基於載流子控制技術的改性雙組分聚氨酯漆的製備方法

2023-06-10 15:37:21

專利名稱：：基於載流子控制技術的改性雙組分聚氨酯漆的製備方法
技術領域：
：本發明涉及聚氨酯漆
技術領域：
，是一種基於載流子控制技術製備改性雙組分聚氨酯漆的方法。
背景技術：
：聚氨酯類塗料是現代塗料工業的重要品種，據不完全統計，當前我國塗料總產量超過了200萬噸，聚氨酯塗料所佔的比例從2001年的22萬噸，增長到2009年佔塗料總產量的21%，達到41萬噸，是近十年來增長速度最快的塗料品種，預計今後五年仍將以每年5%左右的速度遞增。究其原因，主要有以下三個方面一是由於國民經濟的發展，人民生活水平的提高，塗料市場對高檔漆的需求增加，多年研究開發的聚氨酯塗料已形成系列，使用範圍不斷擴展，從而使聚氨酯塗料的市場容量迅速擴大；二是由於聚氨酯漆具有良好的裝飾性、耐久性和耐腐蝕性，能適應木器家具、家居木結構裝修、地板地坪耐磨防蝕、體育場館和運動器材等塗飾的各種要求，得到了消費者的青睞；三是由於生產聚氨酯塗料的重要原料TDI，價格降低，供應有保證，從過去單純依靠進口，經過引進、消化、吸收，在國內已陸續投產。聚氨酯漆的常規製備方法是以鄰苯二甲酸酐、己二酸、i^一烯酸、順酐、丙二醇及三羥甲基丙烷等原料合成，這些原料均為緊俏價高的化工產品，使得聚氨酯漆的生產成本很高。故通過廉價原料的改性來製備聚氨酯漆成為當今研究的重要方向之一。本文通過對聚氨酯漆的製備原料進行納米粉體摻雜改性，通過載流子控制技術來提高聚氨酯漆的各項性能，成品的各項性能均有了較大程度地提高。
發明內容本發明的目的是提供一種耐蝕耐候等各方面性能優異，可通過載流子控制技術來製備的改性聚氨酯漆。本發明採用如下技術方案來達到上述目的本發明的聚氨酯漆是由甲乙二組份組成，甲組份為酯化反應的產物，乙組份為多異氰酸酯(TDI)與多元醇等反應的產物。甲組份按配料比將己二酸、苯酐、三羥甲基丙烷同時加入反應釜中，緩緩升溫至210，加入脫水劑，保溫酯化，當羥值達到3%-6%時，降溫至120°C，兌稀，再降溫至50°C以下，過濾即為甲組份成品。其中甲組份中各原料配比為己二酸37g，苯酐31.2g，三羥甲基丙烷50.5g。乙組分首先將丙三醇與醋酸乙酯按質量比為l:25組成混合溶液，在10(TC左右脫水備用。將改性多異氰酸酯(TDI)及混合溶液同時投入反應釜中，升溫至506(TC，在1045分鐘時間內滴加510g丙三醇，然後升溫到809(TC，保溫加聚至轉化率達到80%90%時，停止加熱，降溫50°C以下，過濾即為乙組份成品。其中乙組份中丙三醇21.548.7g，改性多異氰酸酯103.5136.5g。最後將甲組分與乙組分按質量比l:35的比例混合均勻，即可製得聚氨酯漆。在製備聚氨酯漆的過程中，各種原料的投入量及其質量好壞均會影響最終產物聚氨酯漆的各項性能。多異氰酸酯(TDI)作為聚氨酯漆製備的最重要的基礎原料，其對聚氨酯漆的製備影響最大。故本發明以多異氰酸酯為基礎物對其進行改性，然後再以改性後的多異氰酸酯作為原料來製備聚氨酯漆。本發明對多異氰酸酯進行納米粉體改性，具體的操作步驟如下1)採用高速球磨機將成份為CaC03、MgS04或BaS04其中之一的礦物鹽研磨成納米粉體，粒徑保持在10-100nm範圍內，然後將納米粉體配製成2030X(wt%)的懸浮液，同時調節PH值為7.08.0;靜置23小時後進行抽濾，接著將所得濾餅在200°C300°C下烘乾，直到濾餅變為乾燥的白色細晶態物質，即得納米粉體。2)將步驟1所得的納米粉體進行包覆處理，以三元乙丙橡膠作為包覆劑，其中納米粉體與三元乙丙橡膠的質量比1:25。3)將步驟2所得的納米粉體與多異氰酸酯混合，放於球磨機內球磨3040小時，最終製得納米粉體改性的多異氰酸酯，所述的納米粉體與多異氰酸酯的混合質量比為i:57。本發明的改性聚氨酯漆與未改性的聚氨酯漆相比如下表所示tableseeoriginaldocumentpage4tableseeoriginaldocumentpage5具體實施例方式下面通過實施例進一步說明本發明的技術內容。實施例一首先取採用高速球磨機製備CaC03納米粉體，粒徑為50nm，配製成20%(wt%)的懸浮液，保持PH值為8.0;靜置2.5小時後進行抽濾，濾餅在20(TC下烘乾製得納米粉體。以三元乙丙橡膠作為包覆劑，按照1:3的質量比進行包覆處理。最後納米粉體與多異氰酸酯以質量比為l:6的比例，球磨35小時後製得改性多異氰酸酯。稱取37g己二酸、31.2g苯酐、50.5g三羥甲基丙烷同時加入反應釜中，緩緩升溫至21(TC，加入脫水劑，保溫酯化，當羥值達到5%時，降溫至12(TC，兌稀，再降溫至4(TC，過濾即為甲組份。將40.lg丙三醇按質量比l:2與醋酸乙酯組成混合溶液，在10(TC脫水備用。稱取116.5g改性多異氰酸酯與混合溶劑同時投入反應釜中，升溫至60°C，在15分鐘內繼續滴加5g丙三醇，然後升溫到9(TC，保溫加聚至轉化率達到80%時，停止加熱，降溫4(TC，過濾即得乙組份。最後將甲組分與乙組分按質量比l:4的比例混合均勻，即得本發明的改性聚氨酯漆。經檢測，該改性聚氨酯漆表幹時間下降、硬度、耐水耐酸鹼性等性能都得到較大程度的提高。實施例二首先取採用高速球磨機製備BaS04納米粉體，粒徑為40nm，配製成30%(wt%)的懸浮液，保持pH值為8.0;靜置2小時後進行抽濾，濾餅在30(TC下烘乾製得納米粉體。以三元乙丙橡膠作為包覆劑，按照1:4的質量比進行包覆處理。最後納米粉體與多異氰酸酯以質量比為l:5的比例，球磨30小時後製得改性多異氰酸酯。稱取37g己二酸、31.2g苯酐、50.5g三羥甲基丙烷同時加入反應釜中，緩緩升溫至21(TC，加入脫水劑，保溫酯化，當羥值達到5%時，降溫至12(TC，兌稀，再降溫至4(TC，過濾即為甲組份。將36.2g丙三醇按質量比l:3與醋酸乙酯組成混合溶液，在10(TC脫水備用。稱取126.5g改性多異氰酸酯與混合溶劑同時投入反應釜中，升溫至60°C，在20分鐘內繼續滴加6g丙三醇，然後升溫到9(TC，保溫加聚至轉化率達到85%時，停止加熱，降溫4(TC，過濾即得乙組份。最後將甲組分與乙組分按質量比l:5的比例混合均勻，即得本發明的改性聚氨酯漆。經檢測，該改性聚氨酯漆表幹時間下降、光澤度、附著力等性能都得到了較大程度的提高。實施例三首先取採用高速球磨機製備MgS04納米粉體，粒徑為70nm，配製成25%(wt%)的懸浮液，保持pH值為7.0;靜置2小時後進行抽濾，濾餅在27(TC下烘乾製得納米粉體。以三元乙丙橡膠作為包覆劑，按照1:4的質量比進行包覆處理。最後納米粉體與多異氰酸酯以質量比為l:5的比例，球磨35小時後製得改性多異氰酸酯。稱取37g己二酸、31.2g苯酐、50.5g三羥甲基丙烷同時加入反應釜中，緩緩升溫至21(TC，加入脫水劑，保溫酯化，當羥值達到5%時，降溫至12(TC，兌稀，再降溫至4(TC，過濾即為甲組份。將45.3g丙三醇按質量比l:3與醋酸乙酯組成混合溶液，在10(TC脫水備用。稱取110.5g改性多異氰酸酯與混合溶劑同時投入反應釜中，升溫至60°C，在35分鐘內繼續滴加8g丙三醇，然後升溫到9(TC，保溫加聚至轉化率達到90%時，停止加熱，降溫4(TC，過濾即得乙組份。最後將甲組分與乙組分按質量比l:5的比例混合均勻，即得本發明的改性聚氨酯漆。經檢測，該改性聚氨酯漆表幹時間下降、柔韌性、耐水耐酸鹼性等性能都得到了較大程度的提高。實施例四取採用高速球磨機製備CaC03納米粉體，粒徑為20nm，配製成25%(wt%)的懸浮液，保持PH值為8.0;靜置3小時後進行抽濾，濾餅在25(TC下烘乾製得納米粉體。以三元乙丙橡膠作為包覆劑，按照1:5的質量比進行包覆處理。最後納米粉體與多異氰酸酯以質量比為l:5的比例，球磨40小時後製得改性多異氰酸酯。稱取37g己二酸、31.2g苯酐、50.5g三羥甲基丙烷同時加入反應釜中，緩緩升溫至21(TC，加入脫水劑，保溫酯化，當羥值達到5%時，降溫至12(TC，兌稀，再降溫至4(TC，過濾即為甲組份。將39g丙三醇按質量比l:2與醋酸乙酯組成混合溶液，在10(TC脫水備用。稱取130.5g改性多異氰酸酯與混合溶劑同時投入反應釜中，升溫至60°C，在45分鐘內繼續滴加9g丙三醇，然後升溫到9(TC，保溫加聚至轉化率達到80%時，停止加熱，降溫4(TC，過濾即得乙組份。最後將甲組分與乙組分按質量比l:5的比例混合均勻，即得本發明的改性聚氨酯漆。經檢測，該改性聚氨酯耐水耐酸鹼性等性能都得到了較大程度的提高。實施例五首先取採用高速球磨機製備BaS04納米粉體，粒徑為10nm，配製成20X(wt%)的懸浮液，保持pH值為7.0;靜置3小時後進行抽濾，濾餅在30(TC下烘乾製得納米粉體。以三元乙丙橡膠作為包覆劑，按照1:4的質量比進行包覆處理。最後納米粉體與多異氰酸酯以質量比為l:5的比例，球磨30小時後製得改性多異氰酸酯。稱取37g己二酸、31.2g苯酐、50.5g三羥甲基丙烷同時加入反應釜中，緩緩升溫至21(TC，加入脫水劑，保溫酯化，當羥值達到5%時，降溫至12(TC，兌稀，再降溫至4(TC，過濾即為甲組份。將28g丙三醇按質量比l:3與醋酸乙酯組成混合溶液，在10(TC脫水備用。稱取132.5g改性多異氰酸酯與混合溶劑同時投入反應釜中，升溫至60°C，在36分鐘內繼續滴加7g丙三醇，然後升溫到9(TC，保溫加聚至轉化率達到90%時，停止加熱，降溫4(TC，過濾即得乙組份。最後將甲組分與乙組分按質量比l:5的比例混合均勻，即得本發明的改性聚氨酯漆。經檢測，該改性聚氨酯漆硬度、附著力、衝擊強度等性能都得到了較大程度的提高。實施例六首先取採用高速球磨機製備MgS04納米粉體，粒徑為30nm，配製成26%(wt%)的懸浮液，保持pH值為8.0;靜置2小時後進行抽濾，濾餅在23(TC下烘乾製得納米粉體。以三元乙丙橡膠作為包覆劑，按照1:2的質量比進行包覆處理。最後納米粉體與多異氰酸酯以質量比為l:6的比例，球磨35小時後製得改性多異氰酸酯。稱取37g己二酸、31.2g苯酐、50.5g三羥甲基丙烷同時加入反應釜中，緩緩升溫至21(TC，加入脫水劑，保溫酯化，當羥值達到5%時，降溫至12(TC，兌稀，再降溫至4(TC，過濾即為甲組份。將42g丙三醇按質量比l:4與醋酸乙酯組成混合溶液，在10(TC脫水備用。稱取117g改性多異氰酸酯與混合溶劑同時投入反應釜中，升溫至60°C，在15分鐘內繼續滴加6g丙三醇，然後升溫到9(TC，保溫加聚至轉化率達到80%時，停止加熱，降溫4(TC，過濾即得乙組份。最後將甲組分與乙組分按質量比1:5的比例混合均勻，即得本發明的改性聚氨酯漆。經檢測，該改性聚氨酯漆表幹時間下降、固體含量、光澤度等性能都得到了較大程度的提高。權利要求一種基於載流子控制技術的改性雙組分聚氨酯漆的製備方法，其特徵在於其具體的操作步驟如下1)甲組份按配料比將己二酸、苯酐、三羥甲基丙烷同時加入反應釜中，緩緩升溫至210℃，加入脫水劑，保溫酯化，當羥值達到3～6％時，降溫至120℃，兌稀，再降溫至50℃以下，過濾即為甲組份成品；其中甲組份中各原料配比為己二酸37g，苯酐31.2g，三羥甲基丙烷50.5g；2)採用高速球磨機將成份為CaCO3、MgSO4或BaSO4其中之一的礦物鹽研磨成納米粉體，粒徑保持在10～100nm範圍內，然後將納米粉體配製成20～30％(wt％)的懸浮液，同時調節pH值為7.0～8.0；靜置2～3小時後進行抽濾，接著將所得濾餅在200～300℃下烘乾，直到濾餅變為乾燥的白色細晶態物質，即得納米粉體；3)將步驟2所得的納米粉體進行包覆處理，以三元乙丙橡膠作為包覆劑，其中納米粉體與三元乙丙橡膠的質量比1∶2～5；4)將步驟3所得的納米粉體與多異氰酸酯混合，納米粉體與多異氰酸酯的質量比為1∶5～7，放於球磨機內球磨30～40小時，製得納米粉體改性的多異氰酸酯；5)乙組分是將丙三醇與醋酸乙酯按質量比為1∶2～5組成混合溶液，然後將改性多異氰酸酯及混合溶液同時投入反應釜中經過反應後過濾製得乙組份成品；其中乙組份中丙三醇21.5～48.7g，改性多異氰酸酯103.5～136.5g；6)最後將甲組分與乙組分按質量比1∶3～5的比例混合均勻，即可製得改性雙組分聚氨酯漆。全文摘要本發明涉及一種基於載流子控制技術的改性雙組分聚氨酯漆的製備方法。通過對製備原料多異氰酸酯進行納米粉體摻雜改性，達到從載流子控制技術方面來控制改性聚氨酯漆的製備。該方法是將CaCO3、MgSO4或BaSO4中的一種礦物鹽研磨成納米粉體，然後配製成懸浮液，同時調節pH值為7.0～8.0，靜置、抽濾、烘乾；對納米粉體進行三元乙丙橡膠包覆處理，納米粉體與三元乙丙橡膠的質量比1∶2～5；將納米粉體與聚氨酯漆的質量比為1∶5～7進行混合，球磨30～40小時。本發明的改性聚氨酯漆，經檢測和試用證明，其塗層附著力強、光澤好、硬度高、耐磨、耐溫、耐水、耐化學腐蝕，施工和流平性能好，氣候適應性強，使用方便，造價低。文檔編號C09D7/12GK101693808SQ20091019650公開日2010年4月14日申請日期2009年9月25日優先權日2009年9月25日發明者周瓊宇,林海,王超,盛敏奇,鍾慶東,陳大洋申請人:上海大學;