一种防腐耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种防腐耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法，属于涂料技术领域，包括以下重量份原料：新戊二醇4.65

【技术实现步骤摘要】
一种防腐耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法


[0001]本专利技术属于涂料
，具体涉及一种防腐耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚氨酯涂料是目前较常见的一类涂料，其中水性聚氨酯涂料作为绿色、环保型涂料的一种，以水性聚氨酯树脂为基料并以水为溶剂，不含苯及苯的衍生物类有机溶剂，原料成本低，毒性小，而且有机挥发物(Volatile Organic Compounds，VOC)排放量低；根据计算，使用水性涂料的VOCs排放量由溶剂型的125g/L降低至27g/L左右，同时水性聚氨酯涂料在生产、使用和运输中发生火灾爆炸事故的风险明显降低，更具有安全性。
[0003]防腐水性聚氨酯涂料目前以双组份为多，目前单组份水性聚氨酯涂料尚存防腐效果不佳的问题。而且传统单组分水性聚氨酯需要在分子主链上引入足够的亲水基团并且降低分子结构的刚性，以保证水性聚氨酯在水中具有良好的分散性，成膜物具有高耐冲击性，但涂层的硬度较低，且存在耐高温性能等方面不足。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种防腐耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法，以解决
技术介绍
中的问题。
[0005]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0006]一种防腐耐高温水性聚氨酯涂料，包括以下重量份的原料：
[0007]新戊二醇4.65
‑
6.85份、2,2
‑
二羟甲基丙酸2.80
‑
3.60份、三羟甲基丙烷3.60
‑
>3.95份、改性多元醇13.67份、甲苯二异氰酸酯7.20份、二甲基硅油2.53份、二月桂酸二丁基锡0.11份、改性环氧树脂5.06份、三乙胺4.85
‑
7.20份，去离子水13.25份、甲基丙烯酸六氟丁酯10份、浆料32.20份、LMColoror分散剂0.56份、CF
‑
555消泡剂0.56份和AMP
‑
95功能助剂5.60份，所述改性多元醇包括以下步骤制得：
[0008]步骤S1、将大豆油加入反应容器中，搅拌加热至55℃时滴加混合液一，滴加时间为45
‑
60min，滴加完毕后反应6h，分层，去水相，碱洗、水洗至中性，得环氧大豆油；
[0009]步骤S2、将环氧大豆油加入反应容器中，搅拌加热至50℃时加入混合液二，反应3h后加入质量分数为25％
‑
30％的氨水溶液至反应体系呈中性，分层，去水相，120℃下蒸馏纯化，得改性多元醇。
[0010]新戊二醇作为小分子扩链剂，分子结构上季碳原子连接着两个侧甲基，一定程度上破坏了水性聚氨酯涂料分子链规整性，使得水性聚氨酯涂料分子在剪切乳化作用下相对移动加强，更容易形成更小的胶束。而同时新戊二醇作为小分子扩链剂柔顺性不如聚酯大分子，含量增加使水性聚氨酯涂料分子链刚性增强，在两种效应同时影响下，使新戊二醇对水性聚氨酯涂料粒径的影响较小。
[0011]2,2
‑
二羟甲基丙酸作为亲水扩链剂，带有亲水基团，通过聚氨酯合成反应引入到
分子主链上，使聚氨酯分子带有一定亲水性。亲水扩链剂是聚氨酯分子能够均匀分散在水相中的重要保证。随着2,2
‑
二羟甲基丙酸的含量增加，水性聚氨酯分子上的亲水基团越多，亲水性越好，水性聚氨酯分子在水中的分散能力越强，而相应的乳液粒径越小，乳液外观越透明，储存稳定性和稀释稳定性更好。
[0012]二甲基硅油为有机硅化合物，分子中以Si
‑
C键为主要结构，其独特的结构兼具有机材料与无机材料的特性，高温下分子中的化学键不易断裂、分解，具有优异的耐高温。
[0013]三羟甲基丙烷作为内交联剂，在一定条件下(如加热、辐射、光照等)能发生反应形成化学键，从而达到分子间交联的目的。使用三羟甲基丙烷作为内交联剂合成水性聚氨酯，提高了水性聚氨酯涂料的硬度，随着三羟甲基丙烷的增加，水性聚氨酯涂料硬度也随之增加。
[0014]甲苯二异氰酸酯属于芳香族二异氰酸酯，相比于异佛尔酮二异氰酸酯等脂肪族二异氰酸酯，芳香族二异氰酸酯分子上的苯环结构赋予聚氨酯良好的力学性能，并且甲苯二异氰酸酯价格低廉，适合用于制备高性能水性聚氨酯涂料。
[0015]去离子水除了作为分散介质之外还是重要的反应原料，在反应体系中主要是充当扩链剂使得体系形成脲键。
[0016]作为本专利技术的进一步方案，所述一种防腐耐高温水性聚氨酯涂的固含量为30
±
3.5％。
[0017]作为本专利技术的进一步方案，所述改性环氧树脂包括以下步骤制得：
[0018]将E
‑
44环氧树脂加入反应容器中，加入丙酮，并通入氮气保护，升温至80℃，搅拌，加入对氨基苯甲酸反应13.5h后，减压旋蒸去除丙酮，用质量分数为20％的乙醇溶液洗涤，去除未反应的对氨基苯甲酸，得改性环氧树脂。改性环氧树脂以水为分散剂，具有低VOC的特点，采用对氨基苯甲酸对E
‑
44环氧树脂进行化学改性引入亲水性基团，制备出稳定性良好的改性环氧树脂。
[0019]作为本专利技术的进一步方案，所述E
‑
44环氧树脂、丙酮、对氨基苯甲酸、质量分数为20％的乙醇溶液的用量比为1mol:20mL:0.5mol:60mL。
[0020]作为本专利技术的进一步方案，所述浆料由镇水粉、铁红与乙醇按照质量比10:6:13混合并球磨24h制得。镇水粉是由多种天然矿石为原料与高分子化合物经化学反应生成，具有隔热防水、保温绝缘阻燃多重性能。铁红的主要成分是三氧化二铁，它具有耐高温的性能。把镇水粉和铁红作为主要的无机填料制备水性聚氨酯涂料能使涂料的吸水率降低，冲击强度增加到80kg/cm，附着力达到1级，硬度能达到8H。在50g/L硫酸溶液中浸泡24h无变化，极大改善了改性水性聚氨酯涂料的防腐性能，并且加入了镇水粉和铁红之后，耐高温性能有了明显提高。
[0021]作为本专利技术的进一步方案，步骤S1所述大豆油与混合液一的体积比为1:0.82，混合液一由甲酸、质量分数为30％的过氧化氢溶液和浓硫酸按照体积比1:3:0.1混合制得。
[0022]作为本专利技术的进一步方案，步骤S2所述环氧大豆油与混合液二的体积比为1:0.77，混合液二由甲醇、蒸馏水和质量分数为40％的氟硼酸溶液按照体积比6:1.5:0.2混合制得。以甲醇为开环试剂，蒸馏水为稀释剂，氟硼酸为催化剂，混合得到羟基化试剂，对环氧大豆油进行开环及羟基化，不破坏大豆油甘油三酸酯主体结构。因为大豆油或改性之后的大豆油中的羟基官能度一般都大于2，用大豆油制备的水性聚氨酯大分子具备一定的微交
联或半互穿等网络结构。随着交联密度的增多，可以有效增强聚氨酯分子的内聚能密度，从而增强其力学性能。另一方面，致密的分子结构还有利于提升聚氨酯的耐高温性能，大豆油中所含的大量不饱和苯环可以促使聚氨酯在水中进一步出现氧化聚合反应，进而使强度与硬度获得进一步加强。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防腐耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：新戊二醇4.65
‑
6.85份、2,2
‑
二羟甲基丙酸2.80
‑
3.60份、三羟甲基丙烷3.60
‑
3.95份、改性多元醇13.67份、甲苯二异氰酸酯7.20份、二甲基硅油2.53份、二月桂酸二丁基锡0.11份、改性环氧树脂5.06份、三乙胺4.85
‑
7.20份，去离子水13.25份、甲基丙烯酸六氟丁酯10份、浆料32.20份、LM Coloror分散剂0.56份、CF
‑
555消泡剂0.56份和AMP
‑
95功能助剂5.60份，所述改性多元醇包括以下步骤制得：步骤S1、将大豆油加入反应容器中，搅拌加热至55℃时滴加混合液一，滴加时间为45
‑
60min，滴加完毕后反应6h，分层，去水相，碱洗、水洗至中性，得环氧大豆油；步骤S2、将环氧大豆油加入反应容器中，搅拌加热至50℃时加入混合液二，反应3h后加入质量分数为25％
‑
30％的氨水溶液至反应体系呈中性，分层，去水相，120℃下蒸馏纯化，得改性多元醇。2.根据权利要求1所述的一种防腐耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，固含量为30
±
3.5％。3.根据权利要求1所述的一种防腐耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述改性环氧树脂包括以下步骤制得：将E
‑
44环氧树脂加入反应容器中，加入丙酮，并通入氮气保护，升温至80℃，搅拌，加入对氨基苯甲酸反应13.5h后，减压旋蒸去除丙酮，用质量分数为20％的乙醇溶液洗涤，得改性环氧树脂。4.根据权利要求3所述的一种防腐耐高温水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述E
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：梁本树，梁子双，陆子明，
申请(专利权)人：安徽省奥佳建材有限公司，
类型：发明
国别省市：