一种耐磨型水性聚氨酯涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种耐磨型水性聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术：

1、中国专利cn111808517b公开了一种高硬度超耐磨双组份水性聚氨酯地坪涂料，属于地坪涂料技术领域。包括a组分及b组分，二者的重量比为(3-5)：1；a组分包括以下重量份的原料：水10-15份、水性分散剂0.2-0.8份、水性润湿剂0.5-2份、水性消泡剂0.5-2份、水性流平剂0.5-2份、耐磨粉25-35份、水性聚氨酯分散体45-55份；b组分为水性聚氨酯固化剂15-25份；

2、针对上述现有技术中，其通过添加耐磨粉为40％的白刚玉、25％玻璃粉、30％纳米石英粉和5％的蜡粉混合物，来提供其水性聚氨酯涂料的耐磨性能，其这种方式使得水性聚氨酯涂料具有功能单一，在阻燃、抗老化等方面表现不够优秀，从而影响水性聚氨酯涂料使用质量。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐磨型水性聚氨酯涂料及其制备方法，解决以下技术问题：水性聚氨酯涂料具有功能单一，在阻燃、抗老化等方面表现不够优秀，从而影响水性聚氨酯涂料使用质量。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种耐磨型水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：

4、将水、水性分散剂、水性润湿剂、水性消泡剂、水性流平剂、改性水性聚氨酯加入到容器中搅拌，得到耐磨型水性聚氨酯涂料；

5、其中，改性水性聚氨酯的制备方法包括以下步骤：

6、步骤一、将咔唑、四氢呋喃和氢化钠搅拌混合，再加入三氯氧磷，回流反应，制得中间体1；

7、步骤二、将叔丁基对苯二酚、丙酮以及无水碳酸钠混合，通入氮气，搅拌，然后加入中间体1，升温反应，制得中间体2；

8、步骤三、将羟丙基封端聚硅氧烷、丙酮以及无水碳酸钠混合，通入氮气，搅拌，然后加入中间体2，升温反应，制得中间体3；

9、步骤四、将聚碳酸酯二醇、2,2-二羟基甲基丙烷和中间体3混合，加入异佛尔酮二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，反应；然后加入交联剂三羟甲基丙烷，继续反应，用二正丁胺法测定剩余异氰酸根含量，待测定结果达到规定值时，降温，加入三乙胺中和，并加入丙酮调节黏度，得到水性聚氨酯预聚体；

10、提高搅拌速度，缓慢加入去离子水形成乳液；最后缓慢滴加水合肼反应；降温再缓慢加入n-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷，得到改性聚氨酯乳液。

11、作为本发明进一步的方案：在步骤一中，控制咔唑、四氢呋喃、氢化钠、三氯氧磷的用量比为1mo l：2000-3000ml：2mo l：1mo l。

12、作为本发明进一步的方案：在步骤二中，控制叔丁基对苯二酚、丙酮、无水碳酸钠、中间体1的用量比为1mo l：400ml：90g：1mo l。

13、作为本发明进一步的方案：在步骤三中，控制羟丙基封端聚硅氧烷、丙酮、无水碳酸钠、中间体2的用量比为1mo l：400-500ml：90-100g：1mo l。

14、作为本发明进一步的方案：在步骤四中，控制聚碳酸酯二醇、2,2-二羟基甲基丙烷、中间体3、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、三羟甲基丙烷、三乙胺、丙酮的用量比为80-600g：18-36g：100-150g：5-30g：0.04-6g：5-25g：10-20g：150-300g。

15、作为本发明进一步的方案：在步骤四中，控制水性聚氨酯预聚体、水合肼、n-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷的用量比为100-200g：2-10g：10-20g。

16、一种耐磨型水性聚氨酯涂料，包括以下重量份原料：水10-15份；水性分散剂0.2-0.8份；水性润湿剂0.5-2份；水性消泡剂0.5-2份；水性流平剂0.5-2份；改性水性聚氨酯45-55份。

17、本发明的有益效果：

18、本发明改性水性聚氨酯，首先通过咔唑与三氯氧磷的第一个活性氯反应制得中间体1，该中间体1含有咔唑结构使其耐高温、耐紫外光性能，还含有磷系结构使其具有阻燃性能；再将中间体1的第二个活性氯与叔丁基对苯二酚的其中一个羟基反应制得中间体2，该中间体2在具有耐高温、耐紫外光、阻燃性能的基础上，还将含有叔丁基对苯二酚结构，具有抗氧化性能；接着将羟丙基封端聚硅氧烷的其中一个羟基与中间体2上的第三个活性氯反应制得两端含有羟基的中间体3，该两端含有羟基的中间体3在中间体2具有耐高温、耐紫外光、阻燃、抗氧化性能基础上，还将含有硅氧烷具有耐磨性能；所以得到中间体3将具有耐高温、耐紫外光、阻燃、抗氧化性、耐磨等多种优秀性能；

19、再将中间体3在预聚阶段聚合到聚氨酯主链上，然后将kh-792在后扩链阶段引入到聚氨酯分子链中，得到改性聚氨酯，中间体3含有有机硅结构，由于有机硅具有低表面能的特性，有机硅链段在乳液干燥成膜过程中会迁移至涂膜的表面，大大降低涂膜的表面能，低的表面能会减小磨损时的摩擦力和摩擦热量，从而提高聚氨酯涂料涂膜的耐磨性能；以及该中间体3除了其耐磨性能，还具有耐高温、耐紫外光、阻燃、抗氧化性，所以由中间体3制备得到的聚氨酯涂料，不仅具有耐磨性能，还将具有耐高温、耐紫外光、阻燃、抗氧化性的多重性能。

技术特征：

1.一种耐磨型水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1的一种耐磨型水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，在步骤一中，控制咔唑、四氢呋喃、氢化钠、三氯氧磷的用量比为1mo l：2000-3000ml：2mo l：1mo l。

3.根据权利要求1的一种耐磨型水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，在步骤二中，控制叔丁基对苯二酚、丙酮、无水碳酸钠、中间体1的用量比为1mo l：400ml：90g：1mo l。

4.根据权利要求1的一种耐磨型水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，在步骤三中，控制羟丙基封端聚硅氧烷、丙酮、无水碳酸钠、中间体2的用量比为1mo l：400-500ml：90-100g：1mo l。

5.根据权利要求1的一种耐磨型水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，在步骤四中，控制聚碳酸酯二醇、2,2-二羟基甲基丙烷、中间体3、异佛尔酮二异氰酸酯、二月桂酸二丁基锡、三羟甲基丙烷、三乙胺、丙酮的用量比为80-600g：18-36g：100-150g：5-30g：0.04-6g：5-25g：10-20g：150-300g。

6.根据权利要求1的一种耐磨型水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，在步骤四中，控制水性聚氨酯预聚体、水合肼、n-2-氨乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷的用量比为100-200g：2-10g：10-20g。

7.一种耐磨型水性聚氨酯涂料，其特征在于，根据权利要求1-6任一所述制备方法制备而成。

8.根据权利要求7的一种耐磨型水性聚氨酯涂料，其特征在于，包括以下重量份原料：水10-15份；水性分散剂0.2-0.8份；水性润湿剂0.5-2份；水性消泡剂0.5-2份；水性流平剂0.5-2份；改性水性聚氨酯45-55份。

技术总结
本发明公开了一种耐磨型水性聚氨酯涂料及其制备方法，包括以下步骤：将水、水性分散剂、水性润湿剂、水性消泡剂、水性流平剂、改性水性聚氨酯加入到容器中搅拌，得到耐磨型水性聚氨酯涂料；其中，改性水性聚氨酯的制备方法包括以下步骤：将聚碳酸酯二醇、2,2‑二羟基甲基丙烷和中间体3混合，加入异佛尔酮二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡，反应；然后加入交联剂三羟甲基丙烷，继续反应，加入三乙胺中和，得到水性聚氨酯预聚体；加入去离子水形成乳液；最后滴加水合肼反应；降温再加入N‑2‑氨乙基‑3‑氨丙基三甲氧基硅烷，得到改性聚氨酯乳液；本发明聚氨酯涂料不仅具有耐磨性能，还具有耐高温、耐紫外光、阻燃、抗氧化性能。

技术研发人员：刘奇术,韩永峰,田光伟,刘月兴
受保护的技术使用者：君子兰涂料（天津）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11