一種改性聚氨酯金屬涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水性涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種改性聚氨酯金屬涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，金屬表面的防腐越來越受到各行各業(yè)的高度重視，采用涂料涂覆防腐是一種既經(jīng)濟又有效的方法。防止金屬腐蝕的方法有很多，如采用電鍍和陰極保護，造成了排放污染，不利于環(huán)境保護；還有在使用耐腐蝕合金，雖起到防腐作用，但工程造價達。經(jīng)過實踐證明，采取涂料層防護是最有效最經(jīng)濟普遍的方法。
[0003]水性聚氨酯以水作為分散介質(zhì)，具有環(huán)保無毒、難燃燒等優(yōu)勢，并且可以通過改變軟硬段種類與比例來調(diào)節(jié)樹脂材料的綜合性能。自上世紀60年代末水性聚氨酯被引入市場后，水性聚氨酯以優(yōu)異的粘結(jié)能力，出色的耐溫變性能，優(yōu)良的耐低溫性能，良好的生物相容性以及環(huán)保無毒的特性而被廣泛應用在多個領(lǐng)域。水性聚氨酯盡管分子鏈化學結(jié)構(gòu)與溶劑型聚氨酯相同，但是與溶劑型聚氨酯相比，在性能方面仍然存在一些缺陷，例如，分子量小、耐水性差和硬度小等，因此限制了其應用。目前，水性聚氨酯涂料在耐水性和韌性方面不能滿足社會的要求，需要進行改性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種改性聚氨酯金屬涂料，不僅具有優(yōu)異的耐水和耐拉伸性能，耐化學腐蝕性能優(yōu)秀，而且韌性和強度高，附著力強。
[0005]本發(fā)明提出的一種改性聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:水性改性聚氨酯100?110份，水性丙烯酸樹脂20?25份，水性環(huán)氧樹脂10?14份，氣相二氧化硅2?4份，海泡石粉12?16份，高爐渣粉末10?15份，碳酸鈣18?22份，鋁鋯偶聯(lián)劑TL-3 2?4份，十二烷基苯磺酸鈉3?6份，流平劑10?13份，增稠劑2?5份，消泡劑1?2.5份。
[0006]本發(fā)明按常規(guī)工藝制備。
[0007]優(yōu)選地，水性改性聚氨酯的制備方法如下:將桐油改性多元醇和環(huán)己烷二亞甲基二異氰酸酯混合后，通入N2保護，升溫，保溫，然后降溫，加入一縮二丙二醇、2-(羥基甲基)苯硼酸半酯、葡萄糖和丙酮，再加入鄰苯基苯酚鈉，升溫，保溫，得到物料a ;將物料a降溫后，再滴加含二乙醇胺和雙(2-羥乙基)苯胺的混合溶液，升溫，保溫得到物料b;將物料b進行中和后，再加水進行乳化分散，真空蒸餾得到水性改性聚氨酯。
[0008]優(yōu)選地，水性改性聚氨酯的制備方法如下:將桐油改性多元醇和環(huán)己烷二亞甲基一.異氛fe酷混合后，通入N2保護，升溫至100?110 C，保溫3?4h，然后降溫至40?50 C，加入一縮二丙二醇、2-(羥基甲基)苯硼酸半酯、葡萄糖和丙酮，再加入鄰苯基苯酚鈉，升溫至75?80°C，保溫1?4h，得到物料a ;將物料a降溫至30?40°C后，再滴加含二乙醇胺和雙(2-羥乙基)苯胺的混合溶液，滴加時間為0.5?lh，升溫至55?65°C，保溫0.5?lh得到物料b ;將物料b進行中和后，再加水進行乳化分散，真空蒸餾得到水性改性聚氨酯。
[0009]優(yōu)選地，水性改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將30?45份桐油改性多元醇和35?45份環(huán)己烷二亞甲基二異氰酸酯混合后，通入N2保護，升溫，保溫，然后降溫，加入8?12份一縮二丙二醇、0.5?0.8份2-(羥基甲基)苯硼酸半酯、0.9?1.2份葡萄糖和丙酮，再加入0.2?0.4份鄰苯基苯酚鈉，升溫，保溫，得到物料a ;將物料a降溫后，再滴加含2?5份二乙醇胺和1?2份雙(2-羥乙基)苯胺的混合溶液，升溫，保溫得到物料b ;將物料b調(diào)節(jié)pH值至6.8?7.2后，再加200?250份水進行乳化分散，真空蒸餾得到水性改性聚氨酯。
[0010]丙酮在水性改性聚氨酯的制備過程中起到溶劑的作用，無需限定用量。
[0011 ] 優(yōu)選地，水性改性聚氨酯的制備方法中，桐油改性多元醇的制備方法如下:將桐油和甲酸混合后，升溫，滴加過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌，接著加入氨水，冷卻至室溫后加入乙酸乙酯和水，靜置分層后取上層溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸餾得到環(huán)氧桐油；將環(huán)氧桐油升溫后，通入N2保護，然后滴加無水乳酸，保溫，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油改性多元醇。
[0012]優(yōu)選地，水性改性聚氨酯的制備方法中，桐油改性多元醇的制備方法如下:將桐油和甲酸混合后，升溫至45?50°C，滴加過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌20?22h，接著加入氨水，冷卻至室溫后加入乙酸乙酯和水，靜置分層后取上層溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸餾得到環(huán)氧桐油；將環(huán)氧桐油升溫至100?105°C后，通入N2保護，然后滴加無水乳酸，保溫18?20h，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油改性多元醇。
[0013]優(yōu)選地，水性改性聚氨酯的制備方法中，桐油改性多元醇的制備方法如下:按重量份將95?105份桐油和40?45份甲酸混合后，升溫，以0.5?1份/min滴加50?60份過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌，接著加入40?45份氨水，冷卻至室溫后加入乙酸乙酯和水，靜置分層后取上層溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸餾得到環(huán)氧桐油；將環(huán)氧桐油升溫后，通入N2保護，然后滴加100?110份無水乳酸，保溫，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油改性多元醇。
[0014]優(yōu)選地，流平劑為羧甲基纖維素或聚丙烯酸。
[0015]本發(fā)明將桐油和甲酸混合后，升溫，滴加過氧化氫，使桐油長鏈上的-C = C-雙鍵被打開，形成環(huán)氧基團得到環(huán)氧桐油，然后升溫與乳酸進行反應，使環(huán)氧基團被打開，一端形成羥基，乳酸通過酯鍵接枝到另一端，而乳酸自身還帶有羥基，使最終得到的桐油改性多元醇上具有多個羥基，在后續(xù)聚氨酯的合成中，隨著多元醇中羥基含量的增加，大分子鏈軟段之間氫鍵相互作用增強，玻璃化溫度隨之升高；本發(fā)明采用桐油改性多元醇制備水性改性聚氨酯，在聚氨酯結(jié)構(gòu)上引入長碳側(cè)鏈，提高了水性聚氨酯的親油性，成膜時親油基向外對空氣排布，親水基向內(nèi)排布，從而使得接觸角增大，水難以在本發(fā)明所形成的涂層表面鋪展?jié)櫇瘢笃谕苛瞎袒笤诳諝庵羞M行氧合作用，產(chǎn)生自交聯(lián)現(xiàn)象，使體系交聯(lián)度增加，剛性結(jié)構(gòu)增多，從而使涂層的耐水、耐熱和耐拉伸性能得到進一步增強；而葡萄糖作為自然界中分布最廣泛最重要的一種單糖，分子中含有五個羥基，能與-NC0反應，生成具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚氨酯，分子鏈運動受到限制，且大范圍的交聯(lián)使得分子間空隙變小，水分子難以進入聚氨酯分子內(nèi)部，表現(xiàn)為涂層吸水率不斷下降，耐水性提高，葡萄糖的引入使得該體系聚氨酯交聯(lián)程度增加，內(nèi)聚能變大，提高了涂料涂層的熱穩(wěn)定性和硬度；同時葡萄糖和改性桐油中還含有大量未參與反應的羥基，這部分羥基彼此形成大量的氫鍵，進一步增加了交聯(lián)強度，進一步提高了其硬度和耐水性；本發(fā)明采用水性改性聚氨酯、水性丙烯酸樹脂和水性環(huán)氧樹脂作為成膜物質(zhì)，不僅具有優(yōu)異的耐化學腐蝕性，韌性和強度高，附著力強，耐熱性優(yōu)秀，而且上述物料作為成膜物質(zhì)能在水中分散均勻，大大提高了涂料的加工性能；而十二烷基苯磺酸鈉和鋁鋯偶聯(lián)劑TL-3可與本發(fā)明中的其他物料相結(jié)合，使本發(fā)明中的其他物料具有親水基團，大幅提高本發(fā)明的相容性，使本發(fā)明的原料進一步分散均勻；氣相二氧化硅作為本發(fā)明的防沉助劑，大幅改善了本發(fā)明的稠度和防觸變性，使本發(fā)明中的成膜物質(zhì)和填充補強劑分布均勻，大大延長了本發(fā)明的使用壽命和保存時間；氣相二氧化硅還與海泡石粉、高爐渣粉末、碳酸鈣構(gòu)成本發(fā)明的填充物，使本發(fā)明在固化后具有優(yōu)異的強度、韌性、防水、抗老化、耐磨和耐腐蝕能力；氣相二氧化硅、海泡石粉和高爐渣粉末具有龐大的比表面積、表面多介孔結(jié)構(gòu)和極強的吸附能力，不僅使本發(fā)明在固化后，可吸附空氣中的有害粉塵，還使本發(fā)明具有良好的阻燃性能。
【具體實施方式】
[0016]下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。
[0017]實施例1
[0018]本發(fā)明提出的一種改性聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:水性改性聚氨酯100份，水性丙烯酸樹脂25份，水性環(huán)氧樹脂10份，氣相二氧化硅4份，海泡石粉12份，高爐渣粉末15份，碳酸鈣18份，鋁鋯偶聯(lián)劑TL-34份，十二烷基苯磺酸鈉3份，羧甲基纖維素13份，增稠劑2份，消泡劑2.5份。
[0019]其中水性改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將30份桐油改性多元醇和45份環(huán)己烷二亞甲基二異氰酸酯混合后，通入N2保護，升溫至100°C，保溫4h，然后降溫至40°C，加入12份一縮二丙二醇、0.5份2-(羥基甲基)苯硼酸半酯、1.2份葡萄糖和丙酮，再加入0.2份鄰苯基苯酚鈉，升溫至80°C，保溫lh，得到物料a ;將物料a降溫至40°C后，再滴加含2份二乙醇胺和2份雙(2-羥乙基)苯胺的混合溶液，滴加時間為0.5h，升溫至65°C，保溫
0.5h得到物料b ;將物料b調(diào)節(jié)pH值至7.2后，再加200份水進行乳化分散，真空蒸餾得到水性改性聚氨酯。
[0020]上述水性改性聚氨酯的制備方法中，桐油改性多元醇的制備方法如下:按重量份將105份桐油和40份甲酸混合后，升溫至50°C，以0.5份/min滴加60份過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌20h，接著加入45份氨水，冷卻至室溫后加入乙酸乙酯和水，靜置分層后取上層溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸餾得到環(huán)氧桐油；將環(huán)氧桐油升溫至100°C后，通入N2保護，然后滴加110份無水乳酸，保溫18h，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油改性多元醇。
[0021]實施例2
[0022]本發(fā)明提出的一種改性聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:水性改性聚氨酯110份，水性丙烯酸樹脂20份，水性環(huán)氧樹脂14份，氣相二氧化硅2份，海泡石粉16份，高爐渣粉末10份，碳酸鈣22份，鋁鋯偶聯(lián)劑TL-32份，十二烷基苯磺酸鈉6份，聚丙烯酸10份，增稠劑5份，消泡劑1份。
[0023]其中水性改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將45份桐油改性多元醇和35