本发明属于化工技术领域，具体涉及一种纳米氮化钛改性聚氨酯涂料的制备方法。
背景技术：
聚氨酯涂料是目前较常见的一类涂料，由异氰酸酯预聚物和含羟基树脂通过化学反应制成的交联高分子。聚氨酯涂料装饰性能优异；干燥快；耐化学品性能好；附着力强，机械性能好等优点。主要应用方向有木器涂料、汽车修补涂料、防腐涂料、地坪、电子涂料、特种涂料等，但在特殊场合聚氨酯涂料的硬度和耐磨性有待提高。
纳米氮化钛是一类具有熔点高、硬度大、耐磨性好的陶瓷材料。一般情况下，与水蒸气、盐酸等均不发生反应。氮化钛还具有较好的抗氧化性，其氧化温度在1000℃。韩修训等用过磁过滤阴极弧等离子方法在不锈钢表面沉积氮化钛涂层，结果表明氮化钛涂层最大硬度高达35gpa，摩擦系数在0.1-0.4附近，具有良好的耐磨性能。正由于此，纳米氮化钛已在高分子领域中得到广泛应用。闫超等以纳米管钛酸，通过在氨气气氛下高温煅烧制备了纳米氮化钛，发现其在2-18ghz范围内具有明显的电磁波屏蔽性能。路琴等详细研究了纳米氮化钛对聚四氟乙烯磨损性能影响，结果表明纳米氮化钛可明显提高聚四氟乙烯的硬度和耐磨性，当氮化钛含量为7％时，复合材料的磨损量最小。柴大付将纳米氮化钛加入丙烯酸酯橡胶和丁腈橡胶中，实验结果证实纳米氮化钛提高了丙烯酸酯橡胶、丁腈橡胶的撕裂强度、拉伸强度、耐磨性和储能模量等，并降低了内耗，改善了橡胶的动态力学性能、耐老化性能、耐油性能和耐磨性能等。陆元元采用原位聚合法制备了氮化钛/聚吡咯纳米复合材料，改材料具有优良的电性能。刘晓晔等研究了纳米氮化钛对生物聚酯性能的影响，结果证明了纳米氮化钛对聚酯具有良好的成核作用，大大提高了聚酯的结晶性能和材料力学性能。张乔木制备了一种聚丙烯酸/氟碳水性涂料，通过添加微米氮化钛可改善涂料的力学性能和耐腐蚀性能，可应用于建筑外墙涂料。严连庆通过氮化钛和二硫化钼复合技术制备了一种高温耐磨改性环氧树脂涂料，该涂料耐磨性好，硬度大，耐热性优良。
由于目前聚氨酯涂料普遍存在硬度低，耐磨性差等不足，因此本发明以双组份聚氨酯涂料体系为基础，通过纳米氮化钛材料提高聚氨酯涂料的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐紫外老化性能，同时兼具附着力，该涂料可广泛应用于新兴海洋工程/设施、现代交通运输、能源工业、大型工业企业、市政设施等。目前尚无关于纳米氮化钛/聚氨酯涂层研究报道。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种提高聚氨酯涂料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能的纳米氮化钛改性聚氨酯涂料的制备方法。
本发明的技术解决方案是：
一种纳米氮化钛改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：将纳米氮化钛加入含有异氰酸酯、聚酯多元醇、催化剂及溶剂中，搅拌形成混合液，反应得到纳米氮化钛改性聚氨酯涂料。
所用的纳米氮化钛，粒径在10nm-100nm之间。
纳米氮化钛用量为纳米氮化钛、异氰酸酯、聚酯多元醇用量之和的5wt％-20wt％。
所述异氰酸酯为己二异氰酸脂或异佛尔酮二异氰酸酯。
所述催化剂是二月桂酸丁基锡；溶剂为苯类、酮类、酯类溶剂中的一种或者几种。
一种采用所述的方法制得的纳米氮化钛改性聚氨酯涂料。
本发明通过在聚氨酯涂料中引入纳米氮化钛，大大提高了聚氨酯涂层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐老化性能，可以适应海洋等恶劣环境；在船舶、化工等防腐领域有着广阔的应用前景。
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
实施例1
将聚酯多元醇加入二甲苯/乙酸乙酯(二甲苯与乙酸乙酯的体积比为2:1),配制浓度30wt％溶液，搅拌均匀，之后加入干燥后的纳米氮化钛，研磨分散30min，混合均匀后加入己二异氰酸脂(异氰酸酯与羟基摩尔比控制在1.3:1)、流平剂(byk333)和消泡剂(聚醚改性有机硅类)等，剧烈搅拌30min，然后加入二月桂酸丁基锡催化剂(0.5wt％，相对于聚酯多元醇与异氰酸酯总质量)，再搅拌10min，即得纳米氮化钛改性聚氨酯涂料。纳米氮化钛用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的10wt％；流平剂的用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的0.5％、消泡剂用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的0.8％。
实施例2
将聚酯多元醇加入二甲苯/乙酸乙酯(二甲苯与乙酸乙酯的体积比为2:1),配制浓度30wt％溶液，搅拌均匀，之后加入干燥后的纳米氮化钛，研磨分散30min，混合均匀后加入异佛尔酮二异氰酸脂(异氰酸酯与羟基摩尔比控制在1.3:1)、流平剂(byk333)和消泡剂(聚醚改性有机硅类)等，剧烈搅拌30min，然后加入二月桂酸丁基锡催化剂(0.5wt％，相对于聚酯多元醇与异氰酸酯总质量)，再搅拌10min，即得纳米氮化钛改性聚氨酯涂料。纳米氮化钛用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的10wt％；流平剂的用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的0.5％、消泡剂用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的0.8％。
实施例3
将聚酯多元醇加入二甲苯/乙酸乙酯(二甲苯与乙酸乙酯的体积比为2:1),配制浓度30wt％溶液，搅拌均匀，之后加入干燥后的纳米氮化钛，研磨分散30min，混合均匀后加入己二异氰酸脂(异氰酸酯与羟基摩尔比控制在1.3:1)、流平剂(byk333)和消泡剂(聚醚改性有机硅类)等，剧烈搅拌30min，然后加入二月桂酸丁基锡催化剂(0.5wt％，相对于聚酯多元醇与异氰酸酯总质量)，再搅拌10min，即得纳米氮化钛改性聚氨酯涂料。纳米氮化钛用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的10wt％；流平剂的用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的0.5％、消泡剂用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的0.8％。
实施例4
将聚酯多元醇加入二甲苯/乙酸乙酯(二甲苯与乙酸乙酯的体积比为2:1),配制浓度30wt％溶液，搅拌均匀，之后加入干燥后的纳米氮化钛，研磨分散30min，混合均匀后加入己二异氰酸脂(异氰酸酯与羟基摩尔比控制在1.3:1)、流平剂(byk333)和消泡剂(聚醚改性有机硅类)等，剧烈搅拌30min，然后加入二月桂酸丁基锡催化剂(0.5wt％，相对于聚酯多元醇与异氰酸酯总质量)，再搅拌10min，即得纳米氮化钛改性聚氨酯涂料。纳米氮化钛用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的10wt％；流平剂的用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的0.5％、消泡剂用量为纳米氮化钛、己二异氰酸酯、聚酯多元醇、二月桂酸丁基锡催化剂用量之和的0.8％。
表1纳米氮化钛/聚氨酯涂料性能
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。