一种高性能改性聚氨酯涂料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚氨酯涂料技术领域，尤其涉及一种高性能改性聚氨酯涂料。
【背景技术】
[0002]聚氨酯具有较好的耐磨、耐水、耐溶剂和优异的机械性能，目前在弹性体、泡沫塑料、涂料、黏合剂及生物医用材料等方面获得了广泛应用。聚氨酯涂料通常被应用在皮革涂饰、纺织印染、造纸业、建筑涂料、胶粘剂、铸钢涂料等领域，在这些领域中所涉及的几乎都有易燃材料，这些材料在使用时如未经阻燃处理，必然成为引发火灾的安全隐患。聚氨酯涂料的阻燃化是聚氨酯功能化的重要方向之一。而我国目前市场上销售的阻燃聚氨酯存在成本较高、阻燃效果不理想的缺陷，再加上聚氨酯本身热稳定性差，其机械性能在80-90°C的环境中基本消失，并且在200°C上即发生热降解，因此限制了聚氨酯涂料的应用。
【发明内容】
[0003]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种高性能改性聚氨酯涂料，其阻燃性能优异，强度高，热稳定性好，与基材的附着力强，使用寿命长。
[0004]本发明提出的一种高性能改性聚氨酯涂料，其原料按重量份包括以下组分:异佛尔酮二异氰酸酯50-80份、聚四亚甲基醚二醇10-25份、含炔基多元醇10-25份、苯基硼酸2-10份、三羟甲基丙烷1-5份、N，N-二甲基苄胺0.2-0.8份、氢氧化铈0.1-0.5份、酸化碳纳米管
2-5份、有机改性蒙脱土 2-10份、硼酸三(2，3-二溴)丙酯2-6份、三乙胺0.5_2份、3，3 ’ -二氨基-4，4二羟基二苯砜1-3.5份、1-环丁砜-3-乙氧羰基-5-羟基吡唑2-5份、I，4-双(二甲基羟基硅基)苯1-3.5份、流平剂0.5-1份、甲基硅油0.2-1份、润湿剂0.1-0.5份、苯甲酸0.1_1份、丙二醇2-5份、二羟基丙酮1-2.5份、己二酸二酰肼0.5-2份、液体丁苯橡胶2-8份、液体丁腈橡胶2-9份、水20-45份。
[0005]优选地，其原料按重量份包括以下组分:异佛尔酮二异氰酸酯70-76份、聚四亚甲基醚二醇15-21份、含炔基多元醇16-21份、苯基硼酸6-7份、三羟甲基丙烷3-3.8份、N，N-二甲基苄胺0.5-0.6份、氢氧化铈0.32-0.4份、酸化碳纳米管3-3.6份、有机改性蒙脱土 7-8份、硼酸三(2，3_二溴)丙酯3-4份、三乙胺1-1.6份、3，3’_二氨基-4，4’_二羟基二苯砜1.9-2.3份、1-环丁砜-3-乙氧羰基-5-羟基吡唑3.2-4份、I，4-双(二甲基羟基硅基)苯2.6_3份、流平剂0.6-0.7份、甲基硅油0.55-0.65份、润湿剂0.3-0.4份、苯甲酸0.5-0.7份、丙二醇3.2-4份、二羟基丙酮1.8-2.1份、己二酸二酰肼1.3-1.7份、液体丁苯橡胶5-6.5份、液体丁腈橡胶5.6-6.5份、水38-42份。
[0006]优选地，其原料按重量份包括以下组分:异佛尔酮二异氰酸酯75份、聚四亚甲基醚二醇20份、含炔基多元醇20份、苯基硼酸6.5份、三羟甲基丙烷3.2份、N，N-二甲基苄胺0.55份、氢氧化铈0.38份、酸化碳纳米管3.2份、有机改性蒙脱土 7.6份、硼酸三(2，3_ 二溴)丙酯3.6份、二乙胺1.3份、3，3’-二氧基_4，4’-二轻基二苯讽2.1份、1-环丁讽-3-乙氧幾基-5-轻基吡唑3.6份、I，4_双(二甲基羟基硅基)苯2.9份、流平剂0.65份、甲基硅油0.6份、润湿剂0.38份、苯甲酸0.55份、丙二醇3.8份、二羟基丙酮2份、己二酸二酰肼1.5份、液体丁苯橡胶6.2份、液体丁腈橡胶6份、水40份。
[0007]优选地，所述含炔基多元醇按照以下工艺进行制备:向反应装置中通入氮气，然后加入1-2份3，4，9，10-四羧酸酐、2-5份D，L-苯丙氨酸、15-25份N，N-二甲基乙酰胺和1-1.5份吡啶，升温至125-140°C后搅拌反应5-12h，反应结束后倒入50-80份质量分数为8-10%的盐酸中，静置后过滤，洗涤后干燥得到物料A;按重量份将3-5份物料A和15-25份氯化亚砜混合均匀，在70-75°C下反应3-6h，反应结束后蒸发得到物料B;按重量份将15_20份I，4-双(2-羟乙氧基)-2-丁炔、1-2份三乙胺和25-35份N，N-二甲基乙酰胺混合均匀，在冰水浴条件下通入氮气，然后加入3-7份物料B，在室温下反应15-22h，反应结束后加入300-450份质量分数为10-15%的盐酸中，静置后过滤、干燥得到所述含炔基多元醇。
[0008]优选地，在含炔基多元醇的制备过程中，3，4，9，10-四羧酸酐、D，L_苯丙氨酸的重量比为 1.5-1.8:3-4.4。
[0009]优选地，在含炔基多元醇的制备过程中，物料A、氯化亚砜的重量比为3.5-4:20-23ο
[0010]优选地，在含炔基多元醇的制备过程中，I，4-双(2-羟乙氧基)-2-丁炔、物料B的重量比为 15-18:4-5。
[0011]优选地，所述含炔基多元醇按照以下工艺进行制备:向反应装置中通入氮气，然后加入I.6份3,4,9,10-四羧酸酐、3.8份D，L-苯丙氨酸、20份N，N-二甲基乙酰胺和I.2份吡啶，升温至135°C后搅拌反应8h，反应结束后倒入72份质量分数为9%的盐酸中，静置后过滤，洗涤后干燥得到物料A;按重量份将4份物料A和21份氯化亚砜混合均匀，在730C下反应4.6h，反应结束后蒸发得到物料B;按重量份将18份I，4_双(2-羟乙氧基)-2-丁炔、1.3份三乙胺和30份N，N-二甲基乙酰胺混合均匀，在冰水浴条件下通入氮气，然后加入4.6份物料B，在室温下反应20h，反应结束后加入420份质量分数为13%的盐酸中，静置后过滤、干燥得到所述含炔基多元醇;在含炔基多元醇的制备过程中，首先选择了3，4，9，10-四羧酸酐和D，L-苯丙氨酸为原料，通过控制反应的条件使D，L-苯丙氨酸中的氨基与3，4，9，10_四羧酸酐中的氧发生了反应，生成了含酰亚胺环的羧酸，加入氯化亚砜后，氯化亚砜中的氯取代了羧酸上的氢，生成了含酰亚胺环的酰氯，加入I，4_双(2-羟乙氧基)-2-丁炔后，酰氯与I，4_双(2-羟乙氧基)-2_丁炔中的羟基发生了反应，生成了同时含有酰亚胺环和炔基的多元醇，将其加入聚氨酯涂料中，一方面，因分子中氨基甲酸酯基含量的增大，提高了涂料的刚性，提高了涂料的硬度和拉伸强度，一方面，因引入酰亚胺环后，提高了分子链之间的氢键，加强了分子链之间的相互作用力，进一步涂料了涂料的硬度和拉伸强度;另一方面，因分子中引入了热稳定性好的酰亚胺环和炔基这两个基团，显著提高了涂料的热稳定性，且酰亚胺环和炔基易于成炭，进一步改善了涂料的阻燃性。
[0012]本发明中，所述高性能改性聚氨酯涂料可以按照常规的聚氨酯涂料制备工艺制备
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[0013]分子主链中含炔基的有机聚合物由于其分子中的C= C可通过热交联反应或光交联反应使分子间高度交联形成更加稳定的网络结构，因而这类聚合物具有较高的热稳定性，本发明聚氨酯涂料中，选择了含炔基多元醇、异佛尔酮二异氰酸酯、聚四亚甲基醚二醇、苯基硼酸、三羟甲基丙烷和N，N_ 二甲基苄胺为原料，从而将炔基引入体系中，赋予涂料优异的耐热性，同时在体系中引入了苯基硼酸，改善了涂料的阻燃性和耐热性;酸化碳纳米管加入体系中，其表面的羟基、羧基等活性基团可以与体系中的异氰酸根、羟基等产生作用，提高了其与体系的结合力，改善了其在体系中的分散性，与氢氧化铈和有机改性蒙脱土配合后进一步改善了涂料的耐热性和阻燃性;3，3’_二氨基-4，4’_二羟基二苯砜、1-环丁砜-3-乙氧羰基-5-羟基吡唑、I，4_双(二甲基羟基硅基)苯加入体系中，因分子中含有活性的羟基，与体系的结合性好，在体系中分散均匀，与硼酸三(2，3_ 二溴)丙酯协同后，阻燃性能优异，且燃烧时无滴落物。
【具体实施方式】
[0014]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0015]实施例1
[0016]本发明提出的一种高性能改性聚氨酯涂料，其原料按重量份包括以下组分:异佛尔酮二异氰酸酯50份、聚四亚甲基醚二醇25份、含炔基多元醇10份、苯基硼酸10份、三羟甲基丙烷I份、N，N-二甲基苄胺0.8份、氢氧化铈0.1份、酸化碳纳米管5份、有机改性蒙脱土2份、硼酸三(2，3_二溴)丙酯6份、三乙胺0.5份、3，3’_二氨基-4，4’_二羟基二苯砜3.5份、1-环丁砜-3-乙氧羰基-5-羟基吡唑2份、I，4-双(二甲基羟基硅基)苯3.5份、流平剂0.5份、甲基硅油I份、润湿剂0.1份、苯甲酸I份、丙二醇2份、二羟基丙酮2.5份、己二酸二酰肼0.5份、液体丁苯橡胶8份、液体丁腈橡胶2份、水45份。
[0017]实施例2
[0018]本发明提出的一种高性能改性聚氨酯涂料，其原料按重量份包括以下组分:异佛尔酮二异氰酸酯80份、聚四亚甲基醚二醇10份、含炔基多元醇25份、苯基硼酸2份、三羟甲基丙烷5份、N，N-二甲基苄胺0.2份、氢氧化铈0.5份、酸化碳纳米管2份、有机改性蒙脱土 10份、硼酸三(2，3_二溴)丙酯2份、三乙胺2份、3，3’_二氨基-4，4’_二羟基二苯砜I份、1-环丁砜-
3-乙氧羰基-5-羟基吡唑5份、I，4_双(二甲基羟基硅基)苯I份、流平剂I份、甲基硅油0.2份、润湿剂0.5份、苯甲酸0.1份、丙二醇5份、二羟基丙酮I份、己二酸二酰肼2份、液体丁苯橡胶2份、液体丁腈橡胶9份、水20份。
[0019]实施例3
[0020]本发明提出的一种高性能改性聚氨酯涂料，其原料按重量份包括以下组分:异佛尔酮二异氰酸酯70份、聚四亚甲基醚二醇21份、含炔基多元醇16份、苯基硼酸7份、三羟甲基丙烷3份、N，N-二甲基苄胺0.6份、氢氧化铈0.32份、酸化碳纳米管3.6份、有机改性蒙脱土 7份、硼酸三(2，3_二溴)丙酯4份、三乙胺I份、3，3’_二氨基-4，4’_二羟基二苯砜2.3份、1-环丁砜-3-乙氧羰基-5-羟基吡唑3.2份、I，4-双(二甲基羟基硅基)苯3份、流平剂0.6份、甲基硅油0.65份、润湿剂0.3份、苯甲酸0.7份、丙二醇3.2份、二羟基丙酮2.1份、己二酸二酰肼
I.3份、液体丁苯橡胶6.5份、液体丁腈橡胶5.6份、水42份；
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