一种用于纤维板表面的聚脲涂料的制作方法

1.本发明涉及涂料制备技术领域，具体涉及一种用于纤维板表面的聚脲涂料。


背景技术：

2.目前，直升机弹装甲板采用陶瓷/纤维板多层结构设计，以满足防弹和轻量化的总体要求，且纤维板表面涂层需要具有防腐、防滑、耐磨和耐候的性能。近些年来，常用的涂层体系为腻子层、底漆和面漆的结构，然而纤维板，例如高密度聚乙烯纤维板、聚丙烯纤维板、聚酰胺纤维板和聚酯纤维板为表面惰性，导致涂层在这些基材表面附着力差，存在易脆性剥落的问题。
3.基于此，现有技术大多以环氧树脂或者聚酯树脂作为成膜剂，搭配导电的颜填料、助剂和常规填料作为涂料，采用静电喷涂技术将其涂覆在中密度纤维板上，通过引入导电的颜填料使得涂料与纤维板基材表面产生静电作用，从而在一定程度上提高涂料与涂层的附着力。但该方法需要额外添加导电的颜填料，且树脂主体为环氧树脂或聚酯树脂，硬度大，弹性低，涂料的耐磨、耐候和防滑性能还有待进一步提高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于纤维板表面的聚脲涂料。所述聚脲涂料具有优异的弹性性能，与纤维板基材的附着力最低可达到15mpa，且具有优异的耐磨、耐候、防滑和防腐性能。
5.为达到此目的，本发明采用以下技术方案：
6.第一方面，本发明提供一种用于纤维板表面的聚脲涂料，包括组分a和组分b，组分a和组分b的质量比为1:(1～2)；
7.所述组分a包括树脂、填料、颜料、助剂和溶剂；
8.所述树脂包括聚天冬氨酸酯树脂和多羟基丙烯酸树脂；
9.所述组分b为异氰酸酯固化剂。
10.优选地，所述组分a按质量百分含量计包括以下组分：树脂20～40％、填料20～30％、颜料5～10％、助剂4～8％，余量为溶剂。
11.优选地，所述聚天冬氨酸酯树脂和多羟基丙烯酸树脂的质量比为1:(1～6)。
12.优选地，所述填料包括耐磨填料和/或防滑粒料。
13.优选地，所述助剂包括分散剂、消泡剂或润湿剂中的任意一种或多种。
14.优选地，所述溶剂包括二甲苯、正丁醇或乙酸丁酯中的任意一种或多种。
15.优选地，所述组分b由以下制备方法制备得到：
16.(1)将聚酯二元醇溶液进行脱水处理，得到中间体；
17.(2)将步骤(1)得到的中间体与二苯基甲烷二异氰酸酯混合并反应，得到组分b。
18.优选地，所述聚酯二元醇包括聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚四氢呋喃醚二元醇中的任意一种或多种。
19.优选地，所述聚酯二元醇溶液中的聚酯二元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯的摩尔比为(3～6):1。
20.优选地，步骤(2)具体为：将步骤(1)得到的中间体与二苯基甲烷二异氰酸酯混合并反应至异氰酸酯基的质量百分含量为4.4～14.6％为止，得到组分b。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22.本发明提供了一种用于纤维板表面的聚脲涂料，所述聚脲涂料的树脂选择聚天冬氨酸酯树脂和多羟基丙烯酸树脂搭配使用，其中，聚天冬氨酸酯树脂可以提高涂层的弹性和强度，当涂层受到冲击时，涂层的弹性形变吸收冲击能量，使得涂层不被破坏，因此该涂层具有良好的韧性和耐磨性；多羟基丙烯酸树脂含有大量羟基基团，即使是针对惰性的纤维板基材，也能具有较好的附着力。制备得到的聚脲涂料具有优异的弹性性能，与纤维板基材的附着力最低可达到15mpa，克服了现有防滑涂料在纤维板表面附着力不足的问题，且涂料可一次厚涂于基材表面，涂层致密，弹性好(断裂伸长率＞150％，拉伸强度＞35mpa)，具有优异的耐磨、耐候、防滑和防腐性能。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.本发明所涉及的所有原料的来源没有特别的限制，均可从市场上购买或者按照本领域技术人员熟知的常规制备方法制备得到。
25.本发明提供一种用于纤维板表面的聚脲涂料，包括组分a和组分b，组分a和组分b的质量比为1:(1～2)；
26.所述组分a包括树脂、填料、颜料、助剂和溶剂；
27.所述树脂包括聚天冬氨酸酯树脂和多羟基丙烯酸树脂；
28.所述组分b为异氰酸酯固化剂。
29.在本发明中，所述聚脲涂料为双组份型聚脲涂料，包括组分a和组分b(组分a和组分b的质量比优选为1:(1～2)，更优选为1:(1～1.5))，所述组分a优选包括树脂、填料、颜料、助剂和溶剂，更优选地，按照质量百分含量计包括树脂20～40％、填料20～30％、颜料5～10％、助剂4～8％，余量为溶剂。
30.针对现有技术中防滑涂料在纤维板表面附着力不足以及涂层弹性性能和耐磨性能差的问题，在本发明中，所述树脂优选包括聚天冬氨酸酯树脂和多羟基丙烯酸树脂，其中，聚天冬氨酸酯树脂可以提高涂层的弹性和强度，当涂层受到冲击时，涂层的弹性形变吸收冲击能量，使得涂层不被破坏，因此该涂层具有良好的韧性和耐磨性；多羟基丙烯酸树脂含有大量羟基基团，即使是针对惰性的纤维板基材，也能具有较好的附着力。因此，聚天冬氨酸酯树脂和多羟基丙烯酸树脂需要作为一个整体考虑，若单独采用聚天冬氨酸酯树脂，会导致涂料与纤维板材的附着力变差，若单独采用多羟基丙烯酸树脂，会导致涂料的弹性强度不够，从而使得涂料的韧性、耐磨性降低，本发明中，所述聚天冬氨酸酯树脂和多羟基丙烯酸树脂的质量比优选为1:(1～6)，更优选为1:(1～4)。
31.所述填料优选包括耐磨填料和/或防滑粒料，更优选包括耐磨填料和防滑粒料，其中，耐磨填料主要起到抗磨和减磨的辅助作用，防滑粒料用于进一步增加涂料的防滑性能。所述颜料用于遮盖以及对涂料进行赋色。本发明对耐磨填料、防滑粒料和颜料没有特殊的限制，为一般市售品即可。
32.所述助剂优选包括分散剂、消泡剂或润湿剂中的任意一种或多种，更优选包括分散剂、消泡剂和润湿剂。所述分散剂可以将颜料分散为更小的粒子和初级粒子，防止颜料聚集产生絮凝物，导致涂料的光泽度降低、着色力及遮盖力下降等，分散剂的引入，可以提高涂料的贮存稳定性。所述消泡剂用于防止涂料在生产和使用过程中气泡的产生并加速气泡的破灭，以使得涂料在涂覆时具有更好的涂膜效果和性能。所述润湿剂用于改善涂料的表面张力和渗透性，并对填料和颜料起到协助分散和防沉的作用。本发明对分散剂、消泡剂和润湿剂没有特殊的限制，采用本领域技术人员常用的相应物质即可。如分散剂可选择byk-104s；消泡剂可选择byk-066n；润湿剂可选择disper-670。
33.本发明对所述溶剂没有特殊的限制，采用本领域技术人员常用的溶剂即可，如可选自二甲苯、正丁醇或乙酸丁酯中的任意一种或多种。
34.本发明对组分a的制备方法，没有特殊的限制，优选将树脂、填料、颜料、助剂和溶剂混合即可，所述混合优选在搅拌条件下进行。更具体地，所述组分a按照下述方法制备：(1)将树脂、耐磨填料、颜料、溶剂和助剂混合均匀后，对得到的混合物料进行砂磨，得到中间产品；(2)然后将中间产品与防滑粒料混合，得到组分a。本发明中，步骤(1)所述混合优选在1500～3000r/s下处理1～5min，更优选在2000～3000r/s下处理1～3min。所述砂磨优选在出料粘度为15000～19000mpa
·
s时停止，更优选在15000～17000mpa
·
s时停止。步骤(2)所述混合优选在1000～1500r/s下搅拌20～60min，更优选在1200～1500r/s下搅拌30～50min。
35.在本发明中，所述组分b为异氰酸酯固化剂，所述组分b按照下述方法自制得到：
36.(1)将聚酯二元醇溶液进行脱水处理，得到中间体；
37.(2)将步骤(1)得到的中间体与二苯基甲烷二异氰酸酯混合并反应，得到组分b。
38.本发明首先将聚酯二元醇溶液进行脱水处理后，得到中间体。所述聚酯二元醇溶液按照本领域技术人员熟知的方法制备，本发明优选由聚酯二元醇与溶剂在80～85℃混合后得到。所述聚酯二元醇优选包括聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇或聚四氢呋喃醚二元醇中的任意一种或多种，所述溶剂优选包括正丁醇、二甲苯或乙酸丁酯中的任意一种或多种。所述脱水处理优选为：将聚酯二元醇溶液在105～120℃下真空脱水1.5～3h，更优选在110～120℃下真空脱水1.5～2h，以得到中间体。
39.按照本发明，在得到中间体后，优选将中间体与二苯基甲烷二异氰酸酯混合并反应，得到组分b。更具体地，优选将中间体与二苯基甲烷二异氰酸酯在50℃～60℃下混合，然后缓慢升温至70～85℃进行反应，更优选在55℃～60℃下混合，然后缓慢升温至75～85℃进行反应。在本发明中，所述二苯基甲烷二异氰酸酯的添加量以聚酯二元醇为基准，聚酯二元醇与二苯基甲烷二异氰酸酯的摩尔比优选为(3～6):1，更优选为(3～5):1。需要注意的是，为了保证最终得到的涂料具有优异的弹性性能，需要控制反应得到的组分b的异氰酸酯基(nco)的质量百分含量为4.4～14.6％，若nco的含量过高，会导致组分b的硬度大，若过低会导致组分b的软度较大，因此需要控制nco的含量在一个合适的范围内以保证得到的组分
b软硬适中，从而使得最终制备得到的涂料具有优异的弹性。
40.本发明还提供一种所述聚脲涂料的制备方法：将组分a和组分b混合均匀后即可得到。
41.本发明还提供一种所述聚脲涂料的使用方法，优选将所述聚脲涂料涂覆在基材表面后，在80～120℃下固化即可。所述涂覆的厚度优选为0.1～0.4mm，更优选为0.1～0.3mm。更具体地，包括如下步骤：
42.(1)基底预处理：用砂纸将待涂覆基底表面打磨粗糙，之后用汽油或丙酮清洗待涂覆基底表面并晾干；
43.(2)涂覆：向基底表面刷涂或使用喷枪喷涂聚脲涂料，涂覆厚度为0.1～0.4mm；
44.(3)固化：将涂覆的聚脲涂料涂层在80～120℃的烘箱中放置30～60min即可。
45.本发明提供的聚脲涂料的涂层一次厚涂可达到300μm，且得到的涂层致密，对腐蚀介质具有良好的阻隔作用，因此该涂层兼具良好的防腐、防滑、耐磨、耐候性能。
46.需要说明的是，本发明所述的聚脲涂料优选用于纤维板表面，但也可以用于其他材质表面的涂覆，如金属材质。
47.为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例中所用的实验原料的来源没有特别的限制，均可从市场上购买或者按照常规方法制备得到。下述实施例中，聚天门冬氨酸酯树脂可购自科思创，型号为desmophen nh1420；多羟基丙烯酸树脂可购自同德化工有限公司，型号为acr6533；耐磨填料可购自浩扬；型号为氧化铝陶瓷；防滑粒料可购自永顺矿产；型号为灰色金刚砂；颜料可购自巴斯夫；型号为0066a；分散剂可购自毕克；型号为byk-104s；消泡剂可购自毕克；型号为byk-066n；润湿剂可购自迪高；型号为disper-670。
48.实施例1
49.本实施例提供一种聚脲涂料，将组分a和组分b按照1:1.5的质量比混合均匀即可；
50.其中，组分a的制备方法如下：
51.(1)配料：按照下表1称取树脂、耐磨填料和助剂：
52.表1
53.成分规格质量百分含量/％聚天门冬氨酸酯树脂工业级20多羟基丙烯酸树脂工业级20耐磨填料工业级15防滑粒料工业级15颜料工业级10分散剂工业级3消泡剂工业级2润湿剂工业级3二甲苯工业级12
54.(2)研磨：将聚天门冬氨酸酯树脂、多羟基丙烯酸树脂和二甲苯放入搅拌机中在2000r/s搅拌5min后，加入耐磨填料、颜料、分散剂、消泡剂和润湿剂，在2000r/s下搅拌60s，然后放入研磨机中(3000r/s)，至出料的粘度为15000～19000mpa
·
s，得到中间产品；
55.(3)搅拌：向步骤(2)得到的中间产品中加入防滑粒料，然后放入高速搅拌机中，在1200r/s下搅拌30min，得到组分a；
56.组分b的制备方法如下：
57.(1)按照下表2称取原料：
58.表2
[0059][0060]
(2)将聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇和二甲苯加入三口圆底烧瓶中并迅速升温至85℃使其溶解后，得到溶液；
[0061]
(3)升温至110℃，打开真空泵，将溶液在110℃下真空脱水2h，然后降温至60℃；
[0062]
(4)关闭真空泵，向三口圆底烧瓶中加入二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至80℃，搅拌反应4h，取样分析混合物中的nco质量百分含量，达到4.4％时停止反应，得到组分b，待冷却后将其密封保存备用。
[0063]
实施例2
[0064]
本实施例提供一种聚脲涂料，将组分a和组分b按照1:1.5的质量比混合均匀即可；
[0065]
其中，组分a的制备方法如下：
[0066]
(1)配料：按照下表3称取树脂、耐磨填料和助剂：
[0067]
表3
[0068][0069]
[0070]
(2)研磨：将聚天门冬氨酸酯树脂、多羟基丙烯酸树脂和和二甲苯放入搅拌机中在2000r/s搅拌5min后，加入耐磨填料、颜料、分散剂、消泡剂和润湿剂，在2000r/s下搅拌60s，然后放入研磨机中(3000r/s)，至出料的粘度为15000～19000mpa
·
s，得到中间产品；
[0071]
(3)搅拌：向步骤(2)得到的中间产品中加入防滑粒料，然后放入高速搅拌机中，在1200r/s下搅拌30min，得到组分a；
[0072]
组分b的制备方法如下：
[0073]
(1)按照下表4称取原料：
[0074]
表4
[0075][0076]
(2)将聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇和二甲苯加入三口圆底烧瓶中并迅速升温至80℃使其溶解后，得到溶液；
[0077]
(3)升温至110℃，打开真空泵，将溶液在110℃下真空脱水2h，然后降温至50℃；
[0078]
(4)关闭真空泵，向三口圆底烧瓶中加入二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至80℃，搅拌反应4h，取样分析混合物中的nco质量百分含量，达到14.4％时停止反应，得到组分b，待冷却后将其密封保存备用。
[0079]
实施例3
[0080]
本实施例提供一种聚脲涂料，将组分a和组分b按照1:1.5的质量比混合均匀即可；
[0081]
其中，组分a的制备方法如下：
[0082]
(1)配料：按照下表5称取树脂、耐磨填料和助剂：
[0083]
表5
[0084]
成分规格质量百分含量/％聚天门冬氨酸酯树脂工业级4多羟基丙烯酸树脂工业级16耐磨填料工业级10防滑粒料工业级15颜料工业级10分散剂工业级3消泡剂工业级2润湿剂工业级3二甲苯工业级37
[0085]
(2)研磨：将聚天门冬氨酸酯树脂、多羟基丙烯酸树脂和和二甲苯放入搅拌机中在2000r/s搅拌5min后，加入耐磨填料、颜料、分散剂、消泡剂和润湿剂，在2000r/s下搅拌60s，然后放入研磨机中(3000r/s)，至出料的粘度为15000～19000mpa
·
s，得到中间产品；
[0086]
(3)搅拌：向步骤(2)得到的中间产品中加入防滑粒料，然后放入高速搅拌机中，在1200r/s下搅拌30min，得到组分a；
[0087]
组分b的制备方法如下：
[0088]
(1)按照下表6称取原料：
[0089]
表6
[0090][0091][0092]
(2)将聚己内酯二元醇、聚碳酸酯二元醇和和二甲苯加入三口圆底烧瓶中并迅速升温至83℃使其溶解后，得到溶液；
[0093]
(3)升温至110℃，打开真空泵，将溶液在110℃下真空脱水2h，然后降温至60℃；
[0094]
(4)关闭真空泵，向三口圆底烧瓶中加入二苯基甲烷二异氰酸酯，升温至80℃，搅拌反应4h，取样分析混合物中的nco质量百分含量，达到8.2％时停止反应，得到组分b，待冷却后将其密封保存备用。
[0095]
性能测试
[0096]
针对实施例1～3得到的聚脲涂料进行相应的弹性、附着力、耐磨、防滑、耐候和防腐的性能测试。
[0097]
弹性测试方法参考gb/t 1040.3；附着力性能测试参考gb/t 5210；耐磨性能测试参考gb/t 1768；防滑性能测试参考gb/t 10006；耐候性能测试参考gb/t 1865；防腐性能测试参考gb/t 1771。
[0098]
测试结果如下表7所示：
[0099]
表7
[0100][0101][0102]
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。