一种改性耐水聚氨酯金属涂料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚氨酯涂料技术领域，尤其涉及一种改性耐水聚氨酯金属涂料。
【背景技术】
[0002]随着现代工业的飞速发展，金属表面的防腐越来越受到各行各业的高度重视，采用涂料涂覆防腐是一种既经济又有效的方法。防止金属腐蚀的方法有很多，如采用电镀和阴极保护，造成了排放污染，不利于环境保护；还有在使用耐腐蚀合金，虽起到防腐作用，但工程造价达。经过实践证明，采取涂料层防护是最有效最经济普遍的方法。
[0003]水性聚氨酯以水作为分散介质，具有环保无毒、难燃烧等优势，并且可以通过改变软硬段种类与比例来调节树脂材料的综合性能。自上世纪60年代末水性聚氨酯被引入市场后，水性聚氨酯以优异的粘结能力，出色的耐温变性能，优良的耐低温性能，良好的生物相容性以及环保无毒的特性而被广泛应用在多个领域。水性聚氨酯尽管分子链化学结构与溶剂型聚氨酯相同，但是与溶剂型聚氨酯相比，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，因此限制了其应用。目前，水性聚氨酯涂料在耐水性和耐热方面尚不能满足社会的要求，需要进行改性。
【发明内容】
[0004]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种改性耐水聚氨酯金属涂料，不仅具有优异的耐水、耐热、耐侯和耐拉伸性能，涂层丰满坚硬，而且韧性和强度高，附着力强。
[0005]本发明提出的一种改性耐水聚氨酯金属涂料，其原料按重量份包括:改性聚氨酯60?70份，水性醛酮树脂12?15份，水性醇酸树脂4?8份，气相白炭黑3?4份，滑石粉10?13份，硅藻土 12?16份，云母粉18?22份，硅烷偶联剂2?4份，大豆卵磷酸酯1?2份，流平剂10?13份，增稠剂2?5份，消泡剂1?2.5份，防霉剂2?4份。
[0006]优选地，改性聚氨酯、水性醛酮树脂和水性醇酸树脂的重量比为65?68:13?14:5 ?7。
[0007]优选地，流平剂为羧甲基纤维素或聚丙烯酸。
[0008]优选地，气相白炭黑、滑石粉、硅藻土、云母粉的重量比为3.4?3.6:11?12:13 ?15:19 ?20。
[0009]本发明按常规工艺制备。
[0010]优选地，改性聚氨酯的制备方法如下:将改性多元醇和四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯混合后，通入N2保护，升温，保温，然后降温，加入新戊二醇、1，4- 丁二醇-2-磺酸钠、葡萄糖和丙酮，再加入辛酸钴，升温，保温得到第一物料；将第一物料降温后，再滴加含N-乙基二乙醇胺和双(2-羟丙基)苯胺的混合溶液，升温，保温得到第二物料；将第二物料进行中和后，再加水进行乳化分散，真空蒸馏得到改性聚氨酯。
[0011]优选地，改性聚氨酯的制备方法如下:按重量份将40?45份改性多元醇和50?80份四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯混合后，通入N2保护，升温，保温，然后降温，加入11?14份新戊二醇、0.5?0.8份1，4- 丁二醇-2-磺酸钠、0.9?1.2份葡萄糖和丙酮，再加入
0.1?0.3份辛酸钴，升温，保温得到第一物料；将第一物料降温后，再滴加含6?9份N-乙基二乙醇胺和3?4份双(2-羟丙基)苯胺的混合溶液，升温，保温得到第二物料；将第二物料调节pH值至6.8?7.2后，再加230?260份水进行乳化分散，真空蒸馏得到改性聚氨酯。
[0012]丙酮在改性聚氨酯的制备过程中起到溶剂的作用，无需限定用量。
[0013]优选地，改性聚氨酯的制备方法如下:将改性多元醇和四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯混合后，通入N2保护，升温至105?115°C，保温3.5?4.5h，然后降温至35?45°C，加入新戊二醇、1，4- 丁二醇-2-磺酸钠、葡萄糖和丙酮，再加入辛酸钴，升温至80?88°C，保温2?3h得到第一物料；将第一物料降温至35?45°C后，再滴加含N-乙基二乙醇胺和双(2-羟丙基)苯胺的混合溶液，滴加时间为0.5?lh，升温至60?63°C，保温0.8?1.2h得到第二物料；将第二物料进行中和后，再加水进行乳化分散，真空蒸馏得到改性聚氨酯。
[0014]优选地，改性聚氨酯制备方法中的改性多元醇的制备方法为:将桐油和甲酸混合后，升温，滴加过氧化氢，滴加过程中不停搅拌，滴加完毕后继续搅拌，接着加入氨水，冷却至室温后加入乙酸乙酯和水，静置分层后取上层溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸馏得到环氧桐油；将环氧桐油升温后，通入N2保护，然后滴加无水乳酸，保温，冷却至室温后，水洗，干燥得到改性多元醇。
[0015]优选地，改性聚氨酯制备方法中的改性多元醇的制备方法为:按重量份将95?98份桐油和48?52份甲酸混合后，升温，以0.3?0.4份/min滴加46?49份过氧化氢，滴加过程中不停搅拌，滴加完毕后继续搅拌，接着加入48?52份氨水，冷却至室温后加入乙酸乙酯和水，静置分层后取上层溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸馏得到环氧桐油；将环氧桐油升温后，通入N2保护，然后滴加97?100份无水乳酸，保温，冷却至室温后，水洗，干燥得到改性多元醇。
[0016]优选地，改性聚氨酯制备方法中的改性多元醇的制备方法为:将桐油和甲酸混合后，升温至50?55°C，滴加过氧化氢，滴加过程中不停搅拌，滴加完毕后继续搅拌16?19h，接着加入氨水，冷却至室温后加入乙酸乙酯和水，静置分层后取上层溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸馏得到环氧桐油；将环氧桐油升温至105?110°C后，通入N2保护，然后滴加无水乳酸，保温16?18h，冷却至室温后，水洗，干燥得到改性多元醇。
[0017]本发明将桐油和甲酸混合后，升温，滴加过氧化氢，使桐油长链上的-C = C-双键被打开，形成环氧基团得到环氧桐油，然后升温与乳酸进行反应，使环氧基团被打开，一端形成羟基，乳酸通过酯键接枝到另一端，而乳酸自身还带有羟基，使最终得到的改性多元醇上具有多个羟基，在后续聚氨酯的合成中，随着多元醇中羟基含量的增加，大分子链软段之间氢键相互作用增强，玻璃化温度随之升高；本发明采用改性多元醇制备改性聚氨酯，在聚氨酯结构上引入长碳侧链，提高了改性聚氨酯的亲油性，成膜时亲油基向外对空气排布，亲水基向内排布，从而使得接触角增大，水难以在本发明所形成的涂层表面铺展润湿，而后期涂料固化后在空气中进行氧合作用，产生自交联现象，使体系交联度增加，刚性结构增多，从而使涂层的耐水、耐热和耐拉伸性能得到进一步增强；而葡萄糖作为自然界中分布最广泛最重要的一种单糖，分子中含有五个羟基，能与-NC0反应，生成具有交联网状结构的聚氨酯，分子链运动受到限制，且大范围的交联使得分子间空隙变小，水分子难以进入聚氨酯分子内部，表现为涂层吸水率不断下降，耐水性提高，葡萄糖的引入使得该体系聚氨酯交联程度增加，内聚能变大，提高了涂料涂层的热稳定性和硬度；同时葡萄糖和改性桐油中还含有大量未参与反应的羟基，这部分羟基彼此形成大量的氢键，进一步增加了交联强度，进一步提高了其硬度和耐水性。
[0018]本发明采用改性聚氨酯、水性醛酮树脂和水性醇酸树脂作为成膜物质，不仅具有高光泽、高硬度、抗降解及耐侯性良好，而且耐水性和耐热性优秀，附着力高，干燥速度快；而大豆卵磷酸酯、硅烷偶联剂可与本发明中的其他物料相结合，使本发明中的其他物料具有亲水基团，大幅提高本发明的相容性，使本发明的原料进一步分散均匀；气相白炭黑作为本发明的防沉助剂，大幅改善了本发明的稠度和防触变性，使本发明中的成膜物质和填充补强剂分布均匀，大大延长了本发明的使用寿命和保存时间；气相白炭黑还与滑石粉、硅藻土、云母粉作为填充物，使本发明在固化后具有优异的强度、韧性、防水、抗老化、耐磨和耐腐蚀能力；气相白炭黑、滑石粉、硅藻土和云母粉具有庞大的比表面积、表面多介孔结构和极强的吸附能力，不仅使本发明在固化后，可吸附空气中的有害粉尘，还使本发明具有良好的阻燃性能。
【具体实施方式】
[0019]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0020]实施例1
[0021]本发明提出的一种改性耐水聚氨酯金属涂料，其原料按重量份包括:改性聚氨酯60份，水性醛酮树脂15份，水性醇酸树脂4份，气相白炭黑4份，滑石粉10份，硅藻土 16份，云母粉18份，硅烷偶联剂4份，大豆卵磷酸酯1份，羧甲基纤维素13份，增稠剂2份，消泡剂2.5份，防霉剂2份。
[0022]改性聚氨酯的制备方法如下:按重量份将45份改性多元醇和50份四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯混合后，通入N2保护，升温至115°C，保温3.5h，然后降温至45°C，加入11份新戊二醇、0.8份1，4- 丁二醇-2-磺酸钠、0.9份葡萄糖和丙酮，再加入0.3份辛酸钴，升温至80°C，保温3h得到第一物料；将第一物料降温至35°C后，再滴加含9份N-乙基二乙醇胺和3份双(2-羟丙基)苯胺的混合溶液，滴加时间为lh，升温至60°C，保温1.2h得到第二物料；将第二物料调节pH值至6.8后，再加260份水进行乳化分散，真空蒸馏得到改性聚氨酯。
[0023]改性聚氨酯制备方法中的改性多元醇的制备方法为:按重量份将95份桐油和52份甲酸混合后，升温至50°C，以0.4份/min滴加46份过氧化氢，滴加过程中不停搅拌，滴加完毕后继续搅拌19h，接着加入48份氨水，冷却至室温后加入乙酸乙酯和水，静置分层后取上层溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸馏得到环氧桐油；将环氧桐油升温至110°C后，通入N2保护，然后滴加97份无水乳酸，保温18h，冷却至室温后，水洗，干燥得到改性多元醇。
[0024]实施例2
[0025]本发明提出的一种改性耐水聚氨酯金属涂料，其原料按重量份包括:改性聚氨酯70份，水性醛酮树脂12份，水性醇酸树脂8份，气相白炭黑3份，滑石粉13份，硅藻土 12份，云母粉22份，硅烷偶联剂2份，大豆卵磷酸酯2份，羧聚丙烯酸10份，增稠剂5份，消泡剂1份，防霉剂4份。
[0026]改性聚氨酯的制备方法如下:按重量份将40份改性多元醇和80份四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯混合后，通入N2保护，升温至105°C，