一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及阻燃涂料技術領域，尤其涉及一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料。
【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。對工礦企業來說，金屬腐蝕造成了經濟上的巨大損失是難以估量的，約占全球鋼產量的15-20%，可見，對腐蝕的防護是何等的重要。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。而水性聚氨酯在使用時如未經阻燃處理，往往會成為引發火災的安全隱患。同時現有技術中水性聚氨酯涂料的耐水性能也不夠理想，往往起泡開裂，影響使用。

【發明內容】

[0004]基于【背景技術】存在的技術問題，本發明提出了一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料，阻燃、耐水性能優異，耐磨、耐熱和耐拉伸性能優秀。
[0005]本發明提出的一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:阻燃聚氨酯90?100份，水性三聚氰胺甲醛樹脂10?15份，水性丙烯酸樹脂5?10份，羧甲基纖維素鈉3?6份，膨潤土 12?15份，娃藻土 20?30份，納米二氧化鈦5?8份，微膠囊化紅磷1?2份，防腐劑15?20份，消泡劑1?2份，平流劑2?3份，顏料2?4份。
[0006]優選地，阻燃聚氨酯的制備方法如下:將桐油多元醇和N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫，保溫，真空脫水得到第一物料；將苯二亞甲基二異氰酸酯和第一物料混合后，通入N2保護，升溫，保溫，然后降溫，加入三甲基戊二醇、二羥甲基丁酸、葡萄糖和丙酮，再加入二月桂酸二丁基錫，升溫，保溫得到第二物料；將第二物料降溫后，再滴加含雙(2-羥丙基)苯胺和N-丁基二乙醇胺的混合溶液，升溫，保溫得到第三物料；將第三物料進行中和后，再加水進行乳化分散，真空蒸餾得到阻燃聚氨酯。
[0007]優選地，阻燃聚氨酯的制備方法中，桐油多元醇、N，N_雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、三甲基戊二醇、二羥甲基丁酸、葡萄糖、二月桂酸二丁基錫、雙(2-羥丙基)苯胺、N- 丁基二乙醇胺和水的重量比為45?55:7?10:25?30:13 ?16:L 2 ?2:15 ?18:1.2 ?L 5:2.5 ?2.8:L 3 ?L 6:270 ?300。
[0008]丙酮在阻燃聚氨酯的制備過程中起到溶劑的作用，無需限定用量。
[0009]優選地，阻燃聚氨酯的制備方法如下:將桐油多元醇和N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫至98?102°C，保溫2?3h，真空脫水得到第一物料；將苯二亞甲基二異氰酸酯和第一物料混合后，通入N2保護，升溫至80?90°C，保溫1.5?2.5h，然后降溫至30?35°C，加入三甲基戊二醇、二羥甲基丁酸、葡萄糖和丙酮，再加入二月桂酸二丁基錫，升溫至92?96°C，保溫45?55min得到第二物料；將第二物料降溫至30?40°C后，再滴加含雙(2-羥丙基)苯胺和N- 丁基二乙醇胺的混合溶液，升溫至68?72°C，保溫38?42min得到第三物料；將第三物料進行中和后，再加水進行乳化分散，真空蒸餾得到阻燃聚氨酯。
[0010]優選地，阻燃聚氨酯制備方法中的桐油多元醇按如下方法制備: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，干燥得到桐油多元醇。
[0011]優選地，阻燃聚氨酯制備方法中的桐油多元醇按如下方法制備: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?18h，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100?105°C后，通入N2保護，然后滴加無水乳酸，保溫17?18h，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油多元醇。
[0012]優選地，阻燃聚氨酯制備方法中的桐油多元醇按如下方法制備:按重量份將98?103份桐油和50?55份甲酸混合后，升溫，以0.5?0.8份/min滴加52?55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50?55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95?100份無水乳酸，保溫，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油多元醇。
[0013]優選地，阻燃聚氨酯、水性三聚氰胺甲醛樹脂、水性丙烯酸樹脂的重量比為93?96:12 ?13:6 ?8ο
[0014]優選地，膨潤土、娃藻土、納米二氧化鈦和微膠囊化紅磷的重量比為13?14:23?25:6 ?7:1.6 ?1.8ο
[0015]本發明按常規工藝制備。
[0016]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，使最終得到的桐油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；本發明采用桐油多元醇和Ν，Ν-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯制備阻燃聚氨酯，在聚氨酯結構上引入長碳側鏈和含氮磷的基團，不僅提高了水性聚氨酯的親油性，使本發明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，同時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，改善由于含氮磷的基團的引入而導致涂層變軟、附著力變差的缺點，從而使涂層的耐水、耐熱和耐拉伸性能得到進一步增強，同時桐油多元醇和Ν，Ν-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯中富含羥基，可彼此形成氫鍵，進一步增加了交聯強度，進一步提高了其硬度和耐水性，而且含氮磷的基團的引入，使本發明在燃燒過程中，由于C-C鍵的鍵能大于C-P的鍵能要大，受熱能力差的含磷化合物率先分解出磷酸以及多種有機膦酸起到覆蓋作用，還引起多羥基聚合物脫水形成隔熱、隔氧的炭層，而氮元素在燃燒過程中也會分解放出N2等不燃氣體，從而進一步提高本發明的阻燃性能；本發明采用阻燃聚氨酯、水性三聚氰胺甲醛樹脂和水性丙烯酸樹脂作為成膜物質，不僅具有高韌性和高強度，附著力強，耐磨、耐熱、耐水性能優秀，而且上述物料作為成膜物質能在水中分散均勻，大大提高了涂料的加工性能；羧甲基纖維素鈉和膨潤土作為本發明的增稠劑和防沉助劑，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；膨潤土、硅藻土、納米二氧化鈦和微膠囊化紅磷作為本發明的填充物，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；膨潤土和硅藻土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；而阻燃聚氨酯、水性三聚氰胺甲醛樹脂與微膠囊化紅磷相互配合，進一步提高了本發明的阻燃性能。
【具體實施方式】
[0017]下面，通過具體實施例對本發明的技術方案進行詳細說明。
[0018]實施例1
[0019]本發明提出的一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:阻燃聚氨酯90份，水性三聚氰胺甲醛樹脂15份，水性丙烯酸樹脂5份，羧甲基纖維素鈉6份，膨潤土 12份，硅藻土 30份，納米二氧化鈦5份，微膠囊化紅磷2份，防腐劑15份，消泡劑2份，平流劑2份，顏料4份。
[0020]阻燃聚氨酯的制備方法如下:按重量份將45份桐油多元醇和10份N，N-雙(2_羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫至98°C，保溫3h，真空脫水得到第一物料；將25份苯二亞甲基二異氰酸酯和第一物料混合后，通入N2保護，升溫至90°C，保溫1.5h，然后降溫至35°C，加入13份三甲基戊二醇、2份二羥甲基丁酸、15份葡萄糖和丙酮，再加入1.5份二月桂酸二丁基錫，升溫至92°C，保溫55min得到第二物料；將第二物料降溫至30°C后，再滴加含2.8份雙(2-羥丙基)苯胺和1.3份N-丁基二乙醇胺的混合溶液，升溫至72°C，保溫38min得到第三物料；將第三物料進行中和后，再加300份水進行乳化分散，真空蒸餾得到阻燃聚氨酯。
[0021]阻燃聚氨酯制備方法中的桐油多元醇按如下方法制備:按重量份將98份桐油和55份甲酸混合后，升溫至50°C，以0.8份/min滴加52份過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續攪拌18h，接著加入50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105°C后，通入隊保護，然后滴加95份無水乳酸，保溫18h，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油多元醇。
[0022]實施例2
[0023]本發明提出的一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:阻燃聚氨酯100份，水性三聚氰胺甲醛樹脂10份，水性丙烯酸樹脂10份，羧甲基纖維素鈉3份，膨潤土15份，硅藻土 20份，納米二氧化鈦8份，微膠囊化紅磷1份，防腐劑20份，消泡劑1份，平流劑3份，顏料2份。
[0024]阻燃聚氨酯的制備方法如下:按重量份將55份桐油多元醇和7份N，N-雙(2_羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫至102°C，保溫2h，真空脫水得到第一物料；將30份苯二亞甲基二異