本发明专利技术公开了一种耐磨双组分水性聚氨酯涂料及其制备方法，耐磨双组分水性聚氨酯涂料主要由以下组分制备而成：A组分包括聚酯二元醇或者聚氨酯水性分散体；气相二氧化硅；B组分为交联剂。本发明专利技术制备的耐磨双组分水性聚氨酯涂料，其硬度及耐磨性能得到良好改善，耐热性和抗紫外线方面显示良好性能。长期放置6个月后，该水性涂料的上述性能基本无变化。本发明专利技术中聚氨酯水性分散体和气相二氧化硅/聚氨酯复合水性分散体带有自乳化功能，该水性涂料具有良好的贮存稳定性，二氧化硅良好的分散在水性涂料中。本发明专利技术的制备方法具有无污染、环境友好、涂膜质量高等优点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耐磨双组分水性聚氨酯涂料的制备技术，尤其是涉及耐磨双组分水性木器涂料及其制备方法。
技术介绍
聚合物的磨损主要有以下几种形式粘着磨损(adhesive wear)、磨粒磨损 (abrasivewear)、疲劳磨损(fatigue wear)及摩擦中的化学反应(tribo-chemical reaction)等。在实际中几种磨损会同时发生，至于那一种磨损机理起主要作用，这是由聚 合物自身的性质决定的，并且热塑体，弹性体及复合材料等磨损机理各不相同。紧密接触， 塑性变形以及摩擦热的形成都会使两物质间产生粘着。对于聚合物_聚合物的滑动组，粘 着磨损是最重要的磨损机理。粘着强烈地依赖于表面界面特性。应该指出，分子形貌决定 转移层厚度及转移的程度。光滑的分子将在对应面形成一层薄、高度取向的转移膜，因此表 现为粘着磨损率较低。另外，高度交联的材料不易在对应面形成转移膜，这说明交联聚合物 具有高的抗粘着磨损特性。 由于聚合物具有包容异物的能力，所以磨粒会在各种作用力综合作用下嵌入其表 层，使其表面成为粒子增强型或弥散增强型复合材料，耐磨性显著提高。当磨粒超过聚合物 的包容能力时，聚合物表面发生显微撕裂和变形，反复作用下，由于聚合物表层及内部存在 气穴、杂质等缺陷，机械作用造成分子链与分子间键断裂，以及表层、次表层内摩擦热的积 聚引起的链取向、相组织变化，均使裂纹萌生并扩展。裂纹最终将扩展到表面，使表面材料 脱落，产生磨粒磨损。 在聚合物复合材料中，填充材料可以显著改善基体的摩擦磨损特性，提高其机械 性能和使用寿命。然而，填充材料的种类、含量和性能以及环境因素等对聚合物复合材料的 摩擦磨损性能、力学性能及使用寿命影响很大。不同的填充材料对不同基体复合材料的影 响不同。目前广泛用于聚合物复合材料的耐磨填料主要有两大类，一种是无机粉状填料，另 一种是纤维(或纤维织物)填充材料。无机粉状填料主要有石墨、二硫化钼、铜粉、云母粉、 高岭土等；纤维(或纤维织物)填充材料有碳纤维、玻璃纤维及碳化硅纤维等。填充耐磨填 料的方法有共混法、溶胶_凝胶和聚合物基体原位聚合法。 共混法制备涂料主要可归纳为三步首先，制备纳米粒子(表面处理)；其次，合成 树脂；最后，均匀混合两种物系。这种方法的优点在于操作简便，难点在于纳米粒子的分散。 因此除采用分散剂、偶联剂或表面活性剂等处理外，还可用高速分散或超声波辅助分散。共 混法主要包括溶液共混和乳液共混法，其中溶液共混的制备过程大致为将基体树脂溶于 良溶剂中，加入纳米粒子，充分搅拌使之均匀分散，最后成膜、固化。乳液共混法要先制备聚 合物乳液，再与纳米粒子混合，然后成膜。 目前，实木地板的表面保护层基本上采用紫外光固化漆，虽然光泽亮丽，但耐磨度 较低，如不勤加维护，表面涂层三年就被磨损褪色，直至露底，失去原有的典雅华丽的美感， 造成实木地板使用价值的极大浪费，也影响了消费者的信心。实木地板的正常使用寿命一4般可达二三十年甚至更长，因此地板产业急需耐磨表面涂料。此外，树脂镜片眼镜较玻璃镜 片轻便，不易摔碎，易超薄，眼下非常流行。但树脂镜片常用的片基材料聚碳酸酯等光学透 明树脂耐磨性差，需涂覆透明耐磨涂料，才能长期保持光洁不雾化。然而，目前市场上的罩 光漆、地板漆属于仅含极少量无机填料的聚合物树脂漆，从其化学组成上看，不可能具有良 好的耐磨性，无法满足上述需经受磨耗考验的使用场所的要求。为了解决这一问题，各国的 科研人员开始对这些基材进行表面改性的研究，提出了很多的解决方案。人们考虑到无机 玻璃具有较好的耐磨性及耐划伤性，考虑在易磨损的基材表面涂上用气相法或真空沉降法 生产的无机涂料。这些涂料具有极高的耐磨性，然而应用这种涂料除成本较高外，还会因为 基材与涂层的热膨胀系数不同引起差的粘附性，尤其无机材料韧性差，易破碎，限制了其应 用。 近年来，随着纳米技术的兴起，人们考虑将纳米材料应用于涂料。由于纳米材料具 有的特异的性能，可以大大改善涂料的性能，比如，高的耐磨性、紫外线屏蔽性、高的表面活 性等。加入无机纳米粒子，在保证涂层透明的同时，大幅度提高涂层的耐磨性。尤其应用纳 米材料改性的涂料可以用极薄的涂层(5ym左右)获得很高的耐磨性，其应用前景十分诱 人。 水性聚氨酯由于其以水为分散介质，具有低挥发性、无毒、环保、安全可靠等特点。 近年水性聚氨酯技术发展迅速，在耐水性、耐溶剂性和物理机械性能等方面提高很快。如中 国专利CN100509975C以聚丙烯酸酯乳液、水分散性多异氰酸酯、二氧化硅溶胶为原料，通 过溶胶_凝胶方法制得一种水性聚丙烯酸酯复合涂料，该涂料具有良好的施工稳定性，涂 层具有较高的硬度、透明性和耐水性等。中国专利CN101250374A公开了纳米中空二氧化硅 /聚氨酯复合水性涂料技术，采用该方法制得的水性涂料具有良好的贮存稳定性，较大改善 硬度及耐水性。本专利技术技术中的水性聚氨酯除了能够改善耐水性外，突出的特点是改善涂 膜的耐磨性，可应用于汽车涂装、木器地板等需要良好耐磨性能的场合。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足提供一种。 耐磨双组分水性聚氨酯涂料，主要由以下组分制备而成 A组分包括 聚酯二元醇或者聚氨酯水性分散体； 气相二氧化硅； B组分为交联剂。 进一步的，交联剂是聚醚氨基甲酸酯型交联剂、聚醚脲基甲酸酯型交联剂或者磺 酸盐氨基甲酸酯型交联剂。 本专利技术的一种耐磨双组分水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤 (1)将聚酯二元醇或者聚氨酯水性分散体、气相二氧化硅以及水以100 : (5 25) : (250 300)的重量比例混合均匀，在室温下高速剪切和超声波分散1 3小时，制得聚酯二元醇或者聚氨酯水性分散体与气相二氧化硅的混合液，为A组分； (2)B组分为交联剂，将A组分与B组分以100 : (5 10)的重量比例混合均匀，在室温下搅拌20 40分钟，加入增稠剂，再搅拌10 20分钟制得耐磨双组分水性聚氨酯涂料。进一步的，聚氨酯水性分散体的合成步骤为 将二异氰酸酯加入到聚酯二元醇中，50 55t:下反应2 3小时；接着加入2， 2' - 二羟甲基丙酸、扩链剂、二丁基锡二月桂酸酯、以及丙酮，80 85t:下反应2 3小 时； 以上各组分的重量份为 二异氰酸酯 100 聚酯二元醇100 500 2， 2' -二羟甲基丙酸 15 30 扩链剂 8 20 二丁基锡二月桂酸酯0.05 5 丙酮 150 200 ; 然后加入5 20重量份封端剂，80 85。C反应1 2小时； 温度降低至40 45。C，再加入11 22重量份三乙胺和200 300重量份丙酮，反应30 40分钟； 缓慢加入去离子水到上述混合物中，保持整个滴加时间1 2小时；然后减压除去 丙酮，得到固含量为30 40%的聚氨酯水性分散体。 进一步的，所述的二异氰酸酯是芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯；所述的 聚酯二元醇是己二酸聚酯二元醇、苯酐聚酯二元醇、聚己内酯二元醇或聚碳酸酯二元醇；所 述扩链剂为1，4-丁二醇或一縮二乙二醇；所述的封端剂为三羟甲基丙烷、一縮二乙二醇或 1.4-丁二醇。 本专利技术的另一种耐磨双组分水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于具体步骤 为 (1)将二异氰酸酯本文档来自技高网...
【技术保护点】
耐磨双组分水性聚氨酯涂料，其特征在于主要由以下组分制备而成： Ａ组分包括 聚酯二元醇或者聚氨酯水性分散体； 气相二氧化硅； Ｂ组分为交联剂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：罗穗莲，孔文忠，赖海平，刘妃婵，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：81
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