包括酰胺化多胺、聚酰胺和/或环氧-多胺加成物。4.根据权利要求1或2所述的单组分水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述成膜助剂包括乙二醇单丁醚、十二碳醇酯和丙二醇丁醚中的任意一种或几种。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘骏，匡成杰，杨针玉，蔡璐，黄武，石银波，
申请(专利权)人：湖南太子化工涂料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43