專利名稱：基于載流子控制技術(shù)的改性聚氨酯漆的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機涂料技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于載流子控制技術(shù)制備改性聚氨酯漆制備方法。
背景技術(shù)：
聚氨酯類涂料是現(xiàn)代涂料工業(yè)的重要品種，據(jù)不完全統(tǒng)計，當(dāng)前我國涂料總產(chǎn)量超過了 200萬噸，聚氨酯涂料所占的比例從2001年的22萬噸，增長到2009年占涂料總產(chǎn)量的21%, 達(dá)到41萬噸，是近十年來增長速度最快的涂料品種，預(yù)計今后五年仍將以每年5%左右的速 度遞增。究其原因，主要有以下三個方面 一是由于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高， 涂料市場對高檔漆的需求增加，多年研究開發(fā)的聚氨酯涂料已形成系列，使用范圍不斷擴(kuò)展， 從而使聚氨酯涂料的市場容量迅速擴(kuò)大；二是由于聚氨酯漆具有良好的裝飾性、耐久性和耐 腐蝕性，能適應(yīng)木器家具、家居木結(jié)構(gòu)裝修、地板地坪耐磨防蝕、體育場館和運動器材等涂 飾的各種要求，得到了消費者的青睞；三是由于生產(chǎn)聚氨酯涂料的重要原料TDI，價格降低， 供應(yīng)有保證，從過去單純依靠進(jìn)口，經(jīng)過引進(jìn)、消化、吸收，在國內(nèi)已陸續(xù)投產(chǎn)。
聚氨酯漆由于大氣、紫外線、污染物等環(huán)境因素的影響，其本身的物理和化學(xué)性質(zhì)會逐 漸失效，特別是絕緣性能會急劇下降,這嚴(yán)重影響了聚氨酯漆在實際中的應(yīng)用。
本發(fā)明通過對現(xiàn)今市售的幾種聚氨酯漆進(jìn)行納米粉體摻雜改性，利用載流子控制技術(shù)來 制取改性聚氨酯漆。本發(fā)明中的改性聚氨酯漆，通過比較其改性前后的載流子密度，可知改 性后的聚氨酯漆在絕緣性能方面也有了較大的提高。這使得聚氨酯漆不僅適用于高級家俱及 民用木器的表面涂裝，也可應(yīng)用于各機械設(shè)備、化工裝置及水泥建筑等的防腐蝕涂裝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是對現(xiàn)今市售的幾種聚氨酯漆進(jìn)行納米粉體摻雜改性，并通過計算改性前 后的載流子密度，比較改性前后涂料的絕緣性能，從而達(dá)到通過控制載流子的密度，可以間 接評估聚氨酯漆的絕緣性能。選用的聚氨酯漆的型號及生產(chǎn)廠家如下表所示。
1S 01-3清漆蘭州西北油漆廠
2S22-l廣州造漆廠
37110J-6雙組分聚氨酯漆上海造漆廠
本發(fā)明的目的是通過在聚氨酯漆中加入納米活性粉體來進(jìn)行改性，其技術(shù)方案具有如下
操作步驟
1)采用高速球磨機將成份為MgC03、 CaS04或BaS04其中之一的礦物鹽研磨成納米粉體，粒 徑保持在50 200nm范圍內(nèi)，然j^將納米粉體配制成20~40% (wt%)的懸浮液，同時調(diào)節(jié)jH
3值為7.0~8.5，進(jìn)行抽濾，接著將所得濾餅在120 20(TC下烘干，直到濾餅變?yōu)楦稍锏陌咨?xì) 晶態(tài)物質(zhì)，即得納米粉體。
2) 對步驟l所得的納米粉體進(jìn)行包覆處理，以三元乙丙橡膠作為包覆劑，其中納米粉體與三 元乙丙橡膠的質(zhì)量比l: 2~5。
3) 將步驟2所得的納米粉體與聚氨酯漆混合，放于球磨機內(nèi)球磨24 40小時，最終制得納米 粉體改性聚氨酯漆，所述的納米粉體與聚氨酯漆的混合質(zhì)量比為1: 2 6。
具體實施例方式
下面通過實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容。
本實施例采用MgC03的天然礦物鹽納米粉體來改性S01-3清漆，首先采用高速球磨方法球 磨MgC03的天然礦物鹽,控制粒徑為60nm,并制成20y。 (wt%)的懸浮液，攪拌均勻后調(diào)節(jié)懸浮 液pH值為7.0 8.0，接著進(jìn)行抽濾，然后將濾餅在150'C下烘干后粉碎，即可得天然鈉鹽納 米粉體。以三元乙丙橡膠作為包覆劑，按照納米粉體與三元乙丙橡膠的質(zhì)量比l: 3進(jìn)行包覆 處理。然后稱取18. 23g納米粉體，與37. 54g市售S01-3清漆混合，保證所加納米粉體與S01-3 清漆的質(zhì)量比約為h 2。經(jīng)30小時球磨后，即可得到納米改性的S01-3清漆。 改性的S01-3清漆的載流子密度的測試
a. 以低碳棒為測試電極基材，經(jīng)環(huán)氧樹脂密封后，取其中一個平整表面作為工作面，采用 細(xì)金相砂紙打磨，經(jīng)無水乙醇、丙酮依次清洗后，干燥，放置于干燥器中備用。將實施 例一中制得的納米改性S0卜3清漆涂料均勻涂于制備好的測試電極工作面上，涂層厚度 控制在(25土2mm)，將涂敷的電極40°C恒溫干燥15d，即得測試電極。
b. 然后將待測電極浸泡入由分析純試劑和去離子水配制的1(^Na2S04溶液，以飽和甘汞 電極為參比電極，鉑電極為輔助電極，在電腦控制的CHI660C電化學(xué)工作站上進(jìn)行電位-電容測試，然后將數(shù)據(jù)繪制Mott-Schottky分析圖，由于本實施例涂層在10% Na2S(V溶 液中浸泡時呈現(xiàn)P型半導(dǎo)體行為，因此根據(jù)Mott-Schottky關(guān)系式
其中，Csc為空間電荷層電容，e為有機涂層材料的介電常數(shù)(19.547X10—'卞/ni)， e。為真空介電常數(shù)(為8.854X10—12F/m) ， e為電子電量，N。為載流子密度，U為外加電 位，Ufb為平帶電位，k為波爾茲曼常數(shù)，T為絕對溫度；因此，由Mott-Schottky分析圖 的直線段斜率即可求出本實施例涂層載流子密度ND。并同時測量在浸泡時間為2d、 4d、
實施例6d、10d、20d時的載流子密度，將數(shù)據(jù)填入表1。同時將未改性前的S01-3清漆在10%Na2S04溶液中浸泡2d、 4d、 6d、 10d、 20d時的載流子密度也填入表1中。實施例二
本實施例采用的主要成份為CaS04的天然礦物鹽納米粉體來改性S22-l清漆,具體步驟與實施例一基本相同，不同的是所加納米粉體與S22-1清漆的質(zhì)量比為1: 4，得到改性S22-1清漆的載流子密度N。的數(shù)據(jù)參見下表1。同時將未改性前的S22-1清漆在10% Na2S(V溶液中浸泡2d、 4d、 6d、 10d、 20d時的載流子密度也相應(yīng)填入表l中。實施例三
本實施例采用的主要成份為MgC03的天然礦物鹽納米粉體來改性7110J-6雙組分聚氨酯漆，具體步驟與實施例一基本相同，不同的是所加納米粉體與7110J-6雙組分聚氨酯漆的質(zhì)量比為l: 3，得到改性7110J-6雙組分聚氨酯漆的載流子密度N。的數(shù)據(jù)參見下表1。同時將未改性前的7110J-6雙組分聚氨酯漆在10% Na2S(V溶液中浸泡2d、 4d、 6d、 10d、 20d時的載流子密度也相應(yīng)填入表1中。
由于本實施例涂層在10% Na2S04溶液中浸泡時呈現(xiàn)n型半導(dǎo)體行為，因此所依據(jù)Mott-Schottky關(guān)系式為
1
2
A〃 ^、
2
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表1改性前后聚氨酯漆在10%硫酸鈉溶液中不同浸泡時間載流子密度的比較
頻載流子密度N。 (/m3)2d4d6d10d20d
實施例一改性前8.3xl0188.9xl0186.7x10197.3x1019
改性后5.6x10185.1xl0184.6x10196.1xl019
實施例二改性前4. 7xl0'85. 2xl0185. 7xl0'86.9xl0'8
改性后1. 3xl0182.9xl0'83. 6xl0183.8xl0'85.7x1018
實施例三改性前5.8x10187.3x10189.7x1018
改性后3.5x10183.5x10186.1xl018
從上表可知，隨著浸泡時間的增長，載流子密度呈逐漸增大的趨勢，涂料的絕緣性能將隨之不斷下降。但是改性后的聚氨酯漆的載流子密度在同一時間均呈下降的趨勢，由此可知通過納米粉體改性能提高聚氨酯漆的絕緣性能，同時通過載流子密度也可間接評估聚氨酯漆的絕緣性能，達(dá)到間接控制聚氨酯漆絕緣性能的目的。
權(quán)利要求
1.一種基于載流子控制技術(shù)的改性聚氨酯漆的制備方法，其特征在于該方法具有以下步驟1)采用高速球磨機將成份為MgCO3、CaSO4或BaSO4其中之一的礦物鹽研磨成納米粉體，粒徑保持在50～200nm范圍內(nèi)，然后將納米粉體配制成20～40％(wt％)的懸浮液，同時調(diào)節(jié)pH值為7.0～8.5，進(jìn)行抽濾，接著將所得濾餅在120～200℃下烘干，直到濾餅變?yōu)楦稍锏陌咨?xì)晶態(tài)物質(zhì)，即得納米粉體；2)對步驟1所得的納米粉體進(jìn)行包覆處理，以三元乙丙橡膠作為包覆劑，其中納米粉體與三元乙丙橡膠的質(zhì)量比1∶2～5；3)將步驟2所得的納米粉體與聚氨酯漆混合，納米粉體與聚氨酯漆的混合質(zhì)量比為1∶2～6，放于球磨機內(nèi)球磨24～40小時，最終制得納米粉體改性聚氨酯漆。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于載流子控制技術(shù)的改性聚氨酯漆的制備方法。該方法是將MgCO₃、CaSO₄或BaSO₄中的一種礦物鹽研磨成納米粉體，然后配制成懸浮液，同時調(diào)節(jié)pH值為7.0～8.5，抽濾、烘干；對納米粉體進(jìn)行三元乙丙橡膠包覆處理，納米粉體與三元乙丙橡膠的質(zhì)量比1∶2～5；將納米粉體與聚氨酯漆的質(zhì)量比為1∶2～6進(jìn)行混合，球磨24～40小時。改性后的S01-3清漆、S22-1、7110J-6雙組分聚氨酯漆等型號聚氨酯漆與改性前的聚氨酯漆通過計算載流子密度可知，改性后的聚氨酯漆在絕緣性能方面也有了較大的提高。這使得聚氨酯漆不僅適用于高級家俱及民用木器的表面涂裝，也可應(yīng)用于各機械設(shè)備、化工裝置及水泥建筑等的防腐蝕涂裝。
文檔編號C09D7/12GK101671520SQ20091019650
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月25日
發(fā)明者周瓊宇, 海 林, 超 王, 盛敏奇, 鐘慶東, 陳大洋 申請人:上海大學(xué)