该发明涉及一种低表面能水性聚氨酯涂料及其制备方法。
背景技术：
：聚氨酯材料具有优异的透气性、高回弹、柔软、耐溶剂腐蚀、耐磨、耐老化、粘结性好、耐冲击等优势。聚氨酯材料被广泛应用于皮箱等合成革、高回弹弹性体橡胶、低密度聚氨酯海绵、高密度聚氨酯海绵、硬质聚氨酯泡沫、聚氨酯胶黏剂、聚氨酯涂料、汽车内饰等领域。目前，聚氨酯涂料在附着力和低表面能需要进一步提升。该发明采用聚氨酯预聚体、成膜材料、气相二氧化硅、聚丙烯酸酯、se-10乳化剂、水、sre-cn消泡剂制备了低表面能水性聚氨酯涂料，该方法制备的低表面能水性聚氨酯涂料具有优异的附着力和低表面能。技术实现要素：该发明的目的在于提供一种低表面能水性聚氨酯涂料的制备方法，该方法通过改变反应物原料和工艺方式，制备的材料具有优异的附着力和低表面能。为了实现上述目的，该发明的技术方案如下。一种低表面能水性聚氨酯涂料及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)、将丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、819光引发剂、丙烯酸、sr-10乳化剂和甲基丙烯酸甲酯按照质量份数比为52：15～23：0.4～1：8～17：15～26：1～4加入到反应釜中，搅拌速度为87～100r/min，维持体系温度28～37℃条件下反应26min，产物经100w高压汞灯光照5～9s，得到聚丙烯酸酯；(2)、将多孔三氧化二铝、活性炭、异丙醇和司盘60按照质量份数比为76：9～17：23～27：2～5添加至球磨机中，筒体转速为8～15r/min，维持体系温度33～39℃条件下反应15min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度88～97℃条件下反应36min，得到改性多孔三氧化二铝；(3)、将改性多孔三氧化二铝、丙二醇丁醚、十二碳醇酯和jy-55水性成膜剂按照质量份数比为60：25～34：9～16：13～25加入到高压反应釜中，在27℃、1mpa压力下保压22min后，泄压后，即得到成膜材料；(4)、将二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基二羟基硅烷、双羟基封端聚二甲基硅氧烷和二月桂酸二丁基锡按照质量份数比为90：31～40：18～27：1～3加入到水热反应釜中，维持体系温度109～127℃条件下反应43～65min，将产物和质量份数比为45～60：7～16：9～20：1～2的聚醚多元醇hyp-2024、聚乙二醇200、聚乙二醇400和乙二醇添加至反应釜中，搅拌速度为67～80r/min，维持体系温度82～91℃条件下反应1～2h，即得到聚氨酯预聚体；(5)、将聚氨酯预聚体、成膜材料、气相二氧化硅、聚丙烯酸酯、se-10乳化剂、水、sre-cn消泡剂按照质量份数比为38：18～32：3～6：9～21：13～20：20～33：1～3加入到反应釜中，搅拌速度为57～70r/min，维持体系温度25～34℃条件下反应30min，物料经100目筛网筛选后，即得到低表面能水性聚氨酯涂料。该发明所述的低表面能水性聚氨酯涂料的制备方法，包括下列步骤：(1)、将丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、819光引发剂、丙烯酸、sr-10乳化剂和甲基丙烯酸甲酯按照质量份数比为52：15～23：0.4～1：8～17：15～26：1～4加入到反应釜中，搅拌速度为87～100r/min，维持体系温度28～37℃条件下反应26min，产物经100w高压汞灯光照5～9s，得到聚丙烯酸酯；所述的甲基丙烯酸甲酯的目的为了提高聚丙烯酸酯的内聚强度。(2)、将多孔三氧化二铝、活性炭、异丙醇和司盘60按照质量份数比为76：9～17：23～27：2～5添加至球磨机中，筒体转速为8～15r/min，维持体系温度33～39℃条件下反应15min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度88～97℃条件下反应36min，得到改性多孔三氧化二铝；所述的活性炭的目的为了提高物料的分散稳定性。(3)、将改性多孔三氧化二铝、丙二醇丁醚、十二碳醇酯和jy-55水性成膜剂按照质量份数比为60：25～34：9～16：13～25加入到高压反应釜中，在27℃、1mpa压力下保压22min后，泄压后，即得到成膜材料；所述的jy-55水性成膜剂的目的为了降低水性聚氨酯涂料的表面能。(4)、将二苯基甲烷二异氰酸酯、二苯基二羟基硅烷、双羟基封端聚二甲基硅氧烷和二月桂酸二丁基锡按照质量份数比为90：31～40：18～27：1～3加入到水热反应釜中，维持体系温度109～127℃条件下反应43～65min，将产物和质量份数比为45～60：7～16：9～20：1～2的聚醚多元醇hyp-2024、聚乙二醇200、聚乙二醇400和乙二醇添加至反应釜中，搅拌速度为67～80r/min，维持体系温度82～91℃条件下反应1～2h，即得到聚氨酯预聚体；所述的二苯基二羟基硅烷和双羟基封端聚二甲基硅氧烷的目的为了降低水性聚氨酯涂料的表面能。(5)、将聚氨酯预聚体、成膜材料、气相二氧化硅、聚丙烯酸酯、se-10乳化剂、水、sre-cn消泡剂按照质量份数比为38：18～32：3～6：9～21：13～20：20～33：1～3加入到反应釜中，搅拌速度为57～70r/min，维持体系温度25～34℃条件下反应30min，物料经100目筛网筛选后，即得到低表面能水性聚氨酯涂料。该发明的有益效果在于：1、丙烯酸异辛酯和丙烯酸丁酯单体聚合后，虽然聚合物具有优异的粘结性，但是聚合物存在内聚强度低的缺陷，甲基丙烯酸甲酯具有较好的机械强度，能提高聚丙烯酸酯的内聚强度，从而提高水性聚氨酯涂料的附着力；2、活性炭具有大的比表面积，通过球磨反应，能与多孔三氧化二铝均匀共混，制备的改性多孔三氧化二铝能提高物料分散稳定性的同时，提高水性聚氨酯涂料的附着力；3、在改性多孔三氧化二铝协同作用下，jy-55水性成膜剂具有优异的成膜性，不仅能缩短水性聚氨酯涂料的成膜时间，还能有效降低水性聚氨酯涂料的表面能，制备的成膜材料能降低水性聚氨酯涂料的表面能；4、二苯基二羟基硅烷和双羟基封端聚二甲基硅氧烷具有优异的低表面能，通过其作为聚氨酯合成过程中的聚醚组分，能明显降低聚氨酯预聚体的表面能，从而明显降低水性聚氨酯涂料的表面能；5、在聚氨酯预聚体、成膜材料、气相二氧化硅、聚丙烯酸酯、se-10乳化剂、水、sre-cn消泡剂协同作用下，赋予低表面能水性聚氨酯涂料优异的附着力和低表面能。具体实施方式下面结合实施例对该发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解该发明。实施例1一种低表面能水性聚氨酯涂料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取52份丙烯酸异辛酯、19份丙烯酸丁酯、0.5份819光引发剂、8.3份丙烯酸、19份sr-10乳化剂和1.8份甲基丙烯酸甲酯加入到反应釜中，搅拌速度为93r/min，维持体系温度32℃条件下反应26min，产物经100w高压汞灯光照7s，得到聚丙烯酸酯；(2)、称取76份多孔三氧化二铝、14份活性炭、26份异丙醇和2.8份司盘60添加至球磨机中，筒体转速为11r/min，维持体系温度37℃条件下反应15min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度93℃条件下反应36min，得到改性多孔三氧化二铝；(3)、称取60份改性多孔三氧化二铝、31份丙二醇丁醚、10份十二碳醇酯和18份jy-55水性成膜剂加入到高压反应釜中，在27℃、1mpa压力下保压22min后，泄压后，即得到成膜材料；(4)、称取90份二苯基甲烷二异氰酸酯、37份二苯基二羟基硅烷、22份双羟基封端聚二甲基硅氧烷和1.6份二月桂酸二丁基锡加入到水热反应釜中，维持体系温度115℃条件下反应55min，将产物和51份聚醚多元醇hyp-2024、8.3份聚乙二醇200、10.7份聚乙二醇400和1.6份乙二醇添加至反应釜中，搅拌速度为70r/min，维持体系温度88℃条件下反应1.5h，即得到聚氨酯预聚体；(5)、称取38份聚氨酯预聚体、23份成膜材料、3.8份气相二氧化硅、13份聚丙烯酸酯、18份se-10乳化剂、26份水、1.2份sre-cn消泡剂加入到反应釜中，搅拌速度为60r/min，维持体系温度29℃条件下反应30min，物料经100目筛网筛选后，即得到低表面能水性聚氨酯涂料。实施例2一种低表面能水性聚氨酯涂料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取52份丙烯酸异辛酯、15份丙烯酸丁酯、0.4份819光引发剂、8份丙烯酸、15份sr-10乳化剂和1份甲基丙烯酸甲酯加入到反应釜中，搅拌速度为87r/min，维持体系温度28℃条件下反应26min，产物经100w高压汞灯光照5s，得到聚丙烯酸酯；(2)、称取76份多孔三氧化二铝、9份活性炭、23份异丙醇和2份司盘60添加至球磨机中，筒体转速为8r/min，维持体系温度33℃条件下反应15min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度88℃条件下反应36min，得到改性多孔三氧化二铝；(3)、称取60份改性多孔三氧化二铝、25份丙二醇丁醚、9份十二碳醇酯和13份jy-55水性成膜剂加入到高压反应釜中，在27℃、1mpa压力下保压22min后，泄压后，即得到成膜材料；(4)、称取90份二苯基甲烷二异氰酸酯、31份二苯基二羟基硅烷、18份双羟基封端聚二甲基硅氧烷和1份二月桂酸二丁基锡加入到水热反应釜中，维持体系温度109℃条件下反应65min，将产物和45份聚醚多元醇hyp-2024、7份聚乙二醇200、9份聚乙二醇400和1份乙二醇添加至反应釜中，搅拌速度为67r/min，维持体系温度82℃条件下反应2h，即得到聚氨酯预聚体；(5)、称取38份聚氨酯预聚体、18份成膜材料、3份气相二氧化硅、9份聚丙烯酸酯、13份se-10乳化剂、20份水、1份sre-cn消泡剂加入到反应釜中，搅拌速度为57r/min，维持体系温度25℃条件下反应30min，物料经100目筛网筛选后，即得到低表面能水性聚氨酯涂料。实施例3一种低表面能水性聚氨酯涂料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取52份丙烯酸异辛酯、23份丙烯酸丁酯、1份819光引发剂、17份丙烯酸、26份sr-10乳化剂和4份甲基丙烯酸甲酯加入到反应釜中，搅拌速度为100r/min，维持体系温度37℃条件下反应26min，产物经100w高压汞灯光照9s，得到聚丙烯酸酯；(2)、称取76份多孔三氧化二铝、17份活性炭、27份异丙醇和5份司盘60添加至球磨机中，筒体转速为15r/min，维持体系温度39℃条件下反应15min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度97℃条件下反应36min，得到改性多孔三氧化二铝；(3)、称取60份改性多孔三氧化二铝、34份丙二醇丁醚、16份十二碳醇酯和25份jy-55水性成膜剂加入到高压反应釜中，在27℃、1mpa压力下保压22min后，泄压后，即得到成膜材料；(4)、称取90份二苯基甲烷二异氰酸酯、40份二苯基二羟基硅烷、27份双羟基封端聚二甲基硅氧烷和3份二月桂酸二丁基锡加入到水热反应釜中，维持体系温度127℃条件下反应43min，将产物和60份聚醚多元醇hyp-2024、16份聚乙二醇200、20份聚乙二醇400和2份乙二醇添加至反应釜中，搅拌速度为80r/min，维持体系温度91℃条件下反应1h，即得到聚氨酯预聚体；(5)、称取38份聚氨酯预聚体、32份成膜材料、6份气相二氧化硅、21份聚丙烯酸酯、20份se-10乳化剂、33份水、3份sre-cn消泡剂加入到反应釜中，搅拌速度为70r/min，维持体系温度34℃条件下反应30min，物料经100目筛网筛选后，即得到低表面能水性聚氨酯涂料。实施例4一种低表面能水性聚氨酯涂料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取52份丙烯酸异辛酯、20份丙烯酸丁酯、0.5份819光引发剂、10份丙烯酸、19份sr-10乳化剂和2.5份甲基丙烯酸甲酯加入到反应釜中，搅拌速度为90r/min，维持体系温度35℃条件下反应26min，产物经100w高压汞灯光照7s，得到聚丙烯酸酯；(2)、称取76份多孔三氧化二铝、10份活性炭、25份异丙醇和3份司盘60添加至球磨机中，筒体转速为9r/min，维持体系温度38℃条件下反应15min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度97℃条件下反应36min，得到改性多孔三氧化二铝；(3)、称取60份改性多孔三氧化二铝、26份丙二醇丁醚、13份十二碳醇酯和16份jy-55水性成膜剂加入到高压反应釜中，在27℃、1mpa压力下保压22min后，泄压后，即得到成膜材料；(4)、称取90份二苯基甲烷二异氰酸酯、38份二苯基二羟基硅烷、27份双羟基封端聚二甲基硅氧烷和1.9份二月桂酸二丁基锡加入到水热反应釜中，维持体系温度118℃条件下反应47min，将产物和49份聚醚多元醇hyp-2024、16份聚乙二醇200、13份聚乙二醇400和1.1份乙二醇添加至反应釜中，搅拌速度为77r/min，维持体系温度86℃条件下反应1.5h，即得到聚氨酯预聚体；(5)、称取38份聚氨酯预聚体、27份成膜材料、4.3份气相二氧化硅、11份聚丙烯酸酯、14份se-10乳化剂、29份水、1.4份sre-cn消泡剂加入到反应釜中，搅拌速度为60r/min，维持体系温度33℃条件下反应30min，物料经100目筛网筛选后，即得到低表面能水性聚氨酯涂料。实施例5一种低表面能水性聚氨酯涂料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取52份丙烯酸异辛酯、18份丙烯酸丁酯、0.9份819光引发剂、16份丙烯酸、23份sr-10乳化剂和3.4份甲基丙烯酸甲酯加入到反应釜中，搅拌速度为94r/min，维持体系温度35℃条件下反应26min，产物经100w高压汞灯光照8s，得到聚丙烯酸酯；(2)、称取76份多孔三氧化二铝、16份活性炭、26份异丙醇和4.4份司盘60添加至球磨机中，筒体转速为14r/min，维持体系温度37℃条件下反应15min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度95℃条件下反应36min，得到改性多孔三氧化二铝；(3)、称取60份改性多孔三氧化二铝、31份丙二醇丁醚、10份十二碳醇酯和22份jy-55水性成膜剂加入到高压反应釜中，在27℃、1mpa压力下保压22min后，泄压后，即得到成膜材料；(4)、称取90份二苯基甲烷二异氰酸酯、39份二苯基二羟基硅烷、25份双羟基封端聚二甲基硅氧烷和2.3份二月桂酸二丁基锡加入到水热反应釜中，维持体系温度123℃条件下反应63min，将产物和56份聚醚多元醇hyp-2024、13份聚乙二醇200、14份聚乙二醇400和1.8份乙二醇添加至反应釜中，搅拌速度为72r/min，维持体系温度90℃条件下反应1.6h，即得到聚氨酯预聚体；(5)、称取38份聚氨酯预聚体、30份成膜材料、5.2份气相二氧化硅、20份聚丙烯酸酯、19份se-10乳化剂、31份水、2.6份sre-cn消泡剂加入到反应釜中，搅拌速度为67r/min，维持体系温度31℃条件下反应30min，物料经100目筛网筛选后，即得到低表面能水性聚氨酯涂料。实施例6一种低表面能水性聚氨酯涂料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取52份丙烯酸异辛酯、17份丙烯酸丁酯、0.8份819光引发剂、9份丙烯酸、24份sr-10乳化剂和3.6份甲基丙烯酸甲酯加入到反应釜中，搅拌速度为99r/min，维持体系温度34℃条件下反应26min，产物经100w高压汞灯光照7s，得到聚丙烯酸酯；(2)、称取76份多孔三氧化二铝、16份活性炭、25份异丙醇和4.3份司盘60添加至球磨机中，筒体转速为11r/min，维持体系温度37℃条件下反应15min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度92℃条件下反应36min，得到改性多孔三氧化二铝；(3)、称取60份改性多孔三氧化二铝、31份丙二醇丁醚、10份十二碳醇酯和22份jy-55水性成膜剂加入到高压反应釜中，在27℃、1mpa压力下保压22min后，泄压后，即得到成膜材料；(4)、称取90份二苯基甲烷二异氰酸酯、37份二苯基二羟基硅烷、19份双羟基封端聚二甲基硅氧烷和1.9份二月桂酸二丁基锡加入到水热反应釜中，维持体系温度122℃条件下反应53min，将产物和57份聚醚多元醇hyp-2024、12份聚乙二醇200、16份聚乙二醇400和1.8份乙二醇添加至反应釜中，搅拌速度为73r/min，维持体系温度86℃条件下反应1.8h，即得到聚氨酯预聚体；(5)、称取38份聚氨酯预聚体、27份成膜材料、4.1份气相二氧化硅、13份聚丙烯酸酯、14份se-10乳化剂、23份水、2.1份sre-cn消泡剂加入到反应釜中，搅拌速度为66r/min，维持体系温度33℃条件下反应30min，物料经100目筛网筛选后，即得到低表面能水性聚氨酯涂料。实施例7一种低表面能水性聚氨酯涂料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取52份丙烯酸异辛酯、21份丙烯酸丁酯、0.7份819光引发剂、9份丙烯酸、22份sr-10乳化剂和1.6份甲基丙烯酸甲酯加入到反应釜中，搅拌速度为90r/min，维持体系温度35℃条件下反应26min，产物经100w高压汞灯光照6s，得到聚丙烯酸酯；(2)、称取76份多孔三氧化二铝、11份活性炭、24份异丙醇和3.6份司盘60添加至球磨机中，筒体转速为9r/min，维持体系温度37℃条件下反应15min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度89℃条件下反应36min，得到改性多孔三氧化二铝；(3)、称取60份改性多孔三氧化二铝、29份丙二醇丁醚、12份十二碳醇酯和22份jy-55水性成膜剂加入到高压反应釜中，在27℃、1mpa压力下保压22min后，泄压后，即得到成膜材料；(4)、称取90份二苯基甲烷二异氰酸酯、36份二苯基二羟基硅烷、19份双羟基封端聚二甲基硅氧烷和2.7份二月桂酸二丁基锡加入到水热反应釜中，维持体系温度122℃条件下反应61min，将产物和55份聚醚多元醇hyp-2024、13份聚乙二醇200、17份聚乙二醇400和1.4份乙二醇添加至反应釜中，搅拌速度为78r/min，维持体系温度88℃条件下反应1.7h，即得到聚氨酯预聚体；(5)、称取38份聚氨酯预聚体、31份成膜材料、4.4份气相二氧化硅、20份聚丙烯酸酯、17份se-10乳化剂、26份水、1.8份sre-cn消泡剂加入到反应釜中，搅拌速度为63r/min，维持体系温度32℃条件下反应30min，物料经100目筛网筛选后，即得到低表面能水性聚氨酯涂料。实施例8一种低表面能水性聚氨酯涂料，其制备方法包括以下步骤：(1)、称取52份丙烯酸异辛酯、16份丙烯酸丁酯、0.7份819光引发剂、16份丙烯酸、18份sr-10乳化剂和3份甲基丙烯酸甲酯加入到反应釜中，搅拌速度为92r/min，维持体系温度31℃条件下反应26min，产物经100w高压汞灯光照8s，得到聚丙烯酸酯；(2)、称取76份多孔三氧化二铝、15份活性炭、24份异丙醇和4.6份司盘60添加至球磨机中，筒体转速为11r/min，维持体系温度36℃条件下反应15min，将产物转移至水热反应釜中，维持体系温度89℃条件下反应36min，得到改性多孔三氧化二铝；(3)、称取60份改性多孔三氧化二铝、27份丙二醇丁醚、11份十二碳醇酯和15份jy-55水性成膜剂加入到高压反应釜中，在27℃、1mpa压力下保压22min后，泄压后，即得到成膜材料；(4)、称取90份二苯基甲烷二异氰酸酯、37份二苯基二羟基硅烷、23份双羟基封端聚二甲基硅氧烷和1.6份二月桂酸二丁基锡加入到水热反应釜中，维持体系温度123℃条件下反应60min，将产物和55份聚醚多元醇hyp-2024、11份聚乙二醇200、16份聚乙二醇400和1.4份乙二醇添加至反应釜中，搅拌速度为73r/min，维持体系温度84℃条件下反应2h，即得到聚氨酯预聚体；(5)、称取38份聚氨酯预聚体、28份成膜材料、5份气相二氧化硅、18份聚丙烯酸酯、16份se-10乳化剂、27份水、2.6份sre-cn消泡剂加入到反应釜中，搅拌速度为67r/min，维持体系温度26℃条件下反应30min，物料经100目筛网筛选后，即得到低表面能水性聚氨酯涂料。对照例1本对照例中，不添加聚丙烯酸酯，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例2本对照例中，不添加改性多孔三氧化二铝，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例3本对照例中，不添加成膜材料，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例4本对照例中，不添加聚氨酯预聚体，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例5本对照例中，不添加se-10乳化剂，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例6本对照例中，配方中选用普通聚丙烯酸酯替代实施例1中的聚丙烯酸酯，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例7本对照例中，配方中选用普通多孔三氧化二铝替代实施例1中的改性多孔三氧化二铝，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例8本对照例中，配方中选用普通成膜剂替代实施例1中的成膜材料，其它组分与制备方法与实施例1相同。对照例9本对照例中，配方中选用普通聚氨酯替代实施例1中的聚氨酯预聚体，其它组分与制备方法与实施例1相同。表1实施例1和对照例1～9制得的低表面能水性聚氨酯涂料的性能参数实施例1对照例1对照例2对照例3对照例4对照例5对照例6对照例7对照例8对照例9附着力等级4b3b3b2b1b2b2b2b3b2b表面能22.323.123.925.529.433.626.727.830.234.6以上所述是该发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离该发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为该发明的保护范围。当前第1页12