一种聚氨酯外墙防腐阻燃涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到一种防腐阻燃涂料，特别是涉及到一种聚氨酯外墙防腐阻燃涂料及 其制备方法，属于化学组合物及其制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着建筑业的发展，涂料的需求量与日俱增。涂料是一种材料，这种材料可以用不 同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜，这样形成 的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。物件暴露在大气之中，受到氧气、水分等的侵蚀，容易造成 金属锈蚀、木材腐朽、水泥风化等破坏现象，在物件表面涂以涂料，形成一层保护膜，能够阻 止或延迟这些破坏现象的发生和发展，能使各种材料的使用寿命延长寿命延长。
[0003] 聚氨酯涂料是一种重要的建筑涂料，还可用作工业涂料，是在20世纪后半叶才发 展起来的一种新型材料，因其涂膜外观优美，具有良好的装饰性，且因其良好的柔韧性、耐 冲击性、耐腐蚀性、耐化学品性及优异的耐低温性和耐磨性、硬度大、高弹性等特点，已广泛 地应用于车船、航空、电子、建筑、桥梁、机床、木器及室内装潢等领域的装饰和保护中，同时 也大量用于石化设备、管道、海洋设施、重型机械等工业的防腐蚀保护和装饰。而外墙涂料 是与外界大气环境直接接触的，需要经受气候、雨水、紫外线等的挑战，因此外墙涂料更需 要具备耐酸雨、耐沾污、防腐性能高以及易清洗等性能。
[0004] 目前在建筑防水领域，溶剂型聚氨酯涂料（WPU)应用比较广泛，但随着环保的力 度的加大，涂料势必要向无溶剂、水性化方向发展。溶剂型聚氨酯涂料由于引入亲水集团， 涂料的耐水性不佳，无法满足建筑防水涂料的需求，所以可以通过改性来提高和改善相应 性能。聚氨酯涂料的阻燃性能也很差，在发生火灾时，不能起到很好的阻燃作用，不能抑制 火势的蔓延，而且聚氨基甲酸酯还有助燃的作用。因此，聚氨酯涂料在预防火灾方面存在很 大的缺陷。而如果生产出来的聚氨酯涂料具有阻燃功能，在火灾发生时就能够有效地阻止、 延缓或终止火焰的传播，达到阻燃的作用，有效减少消费者生命财产的损失。而对于提高聚 氨酯涂料的耐水性、阻燃性等性能，目前公开文献报道了许多改性方法，例如 1、 中国专利，名称：一种有机硅改性水性聚氨酯涂料及其制备方法，申请(专利）号： CN201310396330. 2申请(专利权)人：盐城市昶桦户外用品有限公司，摘要：一种有机硅 改性水性聚氨酯及其制备方法，特别涉及一种主链上含有有机硅的水性聚氨酯涂料及其制 备方法。该涂料原料组分及含量为：多异氰酸酯30~40 ;聚醚多元醇30~40 ;亲水性扩 链剂3~10 ;扩链剂2~10 ;交联剂1~3冲和剂3~10。制备方法包括预聚物合成、预 聚物中和、扩链及乳化等步骤。本发明所得的有机硅改性水性聚氨酯涂料在其分子主链上 引入了硅氧键（-Si-0-Si-)，由于硅氧键相比碳碳键（-C-C-)的键长大的多，使得链的柔顺 性大大提高；同时，所用的聚醚多元醇为柔性链段；能够很好的改善聚氨酯的柔顺性，大幅 度的降低聚氨酯的模量；在纺织品、皮革、建筑以及某些特殊行业有巨大的应用前景。 2、 中国专利，名称：水性阻燃聚氨酯树脂及制备方法申请(专利）号： CN201110119112. 5申请(专利权）人：丹东恒悦新材料有限公司摘要：一种水性阻燃聚氨 酯树脂及制备方法，其是一种含溴阻燃聚醚的水性聚氨酯树脂，固含量在20~40%。制备方 法由制备含溴聚醚的聚氨酯预聚体A、制备含溴聚醚的封闭异氰酸酯的聚氨酯B，把上述的 预聚体A和聚氨酯B进行乳化扩链反应，制得水性阻燃聚氨酯树脂。其具有很好的阻燃性 能和水洗牢度，可直接作为织物等的阻燃涂层胶，阻燃涂料使用。 3、中国专利，名称：环保型水性纳米防火阻燃涂料及制备方法申请(专利）号：CN200710027403. 5申请(专利权)人：中山市孙大化工科技有限公司摘要：本发明是一种 环保型水性纳米防火阻燃涂料及制备方法，属化工防火阻燃涂料制造业。它通过来用两种 阻燃剂与水性树脂、多聚磷酸铵、三聚氰胺、成碳剂、纳米颜、填料，微米颜、填料及其它助剂 复配得到的阻燃涂料。它不合有机溶剂和卤素阻燃剂，VOC含量很低，防火性能优异，理化性 能优良。它的组成如下：水性树脂10~90%，含磷、氮有机物插层的层状硅酸盐纳米阻燃 剂1~50%，聚合物包覆的纳米氢氧化镁阻燃剂1~50%，多聚磷酸铵1~30%，三聚氰胺 1~20%，成碳剂1~30%，纳米颜、填料0. 1~30%，微米填料0. 1~60 %，分散剂0. 1~ 10%，稳定剂0. 1~10%，水0. 1~50%，微米颜料适量。它是先将水性树脂、纳米阻燃剂、 多聚磷酸铵、三聚氰胺、成碳剂、纳米颜、填料，分散剂及稳定剂投入行星搅拌釜中搅拌分散 均匀；出料后的混合物再加入微米颜、填料、水、分散剂和稳定剂在高速分散机内分散均匀 获得成品。
[0005] 但要制备一种具同时有阻燃、轻质、防水、防腐、环保、不易老化、长效性的的涂料， 还没有很成熟的技术，因此目前人们还在水性涂料方面还在不断的研宄试验。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的提供一种聚氨酯外墙防腐阻燃涂料及其制备方法，按照该制备方法 制备得到的涂料具有良好的阻燃效果，而且防腐性能高、环保、不易老化。
[0007] 本发明是这样实现的： 一种聚氨酯外墙防腐阻燃涂料，制成该涂料包括以下重量份数的原料： 聚氨醋预聚体 45~55份； N-羟甲基丙烯酰胺 2-4份； 对苯二甲酸二辛酯 3~5份； 钛酸酯偶联剂TMC-101 0.5~1.0份； 分散剂 0. 3~0. 6份 钛白粉 15~20份； 消泡剂 0. 2~0. 5份； 硅石灰粉 6~10份； 混合溶剂 12~15份； 阻燃材料 5-10份； 防腐剂 3~7份； 所述的聚氨酯预聚体是带有NC0端基的预聚体，分子量在10000-4000之间； 所述的混合溶剂是木质素+丙二醇甲醚+水，重量比例为2 :1 :9 ; 所述的阻燃材料是季戊四醇、磷酸二甲苯酯、三聚氰酰胺中的两种或两种以上。
[0008] 所述的分散剂是聚丙烯酸铵盐DA40; 所述的消泡剂是聚氧丙烯甘油醚； 所述的防腐剂为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮或5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮。
[0009] 所述的钛白粉为金红石型二氧化钛，由于金红石型二氧化钛其折射率为2. 71，通 过加入二氧化钛(金红石型)材料，能增强光线的折射与散射。因此，具有较优的反射和隔热 性能，还具有很好的光线遮盖效果，从而反射太阳近红外波段，提高太阳热辐射反射，降低 太阳热吸收，不让太阳在物体表面累计升温。
[0010] 本发明所述的一种聚氨酯外墙防腐阻燃涂料，其制备方法包括以下步骤： 按重量每公斤N-羟甲基丙烯酰胺加入1. 8公斤的体积浓度70~85%的乙醇溶解，然 后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80~130 °C，反应时间1. 3~1. 8小时后加入 钛酸酯偶联剂TMC-101和分散剂聚丙烯酸铵盐DA40 ;继续反应3. 5~5. 5小时；然后加入 对苯二甲酸二辛酯、金红石型钛白粉、聚氧丙烯甘油醚、阻燃材料、硅石灰粉、混合溶剂和防 腐剂，混合均匀即可得到水溶性聚氨酯防腐阻燃涂料产品。
[0011] 本发明所述的聚氨酯外墙防腐阻燃涂料，其原料还包括：流平剂、抗冻剂和防沉剂 中的一种或多种，重量份数为2~5 ;所述的流平剂是丙烯酸酯；所述的抗冻剂是苯甲醇； 所述的防沉剂是有机膨润土。
[0012] 本发明所述的聚氨酯外墙防腐阻燃涂料，还可以进一步加入色料，提供外墙色彩 缤纷的涂料。
[0013] 本发明所述的聚氨酯预聚体是以异氰酸酯、聚醚为主要原料，进行聚合而成，带有 NC0端基的预聚体，分子量在10000-4000之间，它具有良好的物理性能，粘结力强，常温湿 固化。
[0014] 本发明所述的N-羟甲基丙烯酰胺，为白色结晶粉末，熔点74~75°C，易溶于水、 乙醇，溶于脂肪酸酯类，不溶于烃、卤代烃等疏水性溶剂。当水溶液中有酸存在时，加热会迅 速聚合成不溶的树脂。由于分子结构中含有聚合性能的乙烯基和缩合性能的羟甲基，因此 使线型聚合物交联最为有效。如果与丙烯酸酯类单体共聚合，羟甲基被引入，仅加热即可交 联。
[0015] 本发明所述的对苯二甲酸二辛酯为淡黄透明油状液体无色透明油状液体，不含 邻苯二甲酸盐，是一种优良的环保型增塑剂，与目前常用的邻苯二甲酸二异辛酯（D0P)相 比，具有耐热、耐寒、难挥发、抗抽出、柔软性和电绝缘性能好等优点，其增塑效率高，挥发性 小，苯二甲酸二辛酯用于涂料时，能提高涂料粘度、减少流动。
[0016] 本发明所述的钛酸酯偶联剂TMC-101用于涂料中，可降低体系粘度，提高固体填 充量；可处理碳酸钙、滑石粉、等无机填料，以增加填料的疏水性、分散性；在涂料中加入 钛酸酯偶联剂TMC-101可增大颜料填料量，使填料分散性能提高，具有防沉效果，可防发 花，漆膜强度得到提高，色泽鲜艳，还具有催干特性，对烘漆还可以降低烘烤温度和缩短烘 烤时间。
[0017] 本发明所述的混合溶剂是木质素、丙二醇甲醚和水的混合物，木质素的官能团有 酚式和羟基，在涂料中有良好的扩