一种水性聚氨酯涂料
阅读说明：本技术 一种水性聚氨酯涂料 (Waterborne polyurethane coating ) 是由 李凤英 于 2020-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水性聚氨酯涂料,涉及聚氨酯涂料技术领域,其技术方案要点包括如下重量份的组分：聚氨酯预聚体80-100份；去离子水30-42份；聚丙烯酸酯20-26份；分散剂1-3份；成膜助剂0.2-1份；纳米二氧化硅0.2-1份；纳米砭石0.2-1份；其中：所述聚氨酯预聚体由二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇组成,所述二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇的质量份数比为16-20:7-11:6-8:12-16:5-7:18-22。本发明具有通过纳米二氧化硅与纳米砭石具备的磁性有效结合聚氨酯预聚体与聚丙烯酸酯,以获得附着力强、耐磨且使用寿命长的水性聚氨酯涂料的效果。(The invention discloses a water-based polyurethane coating, which relates to the technical field of polyurethane coatings, and the technical scheme of the water-based polyurethane coating comprises the following components in parts by weight: 80-100 parts of polyurethane prepolymer; 30-42 parts of deionized water; 20-26 parts of polyacrylate; 1-3 parts of a dispersant; 0.2-1 part of film-forming additive; 0.2-1 part of nano silicon dioxide; 0.2-1 part of nano stone needle; wherein: the polyurethane prepolymer is composed of diphenylmethane diisocyanate, neopentyl glycol, polyethylene glycol, dibutyltin dilaurate, poly-neopentyl glycol phthalate ester glycol and polytetrahydrofuran ether glycol, wherein the mass part ratio of the diphenylmethane diisocyanate, the neopentyl glycol, the polyethylene glycol, the dibutyltin dilaurate, the poly-neopentyl glycol phthalate ester glycol and the polytetrahydrofuran ether glycol is 16-20:7-11:6-8:12-16:5-7: 18-22. The polyurethane coating has the advantages that the polyurethane prepolymer and polyacrylate are effectively combined through the magnetism of the nano silicon dioxide and the nano stone needle, so that the water-based polyurethane coating is strong in adhesive force, wear-resistant and long in service life.)
技术领域
本发明涉及聚氨酯涂料
技术领域
，更具体地说它涉及一种水性聚氨酯涂料。背景技术
聚氨酯材料具有优异的透气性、高回弹、柔软、耐溶剂腐蚀、耐磨、耐老化、粘结性好、耐冲击等优势。聚氨酯材料被广泛应用于皮箱等合成革、高回弹弹性体橡胶、低密度聚氨酯海绵、高密度聚氨酯海绵、硬质聚氨酯泡沫、聚氨酯胶黏剂、聚氨酯涂料、汽车内饰等领域。
公告号为CN108587271B的中国专利公开了一种水性UV聚氨酯涂料及其制备方法，该水性UV聚氨酯涂料的制备方法包括如下步骤：(1)将微晶纤维素溶解于氯化1-甲基3-丁基咪唑盐离子液体中；(2)往微晶纤维素溶液中加入纳米负离子粉，搅拌均匀后，得到悬浊液；(3)将悬浊液进行静电喷雾，得到复合微球；(4)将多元醇、催化剂、二异氰酸酯进行混合，升温，加入复合微球，反应得到聚氨酯固化剂；(5)将所述聚氨酯固化剂与羟基丙烯酸树脂进行混合反应，得到聚氨酯预聚体；(6)将所述聚氨酯预聚体和助剂加入至去离子水中，混合均匀后得到水性聚氨酯涂料。
但是该聚氨酯涂料的附着力低，进而导致该聚氨酯涂料在使用过程中从附着的表面脱落而影响到该聚氨酯涂料对相应产品的防护效果，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种水性聚氨酯涂料，该水性聚氨酯涂料具有显著提升附着力的效果。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种水性聚氨酯涂料，包括如下重量份的组分：
聚氨酯预聚体 80-100份；
去离子水30-42份；
聚丙烯酸酯 20-26份；
分散剂 1-3份；
成膜助剂 0.2-1份；
纳米二氧化硅 0.2-1份；
纳米砭石 0.2-1份；
其中：所述聚氨酯预聚体由二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇组成，所述二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇的质量份数比为16-20:7-11:6-8:12-16:5-7:18-22；
所述水性聚氨酯涂料的制备方法包括如下步骤：
步骤1、按重量份比为16-20:7-11:6-8:12-16:5-7:18-22取二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇并加入混料机内，控制混料机搅拌速度为120r/min，温度为120-132℃，搅拌时间为0.5-1h，获得聚氨酯预聚体；
步骤2、按重量份比为0.2-1:0.2-1的二氧化硅和砭石加入球磨机中，控制球磨机筒体转速为12-16r/min，温度45-60℃，搅拌时间为0.3-0.5h，获得纳米二氧化硅和纳米砭石混合体；
步骤3、按重量份取80-100份聚氨酯预聚体、30-42份去离子水、20-26份聚丙烯酸酯、1-3份分散剂、0.2-1份成膜助剂以及0.2-1份纳米砭石和0.2-1份纳米二氧化硅的混合体加入反应釜中，控制反应釜搅拌速度为120r/min，温度为15-35℃，搅拌时间为0.5-1h后获得水性聚氨酯涂料。
通过采用上述技术方案，纳米二氧化硅与纳米砭石具备的磁性有效结合聚氨酯预聚体与聚丙烯酸酯，进而在分散剂与成膜助剂的协同下，通过相应的制备方法获得附着力强、耐磨且使用寿命长的水性聚氨酯涂料。
本发明进一步设置为：所述分散剂为氧化聚乙烯蜡。
通过采用上述技术方案，氧化聚乙烯蜡具有粘度低、软化点高、硬度好、热稳定性好以及高温挥发性低的性能，在显著提升该水性聚氨酯涂料的外部润滑性与内部润滑性的同时，偶联该水性聚氨酯涂料的组成成分，进而显著提升该水性聚氨酯涂料的附着力，使得该水性聚氨酯涂料具有使用寿命长的效果。
本发明进一步设置为：所述成膜助剂为丙二醇甲醚醋酸酯。
通过采用上述技术方案，丙二醇甲醚醋酸酯对极性和非极性的物质均有很强的溶解能力，进而显著提升该水性聚氨酯涂料的各组分之间的结合性能以及该水性聚氨酯涂料的附着力，使得该水性聚氨酯涂料具有使用寿命长的效果。
本发明进一步设置为：在所述水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤1和步骤3中，所述混料机和所述反应釜均处于氮气的保护中。
通过采用上述技术方案，通过令混料机和反应釜均处于氮气的保护中，进而有效避免该水性聚氨酯涂料的组成成分在合成的过程中与氧气接触而氧化，以避免影响到该水性聚氨酯涂料的附着性能。
本发明进一步设置为：在所述水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤3中，所述反应釜为研磨机。
通过采用上述技术方案，研磨机起到显著提升该水性聚氨酯涂料的组成成分在合成的过程中的混合与结合效果，进而实现显著提升该水性聚氨酯涂料的各组分之间的结合性能以及该水性聚氨酯涂料的附着力的效果。
本发明进一步设置为：所述水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤3包括如下步骤：
S1、首先按重量份取80-100份聚氨酯预聚体、30-42份去离子水、20-26份聚丙烯酸酯、0.2-1份纳米二氧化硅和0.2-1份纳米砭石的混合体加入研磨机内，控制研磨机的研磨搅拌速度为120r/min，温度为15-35℃，搅拌时间为0.2h，获得预涂料；
S2、按重量份取1-3份分散剂和0.2-1份成膜助剂加入研磨机中与预涂料混合，控制反应釜搅拌速度为120r/min，搅拌时间为0.3-0.8h后获得水性聚氨酯涂料。
通过采用上述技术方案，显著降低制备方法的难度，并有效获得附着力强的水性聚氨酯涂料。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过采用聚氨酯预聚体、聚丙烯酸酯、氧化聚乙烯蜡和丙二醇甲醚醋酸酯为主要组成成分，辅助添加纳米二氧化硅与纳米砭石，在相应的制备方法获得附着力强、耐磨且使用寿命长的水性聚氨酯涂料；与此同时，有效简化水性聚氨酯涂料的制备方法，使得水性聚氨酯涂料的制造成本低、结构稳定性高且附着力强，经济效益巨大。
具体实施方式
以下针对本发明实施例的水性聚氨酯涂料进行具体说明：
一种水性聚氨酯涂料，包括如下重量份的组分：80-100份聚氨酯预聚体；30-42份去离子水；20-26份聚丙烯酸酯；1-3份氧化聚乙烯蜡；0.2-1份丙二醇甲醚醋酸酯；0.2-1份纳米二氧化硅；0.2-1份纳米砭石。
其中：所述聚氨酯预聚体由二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇组成，所述二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇的质量份数比为16-20:7-11:6-8:12-16:5-7:18-22。
水性聚氨酯涂料的制备方法包括如下步骤：
步骤1、按重量份比为16-20:7-11:6-8:12-16:5-7:18-22取二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇并加入混料机内，控制混料机搅拌速度为120r/min，温度为120-132℃，搅拌时间为0.5-1h，获得聚氨酯预聚体；
步骤2、按重量份比为0.2-1:0.2-1的二氧化硅和砭石加入球磨机中，控制球磨机筒体转速为12-16r/min，温度45-60℃，搅拌时间为0.3-0.5h，获得纳米二氧化硅和纳米砭石混合体；
步骤3、按重量份取80-100份聚氨酯预聚体、30-42份去离子水、20-26份聚丙烯酸酯、1-3份氧化聚乙烯蜡、0.2-1份丙二醇甲醚醋酸酯以及0.2-1份纳米砭石和0.2-1份纳米二氧化硅的混合体加入研磨机中，控制研磨机搅拌速度为120r/min，温度为15-35℃，搅拌时间为0.5-1h后获得水性聚氨酯涂料。
需要说明的是，水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤3包括如下步骤：
S1、首先按重量份取80-100份聚氨酯预聚体、30-42份去离子水、20-26份聚丙烯酸酯、0.2-1份纳米二氧化硅和0.2-1份纳米砭石的混合体加入研磨机内，控制研磨机的研磨搅拌速度为120r/min，温度为15-35℃，搅拌时间为0.2h，获得预涂料；
S2、按重量份取1-3份分散剂和0.2-1份成膜助剂加入研磨机中与预涂料混合，控制反应釜搅拌速度为120r/min，搅拌时间为0.3-0.8h后获得水性聚氨酯涂料。
与此同时，在水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤1和步骤3中，混料机和研磨机均处于氮气的保护中，进而有效避免该水性聚氨酯涂料的组成成分在合成的过程中与氧气接触而氧化，以避免影响到该水性聚氨酯涂料的附着性能。
实施例一
一种水性聚氨酯涂料，包括如下重量份的组分：80份聚氨酯预聚体；30份去离子水；20份聚丙烯酸酯；1份氧化聚乙烯蜡；0.2份丙二醇甲醚醋酸酯；0.2份纳米二氧化硅；0.2份纳米砭石。
其中：所述聚氨酯预聚体由二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇组成，所述二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇的质量份数比为16:7:6:12:5:18。
水性聚氨酯涂料的制备方法包括如下步骤：
步骤1、按重量份比为16:7:6:12:5:18取二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇并加入混料机内，控制混料机搅拌速度为120r/min，温度为120℃，搅拌时间为0.5h，获得聚氨酯预聚体；
步骤2、按重量份比为0.2:0.6的二氧化硅和砭石加入球磨机中，控制球磨机筒体转速为12r/min，温度45℃，搅拌时间为0.3h，获得纳米二氧化硅和纳米砭石混合体；
步骤3、按重量份取80份聚氨酯预聚体、30份去离子水、20份聚丙烯酸酯、1份氧化聚乙烯蜡、0.2份丙二醇甲醚醋酸酯以及0.2份纳米砭石和0.2份纳米二氧化硅的混合体加入研磨机中，控制研磨机搅拌速度为120r/min，温度为15℃，搅拌时间为0.5h后获得水性聚氨酯涂料。
需要说明的是，水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤3包括如下步骤：
S1、首先按重量份取80份聚氨酯预聚体、30份去离子水、20份聚丙烯酸酯、0.2份纳米二氧化硅和0.2份纳米砭石的混合体加入研磨机内，控制研磨机的研磨搅拌速度为120r/min，温度为15℃，搅拌时间为0.2h，获得预涂料；
S2、按重量份取1份分散剂和0.2份成膜助剂加入研磨机中与预涂料混合，控制反应釜搅拌速度为120r/min，搅拌时间为0.3h后获得水性聚氨酯涂料。
与此同时，在水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤1和步骤3中，混料机和研磨机均处于氮气的保护中，进而有效避免该水性聚氨酯涂料的组成成分在合成的过程中与氧气接触而氧化，以避免影响到该水性聚氨酯涂料的附着性能。
实施例二
一种水性聚氨酯涂料，包括如下重量份的组分：90份聚氨酯预聚体；36份去离子水；23份聚丙烯酸酯；2份氧化聚乙烯蜡；0.6份丙二醇甲醚醋酸酯；0.6份纳米二氧化硅；0.6份纳米砭石。
其中：所述聚氨酯预聚体由二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇组成，所述二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇的质量份数比为18:9:7:14:6:20。
水性聚氨酯涂料的制备方法包括如下步骤：
步骤1、按重量份比为18:9:7:14:6:20取二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇并加入混料机内，控制混料机搅拌速度为120r/min，温度为126℃，搅拌时间为0.8h，获得聚氨酯预聚体；
步骤2、按重量份比为0.3:0.8的二氧化硅和砭石加入球磨机中，控制球磨机筒体转速为14r/min，温度50℃，搅拌时间为0.4h，获得纳米二氧化硅和纳米砭石混合体；
步骤3、按重量份取90份聚氨酯预聚体、36份去离子水、23份聚丙烯酸酯、2份氧化聚乙烯蜡、0.6份丙二醇甲醚醋酸酯以及0.6份纳米砭石和0.6份纳米二氧化硅的混合体加入研磨机中，控制研磨机搅拌速度为120r/min，温度为25℃，搅拌时间为0.8h后获得水性聚氨酯涂料。
需要说明的是，水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤3包括如下步骤：
S1、首先按重量份取90份聚氨酯预聚体、36份去离子水、23份聚丙烯酸酯、0.6份纳米二氧化硅和0.6份纳米砭石的混合体加入研磨机内，控制研磨机的研磨搅拌速度为120r/min，温度为25℃，搅拌时间为0.2h，获得预涂料；
S2、按重量份取2份分散剂和0.6份成膜助剂加入研磨机中与预涂料混合，控制反应釜搅拌速度为120r/min，搅拌时间为0.6h后获得水性聚氨酯涂料。
与此同时，在水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤1和步骤3中，混料机和研磨机均处于氮气的保护中，进而有效避免该水性聚氨酯涂料的组成成分在合成的过程中与氧气接触而氧化，以避免影响到该水性聚氨酯涂料的附着性能。
实施例三
一种水性聚氨酯涂料，包括如下重量份的组分：100份聚氨酯预聚体；42份去离子水；26份聚丙烯酸酯；3份氧化聚乙烯蜡；1份丙二醇甲醚醋酸酯；1份纳米二氧化硅；1份纳米砭石。
其中：所述聚氨酯预聚体由二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇组成，所述二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇的质量份数比为20:11:8:16:7:22。
水性聚氨酯涂料的制备方法包括如下步骤：
步骤1、按重量份比为20:11:8:16:7:22取二苯基甲烷二异氰酸酯、新戊二醇、聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡、聚邻苯二甲酸新戊二醇酯二醇、聚四氢呋喃醚二醇并加入混料机内，控制混料机搅拌速度为120r/min，温度为132℃，搅拌时间为01h，获得聚氨酯预聚体；
步骤2、按重量份比为0.6:1的二氧化硅和砭石加入球磨机中，控制球磨机筒体转速为16r/min，温度60℃，搅拌时间为0.5h，获得纳米二氧化硅和纳米砭石混合体；
步骤3、按重量份取100份聚氨酯预聚体、42份去离子水、26份聚丙烯酸酯、3份氧化聚乙烯蜡、1份丙二醇甲醚醋酸酯以及1份纳米砭石和1份纳米二氧化硅的混合体加入研磨机中，控制研磨机搅拌速度为120r/min，温度为35℃，搅拌时间为1h后获得水性聚氨酯涂料。
需要说明的是，水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤3包括如下步骤：
S1、首先按重量份取100份聚氨酯预聚体、42份去离子水、26份聚丙烯酸酯、1份纳米二氧化硅和1份纳米砭石的混合体加入研磨机内，控制研磨机的研磨搅拌速度为120r/min，温度为35℃，搅拌时间为0.2h，获得预涂料；
S2、按重量份取3份分散剂和1份成膜助剂加入研磨机中与预涂料混合，控制反应釜搅拌速度为120r/min，搅拌时间为0.8h后获得水性聚氨酯涂料。
与此同时，在水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤1和步骤3中，混料机和研磨机均处于氮气的保护中，进而有效避免该水性聚氨酯涂料的组成成分在合成的过程中与氧气接触而氧化，以避免影响到该水性聚氨酯涂料的附着性能。
采用以下对比例：
对比例一
对比例一与实施例二的不同之处在于，对比例一中未添加纳米二氧化硅和纳米砭石。
对比例二
对比例二与实施例二的不同之处在于，对比例二中的水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤3通过混料机替换研磨机。
对比例三
对比例三与对比例二的不同之处在于，对比例三中的水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤3将组成成分全部直接混合与搅拌。
对比例四
对比例四与实施例二的不同之处在于，对比例四中的水性聚氨酯涂料的制备方法的步骤1和步骤3中的混料机和研磨机均处于空气状态中。
针对实施例一至三以及对比例一至四的水性聚氨酯涂料进行性能测试，根据标准GB/T 9286-1988对附着力进行测试；并进行耐磨性和耐酸腐蚀性的测试。
实施例一至三以及对比例一至四的性能测试结果见表一：
表一 实施例一至三以及对比例一至四的性能测试结果
测试项目
附着力（级）
耐磨性（750g/500r,g）
耐酸腐蚀性（24h）
实施例一
0
0.013
无变化
实施例二
0
0.016
无变化
实施例三
0
0.014
无变化
对比例一
3
1.25
不合格
对比例二
1
0.76
不合格
对比例三
2
1.03
不合格
对比例四
2
1.10
不合格
综上，本发明通过添加具有粘度低、软化点高、硬度好、热稳定性好以及高温挥发性低性能的氧化聚乙烯蜡，在显著提升该水性聚氨酯涂料的外部润滑性与内部润滑性的同时，偶联该水性聚氨酯涂料的组成成分，显著提升该水性聚氨酯涂料的附着力，使得该水性聚氨酯涂料具有使用寿命长的效果。与此同时，结合对极性和非极性的物质均有很强的溶解能力的丙二醇甲醚醋酸酯，显著提升该水性聚氨酯涂料的各组分之间的结合性能以及该水性聚氨酯涂料的附着力；并通过显著降低制备方法的难度，有效获得附着力强的水性聚氨酯涂料。进一步的，使得纳米二氧化硅与纳米砭石具备的磁性有效结合聚氨酯预聚体与聚丙烯酸酯，以在通过相应的制备方法后获得附着力强、耐磨且使用寿命长的水性聚氨酯涂料。
以上所述仅为本发明的优选实施例，本发明的保护范围并不仅仅局限于上述实施例，但凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干修改和润饰，这些修改和润饰也应视为本发明的保护范围。
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