一种水性聚酰胺涂料及其制备方法与流程

本发明涉及高分子涂料
技术领域：
，具体涉及一种水性聚氨酯涂料。
背景技术：
：聚氨酯（pu）是一种性能优异的聚合物材料，随着人们环保意识的提高，溶剂型聚氨酯的使用越来越受到限制，水性聚氨酯具备聚氨酯特有的优良性能，还以其无毒、无污染、不易燃烧、成本低、环境友好等特点成为聚氨酯工业的新热点，紫外光固化水性聚氨酯因其兼具光固化涂料和水性聚氨酯树脂的优点而受到重视，已被广泛应用到皮革涂饰、胶粘剂等领域。但水性聚氨酯依然存在附着力弱、成膜后的热稳定性能差、强度不高的缺点，因此水性聚氨酯的改性是水性聚氨酯研究的重要方向之一。聚氨酯主要应用于皮革涂饰、纺织印染、造纸业、建筑涂料、胶粘剂等方面，喷涂于内外墙体、家具、金属器具表面的涂料和油漆，每时每刻都在与人类直接或间接接触，有毒、有害涂料已也时刻威胁着人们的健康。由于使用的领域常接触太阳光，由于太阳光线中含有大量对有色物体有害的紫外光，其波长约290-460nm，这些有害的紫外光通过化学上的氧化还原作用，使涂料发生颜色的变化。聚氨酯进行聚合常采用二月桂酸二丁基锡做催化剂，但由于重金属锡在随着聚氨酯的降解而对环境造成危害，在合成中需要对催化剂进行改性与固定。聚氨酯树脂的耐光性常采用加入紫外线吸收剂和抗氧化剂提高耐光性，但传统的合成抗氧化剂有叔丁基羟基茴香醚、过氧化氢叔丁基、叔丁基对苯二酚等,具有较大的毒副作用和致癌性，因此需要寻找高效环保、耐光技术。技术实现要素：为了解决上述的技术问题，本发明提供一种水性聚氨酯涂料及其制备方法，其目的在于，提供一种水性聚氨酯涂料，通过制备苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂，提高了光稳定的性能，同时降低苯并三唑的量，降低毒性，提高了聚氨酯涂料的力学强度，添加了阻燃剂、导电剂可以明显提高聚氨酯涂料的阻燃性能和导电性能。本发明提供一种水性聚氨酯涂料，由以下原料按重量份制备而成：水性聚氨酯100-120份、苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂10-20份、聚乙二醇10-20份、硬脂酸镁5-15份、山梨酸钾1-10份、玻璃纤维2-7份、硅烷偶联剂3-9份、阻燃剂1-5份、导电剂1-5份、成膜剂2-7份和去离子水100-120份；所述苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂按照以下步骤制备：（1）采用改进的hummers法制备氧化石墨烯；（2）将氧化石墨烯加入乙醇，超声分散均匀，升温至70℃，加入苯并三唑和4-二甲氨基吡啶，继续搅拌反应3-5h，过滤，乙醇洗涤固体，即得。作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：水性聚氨酯105-115份、苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂12-17份、聚乙二醇12-17份、硬脂酸镁7-13份、山梨酸钾2-7份、玻璃纤维3-6份、硅烷偶联剂4-7份、阻燃剂2-4份、导电剂2-4份、成膜剂3-6份和去离子水105-115份。作为本发明进一步的改进，由以下原料按重量份制备而成：水性聚氨酯110份、苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂15份、聚乙二醇15份、硬脂酸镁10份、山梨酸钾5份、玻璃纤维4份、硅烷偶联剂6份、阻燃剂3份、导电剂3份、成膜剂4份和去离子水110份。作为本发明进一步的改进，超声条件为700w超声分散30min。作为本发明进一步的改进，硅烷偶联剂选自为kh550，kh560，kh570，kh792，dl602或dl171中的一种。作为本发明进一步的改进，阻燃剂为铝镁系阻燃剂、磷系阻燃剂、氮系阻燃剂、机硅阻燃剂中的一种或几种。作为本发明进一步的改进，导电剂选自乙炔黑、superp、supers、350g、碳纤维、碳纳米管、科琴黑、ks-6、ks-15、sfg-6或sfg-15中的一种或几种。作为本发明进一步的改进，成膜剂为丙烯酸树脂成膜剂、丁二烯树脂成膜剂、聚氨酯成膜剂、硝酸纤维成膜剂中的一种；所述分散剂为己烯基双硬脂酰胺、硬脂酸单甘油酯、三硬脂酸甘油酯、烃类石蜡固体、硬脂酸钡、硬脂酸锌、硬脂酸锌、硬脂酸镉、硬脂酸镁或硬脂酸铜中的一种或几种。本发明进一步保护上述一种水性聚氨酯涂料的制备方法，按照以下步骤进行：将水性聚氨酯溶于去离子水中，加入苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂、玻璃纤维、阻燃剂、导电剂和硅烷偶联剂，用水浴锅80℃恒温加热，微波处理，搅拌反应持续2.5h，得到预聚体，继续搅拌，加入聚乙二醇、硬脂酸镁和山梨酸钾，升温至100℃搅拌1h后降温至50℃，滴加成膜剂，搅拌均匀后即得水性聚氨酯涂料。作为本发明进一步的改进，微波处理为在500-700w微波功率下处理30min。本发明具有如下有益效果：1.本发明制备的苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂，不仅提高了光稳定的性能，同时降低苯并三唑的量，降低毒性，提高了聚氨酯涂料的力学强度；2.经实验论证，本发明添加了阻燃剂、导电剂可以明显提高聚氨酯涂料的阻燃性能和导电性能；3.本发明采用环保型硅烷偶联剂，降解时不会对环境造成危害，同时制备成水性涂料，不释放voc，安全环保，可用于室内装修，应用广泛。附图说明图1为水性聚氨酯涂料的制备工艺图。具体实施方式下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例只是本发明的部分具有代表性的实施例，而不是全部实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例都属于本发明的保护范围。实施例1水性聚氨酯涂料的制备原料组成（重量份）：水性聚氨酯100份、苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂10份、聚乙二醇10份、硬脂酸镁5份、山梨酸钾1份、玻璃纤维2份、硅烷偶联剂3份、阻燃剂1份、导电剂1份、成膜剂2份和去离子水100份；苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂按照以下步骤制备：（1）采用改进的hummers法制备氧化石墨烯；（2）将氧化石墨烯加入乙醇，超声分散均匀，升温至70℃，加入苯并三唑和4-二甲氨基吡啶，继续搅拌反应3h，过滤，乙醇洗涤固体，即得；所述氧化石墨烯和苯并三唑的物质的量之比为20:1；一种水性聚氨酯涂料的制备方法，按照以下步骤进行：将水性聚氨酯溶于去离子水中，加入苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂、玻璃纤维、阻燃剂、导电剂和硅烷偶联剂，用水浴锅80℃恒温加热，微波处理，在500w微波功率下处理30min，搅拌反应持续2.5h，得到预聚体，继续搅拌，加入聚乙二醇、硬脂酸镁和山梨酸钾，升温至100℃搅拌1h后降温至50℃，滴加成膜剂，搅拌均匀后即得水性聚氨酯涂料。实施例2水性聚氨酯涂料的制备原料组成（重量份）：水性聚氨酯120份、苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂20份、聚乙二醇20份、硬脂酸镁15份、山梨酸钾10份、玻璃纤维7份、硅烷偶联剂9份、阻燃剂5份、导电剂5份、成膜剂7份和去离子水120份；苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂按照以下步骤制备：（1）采用改进的hummers法制备氧化石墨烯；（2）将氧化石墨烯加入乙醇，超声分散均匀，升温至70℃，加入苯并三唑和4-二甲氨基吡啶，继续搅拌反应3-5h，过滤，乙醇洗涤固体，即得；所述氧化石墨烯和苯并三唑的物质的量之比为20:1；一种水性聚氨酯涂料的制备方法，按照以下步骤进行：将水性聚氨酯溶于去离子水中，加入苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂、玻璃纤维、阻燃剂、导电剂和硅烷偶联剂，用水浴锅80℃恒温加热，微波处理，在700w微波功率下处理30min，搅拌反应持续2.5h，得到预聚体，继续搅拌，加入聚乙二醇、硬脂酸镁和山梨酸钾，升温至100℃搅拌1h后降温至50℃，滴加成膜剂，搅拌均匀后即得水性聚氨酯涂料。实施例3水性聚氨酯涂料的制备原料组成（重量份）：水性聚氨酯105份、苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂12份、聚乙二醇12份、硬脂酸镁7份、山梨酸钾2份、玻璃纤维3份、硅烷偶联剂4份、阻燃剂2份、导电剂2份、成膜剂3份和去离子水105份；苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂按照以下步骤制备：（1）采用改进的hummers法制备氧化石墨烯；（2）将氧化石墨烯加入乙醇，超声分散均匀，升温至70℃，加入苯并三唑和4-二甲氨基吡啶，继续搅拌反应4h，过滤，乙醇洗涤固体，即得；所述氧化石墨烯和苯并三唑的物质的量之比为20:1；一种水性聚氨酯涂料的制备方法，按照以下步骤进行：将水性聚氨酯溶于去离子水中，加入苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂、玻璃纤维、阻燃剂、导电剂和硅烷偶联剂，用水浴锅80℃恒温加热，微波处理，在600w微波功率下处理30min，搅拌反应持续2.5h，得到预聚体，继续搅拌，加入聚乙二醇、硬脂酸镁和山梨酸钾，升温至100℃搅拌1h后降温至50℃，滴加成膜剂，搅拌均匀后即得水性聚氨酯涂料。实施例4水性聚氨酯涂料的制备原料组成（重量份）：水性聚氨酯115份、苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂17份、聚乙二醇17份、硬脂酸镁13份、山梨酸钾7份、玻璃纤维6份、硅烷偶联剂7份、阻燃剂4份、导电剂4份、成膜剂6份和去离子水115份；苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂按照以下步骤制备：（1）采用改进的hummers法制备氧化石墨烯；（2）将氧化石墨烯加入乙醇，超声分散均匀，升温至70℃，加入苯并三唑和4-二甲氨基吡啶，继续搅拌反应4h，过滤，乙醇洗涤固体，即得；所述氧化石墨烯和苯并三唑的物质的量之比为20:1；一种水性聚氨酯涂料的制备方法，按照以下步骤进行：将水性聚氨酯溶于去离子水中，加入苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂、玻璃纤维、阻燃剂、导电剂和硅烷偶联剂，用水浴锅80℃恒温加热，微波处理，在600w微波功率下处理30min，搅拌反应持续2.5h，得到预聚体，继续搅拌，加入聚乙二醇、硬脂酸镁和山梨酸钾，升温至100℃搅拌1h后降温至50℃，滴加成膜剂，搅拌均匀后即得水性聚氨酯涂料。实施例5水性聚氨酯涂料的制备原料组成（重量份）：水性聚氨酯110份、苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂15份、聚乙二醇15份、硬脂酸镁10份、山梨酸钾5份、玻璃纤维4份、硅烷偶联剂6份、阻燃剂3份、导电剂3份、成膜剂4份和去离子水110份；苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂按照以下步骤制备：（1）采用改进的hummers法制备氧化石墨烯；（2）将氧化石墨烯加入乙醇，超声分散均匀，升温至70℃，加入苯并三唑和4-二甲氨基吡啶，继续搅拌反应4h，过滤，乙醇洗涤固体，即得；所述氧化石墨烯和苯并三唑的物质的量之比为20:1；一种水性聚氨酯涂料的制备方法，按照以下步骤进行：将水性聚氨酯溶于去离子水中，加入苯并三唑改性氧化石墨烯光稳定剂、玻璃纤维、阻燃剂、导电剂和硅烷偶联剂，用水浴锅80℃恒温加热，微波处理，在600w微波功率下处理30min，搅拌反应持续2.5h，得到预聚体，继续搅拌，加入聚乙二醇、硬脂酸镁和山梨酸钾，升温至100℃搅拌1h后降温至50℃，滴加成膜剂，搅拌均匀后即得水性聚氨酯涂料。对照例1按照专利zl201610428242.x“一种水性聚氨酯涂料”的方法制备按照以下方法制备：1）将三硬脂酸甘油酯、聚乙二醇、膨胀蛭石、改性水性聚氨酯、硅铝酸钠、邻苯二甲酸二甲酯、去离子水进行混合，混合均匀后，添加复配乳化剂进行复合乳化，并且加热至80℃时，添加经过蓖麻油酸锌，混合均匀后，进行以120r/min速度搅拌10分钟，然后，静置1小时；2）在快速分散机中添加1）中的所得原料，15分钟后，再添加改性水滑石、活性稀释剂，将温度调节到42℃，以300r/min转速搅拌，15分钟后，添加经过消泡剂，将温度调节到48℃，以450r/min转速搅拌，再过15分钟，添加钛酸乙酯，将温度调节到52℃，以550r/min转速搅拌15分钟，冷却至室温，再以1500r/min速度搅拌30分钟后，静置即可。测试例1性能对比将本发明实施例1-5和对照例1制备的水性聚氨酯涂料进行性能测试，测试结果见表1。表1性能测试组别粘度（23±1℃粘度计，s）耐高温（130℃）耐油（90#汽油，56h）耐水性（29±1240h）耐人工老化性阻燃级别耐紫外照射（256nm，h）实施例168>800h不起泡，不脱落不起泡，不脱落>2200hv-0>3600h实施例270>850h不起泡，不脱落不起泡，不脱落>2200hv-0>3600h实施例365>850h不起泡，不脱落不起泡，不脱落>2200hv-0>3600h实施例469>800h不起泡，不脱落不起泡，不脱落>2200hv-0>3600h实施例562>1000h不起泡，不脱落不起泡，不脱落>2500hv-0>3600h对照例175>530h起泡，不脱落不起泡，脱落>1280hv-2>240h由上表可知，本发明实施例制备的水性聚氨酯涂料相较于对照例制备的水性聚氨酯涂料，具有较大的区别，其耐高温性能好，耐水，耐油且阻燃性能优异，耐紫外照射和耐人工老化性能明显优于现有技术。本领域的技术人员在不脱离权利要求书确定的本发明的精神和范围的条件下，还可以对以上内容进行各种各样的修改。因此本发明的范围并不仅限于以上的说明，而是由权利要求书的范围来确定的。当前第1页12