一種改性耐水聚氨酯金屬涂料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及聚氨酯涂料技術領域，尤其涉及一種改性耐水聚氨酯金屬涂料。
【背景技術】
[0002]隨著現代工業的飛速發展，金屬表面的防腐越來越受到各行各業的高度重視，采用涂料涂覆防腐是一種既經濟又有效的方法。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。經過實踐證明，采取涂料層防護是最有效最經濟普遍的方法。
[0003]水性聚氨酯以水作為分散介質，具有環保無毒、難燃燒等優勢，并且可以通過改變軟硬段種類與比例來調節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，水性聚氨酯以優異的粘結能力，出色的耐溫變性能，優良的耐低溫性能，良好的生物相容性以及環保無毒的特性而被廣泛應用在多個領域。水性聚氨酯盡管分子鏈化學結構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耐熱方面尚不能滿足社會的要求，需要進行改性。

【發明內容】

[0004]基于【背景技術】存在的技術問題，本發明提出了一種改性耐水聚氨酯金屬涂料，不僅具有優異的耐水、耐熱、耐侯和耐拉伸性能，涂層豐滿堅硬，而且韌性和強度高，附著力強。
[0005]本發明提出的一種改性耐水聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:改性聚氨酯60?70份，水性醛酮樹脂12?15份，水性醇酸樹脂4?8份，氣相白炭黑3?4份，滑石粉10?13份，硅藻土 12?16份，云母粉18?22份，硅烷偶聯劑2?4份，大豆卵磷酸酯1?2份，流平劑10?13份，增稠劑2?5份，消泡劑1?2.5份，防霉劑2?4份。
[0006]優選地，改性聚氨酯、水性醛酮樹脂和水性醇酸樹脂的重量比為65?68:13?14:5 ?7。
[0007]優選地，流平劑為羧甲基纖維素或聚丙烯酸。
[0008]優選地，氣相白炭黑、滑石粉、硅藻土、云母粉的重量比為3.4?3.6:11?12:13 ?15:19 ?20。
[0009]本發明按常規工藝制備。
[0010]優選地，改性聚氨酯的制備方法如下:將改性多元醇和四甲基苯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，加入新戊二醇、1，4- 丁二醇-2-磺酸鈉、葡萄糖和丙酮，再加入辛酸鈷，升溫，保溫得到第一物料；將第一物料降溫后，再滴加含N-乙基二乙醇胺和雙(2-羥丙基)苯胺的混合溶液，升溫，保溫得到第二物料；將第二物料進行中和后，再加水進行乳化分散，真空蒸餾得到改性聚氨酯。
[0011]優選地，改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將40?45份改性多元醇和50?80份四甲基苯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11?14份新戊二醇、0.5?0.8份1，4- 丁二醇-2-磺酸鈉、0.9?1.2份葡萄糖和丙酮，再加入
0.1?0.3份辛酸鈷，升溫，保溫得到第一物料；將第一物料降溫后，再滴加含6?9份N-乙基二乙醇胺和3?4份雙(2-羥丙基)苯胺的混合溶液，升溫，保溫得到第二物料；將第二物料調節pH值至6.8?7.2后，再加230?260份水進行乳化分散，真空蒸餾得到改性聚氨酯。
[0012]丙酮在改性聚氨酯的制備過程中起到溶劑的作用，無需限定用量。
[0013]優選地，改性聚氨酯的制備方法如下:將改性多元醇和四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯混合后，通入N2保護，升溫至105?115°C，保溫3.5?4.5h，然后降溫至35?45°C，加入新戊二醇、1，4- 丁二醇-2-磺酸鈉、葡萄糖和丙酮，再加入辛酸鈷，升溫至80?88°C，保溫2?3h得到第一物料；將第一物料降溫至35?45°C后，再滴加含N-乙基二乙醇胺和雙(2-羥丙基)苯胺的混合溶液，滴加時間為0.5?lh，升溫至60?63°C，保溫0.8?1.2h得到第二物料；將第二物料進行中和后，再加水進行乳化分散，真空蒸餾得到改性聚氨酯。
[0014]優選地，改性聚氨酯制備方法中的改性多元醇的制備方法為: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，蒸餾得到環氧桐油；將環氧桐油升溫后，通入N2保護，然后滴加無水乳酸，保溫，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到改性多元醇。
[0015]優選地，改性聚氨酯制備方法中的改性多元醇的制備方法為:按重量份將95?98份桐油和48?52份甲酸混合后，升溫，以0.3?0.4份/min滴加46?49份過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續攪拌，接著加入48?52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，蒸餾得到環氧桐油；將環氧桐油升溫后，通入N2保護，然后滴加97?100份無水乳酸，保溫，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到改性多元醇。
[0016]優選地，改性聚氨酯制備方法中的改性多元醇的制備方法為:將桐油和甲酸混合后，升溫至50?55°C，滴加過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續攪拌16?19h，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，蒸餾得到環氧桐油；將環氧桐油升溫至105?110°C后，通入N2保護，然后滴加無水乳酸，保溫16?18h，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到改性多元醇。
[0017]本發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，形成環氧基團得到環氧桐油，然后升溫與乳酸進行反應，使環氧基團被打開，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，使最終得到的改性多元醇上具有多個羥基，在后續聚氨酯的合成中，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；本發明采用改性多元醇制備改性聚氨酯，在聚氨酯結構上引入長碳側鏈，提高了改性聚氨酯的親油性，成膜時親油基向外對空氣排布，親水基向內排布，從而使得接觸角增大，水難以在本發明所形成的涂層表面鋪展潤濕，而后期涂料固化后在空氣中進行氧合作用，產生自交聯現象，使體系交聯度增加，剛性結構增多，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，生成具有交聯網狀結構的聚氨酯，分子鏈運動受到限制，且大范圍的交聯使得分子間空隙變小，水分子難以進入聚氨酯分子內部，表現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程度增加，內聚能變大，提高了涂料涂層的熱穩定性和硬度；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，進一步增加了交聯強度，進一步提高了其硬度和耐水性。
[0018]本發明采用改性聚氨酯、水性醛酮樹脂和水性醇酸樹脂作為成膜物質，不僅具有高光澤、高硬度、抗降解及耐侯性良好，而且耐水性和耐熱性優秀，附著力高，干燥速度快；而大豆卵磷酸酯、硅烷偶聯劑可與本發明中的其他物料相結合，使本發明中的其他物料具有親水基團，大幅提高本發明的相容性，使本發明的原料進一步分散均勻；氣相白炭黑作為本發明的防沉助劑，大幅改善了本發明的稠度和防觸變性，使本發明中的成膜物質和填充補強劑分布均勻，大大延長了本發明的使用壽命和保存時間；氣相白炭黑還與滑石粉、硅藻土、云母粉作為填充物，使本發明在固化后具有優異的強度、韌性、防水、抗老化、耐磨和耐腐蝕能力；氣相白炭黑、滑石粉、硅藻土和云母粉具有龐大的比表面積、表面多介孔結構和極強的吸附能力，不僅使本發明在固化后，可吸附空氣中的有害粉塵，還使本發明具有良好的阻燃性能。
【具體實施方式】
[0019]下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0020]實施例1
[0021]本發明提出的一種改性耐水聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:改性聚氨酯60份，水性醛酮樹脂15份，水性醇酸樹脂4份，氣相白炭黑4份，滑石粉10份，硅藻土 16份，云母粉18份，硅烷偶聯劑4份，大豆卵磷酸酯1份，羧甲基纖維素13份，增稠劑2份，消泡劑2.5份，防霉劑2份。
[0022]改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將45份改性多元醇和50份四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯混合后，通入N2保護，升溫至115°C，保溫3.5h，然后降溫至45°C，加入11份新戊二醇、0.8份1，4- 丁二醇-2-磺酸鈉、0.9份葡萄糖和丙酮，再加入0.3份辛酸鈷，升溫至80°C，保溫3h得到第一物料；將第一物料降溫至35°C后，再滴加含9份N-乙基二乙醇胺和3份雙(2-羥丙基)苯胺的混合溶液，滴加時間為lh，升溫至60°C，保溫1.2h得到第二物料；將第二物料調節pH值至6.8后，再加260份水進行乳化分散，真空蒸餾得到改性聚氨酯。
[0023]改性聚氨酯制備方法中的改性多元醇的制備方法為:按重量份將95份桐油和52份甲酸混合后，升溫至50°C，以0.4份/min滴加46份過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續攪拌19h，接著加入48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，蒸餾得到環氧桐油；將環氧桐油升溫至110°C后，通入N2保護，然后滴加97份無水乳酸，保溫18h，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到改性多元醇。
[0024]實施例2
[0025]本發明提出的一種改性耐水聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:改性聚氨酯70份，水性醛酮樹脂12份，水性醇酸樹脂8份，氣相白炭黑3份，滑石粉13份，硅藻土 12份，云母粉22份，硅烷偶聯劑2份，大豆卵磷酸酯2份，羧聚丙烯酸10份，增稠劑5份，消泡劑1份，防霉劑4份。
[0026]改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將40份改性多元醇和80份四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯混合后，通入N2保護，升溫至105°C，