一種聚氨酯阻燃納米涂料的制作方法
【專利摘要】一種聚氨酯阻燃納米涂料，各原料的重量份數(shù)為：石墨10～20份、二硫化鉬5～15份、三氧化二鋁5～10份、二甲苯2-6份、聚氨酯改性環(huán)氧樹脂2-6份、固化劑2-6份、粘接劑12～15份、助劑1-4份、純凈水15～20份等。
【專利說明】一種聚氨酯阻燃納米涂料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型涂料及其制備方法，更具體地說，涉及一種聚氨酯阻燃納米涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]對沿海漁業(yè)機(jī)械腐蝕情況進(jìn)行調(diào)研的結(jié)果表明，由于漁機(jī)工作環(huán)境惡劣，腐蝕嚴(yán)重，其中掛槳的腐蝕尤為突出。掛槳是中小型漁船、游艇尾部用柴油機(jī)或其他動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的小型螺旋槳，常年受海水腐蝕、槳葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)引起的水力機(jī)械沖刷、砂粒等顆粒引起的磨損，要求研究具有優(yōu)異耐磨耐蝕性能的涂料。
[0003]國外掛機(jī)槳葉尺寸較小，轉(zhuǎn)速高達(dá)5 5 O r / m in ,槳葉采用鋁合金或不銹鋼材質(zhì)，表面由底漆層、防鋅磁漆層及耐磨涂層組成，對槳葉基體起保護(hù)作用。國內(nèi)掛槳多采用鑄鐵鑄鋁材質(zhì)，用鐵紅醇酸底漆和硝基面漆作表面裝飾，耐磨耐蝕性能差，對槳葉的保護(hù)作用有限。
[0004]生漆又稱國漆，具有優(yōu)異的耐腐蝕、絕緣、耐油、耐磨、耐久和高光澤等性能，我們采用改 性生漆為基料進(jìn)行耐磨耐蝕涂料研究。目前我國有17種改性生漆定型產(chǎn)品，為了提高改性生漆的耐磨性，首先合成環(huán)氧改性的漆酚糠醛樹脂作為樹脂基料。研制耐磨耐蝕涂料還需選擇合適的顏填料，資料報(bào)道，二硫化鑰困、石英粉可作為耐磨填料，云母粉、云母氧化鐵及中鉻黃可作為耐腐蝕顏填料，在環(huán)氧樹脂中也用二硫化鑰來提高耐磨性。因此，在合成的環(huán)氧改性漆酚糠醛樹脂中加入二硫化鋁等顏填料，制得耐磨耐蝕涂料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明提供聚氨酯阻燃納米涂料。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種聚氨酯阻燃納米涂料，各原料的重量份數(shù)為:
石墨10~20份
二硫化鑰5~15份 三氧化二鋁5~10份 二甲苯2-6份
聚氨酯改性環(huán)氧樹脂2-6份 固化劑2-6份 粘接劑12~15份 助劑1-4份 純凈水15~20份
納米阻燃復(fù)合物25-30份；
所述的納米阻燃復(fù)合劑的制備方法為:(I)將硅羥基磷灰石、紅磷、凹凸棒、水滑石、蒙脫土、鈦白粉、方解石、高嶺土按照25-35:15-20:10-15:10-15:8_10:8_10:7_8:5_7 的質(zhì)量份數(shù)配比混合，加入到 200 份二甲亞砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65°C攪拌60小時(shí)，過濾，并用60°C溫度的熱乙醇洗3次除去過量的二甲亞砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60°C溫度干燥24小時(shí)，研磨過篩，得一次改性阻燃復(fù)合物；
(2)、將1份一次改性阻燃復(fù)合物、10份醋酸鉀和25份蒸餾水混合，于溫度50°C攪拌10小時(shí)以上，于溫度30°C，先在超聲電功率350W條件下分散2.5小時(shí)，然后再在超聲電功率250W條件下分散3小時(shí)。過濾，并用蒸餾水洗3次，80°C真空干燥24小時(shí)，研磨過篩，得二次改性阻燃復(fù)合物；
(3)、將上述1份二次改性阻燃復(fù)合物在600W功率超聲波分散40min，用恒溫加熱裝置加熱到90°C，并用機(jī)械攪拌器攪拌(1200r/min)60分鐘；得納米阻燃復(fù)合物。
[0007]優(yōu)選的，固化劑為環(huán)氧樹脂固化劑。
[0008]優(yōu)選的，聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的制備:先稱取一定量的環(huán)氧樹脂E-44，再加入適量配制好的聚氨酯預(yù)聚體，然后加人和兩種樹脂質(zhì)量之和等量的丙酮做溶劑，用電動(dòng)攪拌器充分?jǐn)嚢瑁箖煞N樹脂完全溶解在溶劑中，然后在80 °C恒溫水浴鍋中反應(yīng)3 h。
[0009]所述聚氨酯預(yù)聚體的制備過程為:將甲苯-2，4 -二異氰酸醋(TD I)按所定初值加到蓖麻油中，然后加人丙酮，丙酮的量為TD I與蓖麻油的總量，將溶液混合好，用電動(dòng)攪拌器攪拌均勻，在40、4 5 V的水浴鍋中加熱3 h。
[0010]所述助劑包括:分散劑、防霉劑、消泡劑、引發(fā)劑、流平劑、成膜助劑。
[0011 ] 所述分散劑 為EFKA-5065分散劑和EFKA-4050分散劑按照2:1的混合物；所述流平劑為的EFKA-3777流平劑和EFKA-3239流平劑按照1:2的混合物。
[0012]所述消泡劑和分別選用EFKA-2722和EFKA-3239。
[0013]所述防霉劑為氟化鈉或者是10，10’ 一氧代雙吩惡砒。
[0014]一種制備所述的聚氨酯阻燃納米涂料的方法，它是通過以下方法制備得到的: 第一步:稱重各原料:石墨10~20份、二硫化鑰5~15份、三氧化二鋁5~10份、
二甲苯2-6份；
第二步:溶解:將第二步研磨得到的混合的細(xì)小顆粒及第一步稱取的其它原料一起放入反應(yīng)容器中，加熱至50~60°C時(shí)充分?jǐn)嚢杈鶆?，攪拌時(shí)間為45~60分鐘，得到混合乳液；
第三步:加入聚氨酯改性環(huán)氧樹脂、固化劑進(jìn)行攪拌，將第三步所得混合乳液通過80~100目篩自過濾即得到外墻涂料。
[0015]所述的聚氨酯阻燃納米涂料的方法，其使用方法為涂刷，其中涂膜厚度0.18mm為最佳涂膜厚度。
[0016]本發(fā)明制備的阻燃劑不含鹵素、有機(jī)物，無毒環(huán)保，應(yīng)用前景廣闊；本發(fā)明進(jìn)行二次改性，這樣的好處是:增加反應(yīng)活性點(diǎn)，提高改性效果；改性的同時(shí)又能蒸除體系中的水分，干燥與改性同時(shí)進(jìn)行，提高了工作效率；納米級(jí)硅羥基磷灰石、凹凸棒、蒙脫土、高嶺土等自身微孔中存在大量的物理和化學(xué)吸附水，在高溫下產(chǎn)生水蒸汽，阻斷氧氣，吸收熱量，達(dá)到多重阻燃的功效；強(qiáng)大吸附性能可以有效改善幾種阻燃劑的協(xié)同作用，阻止被阻燃物質(zhì)溫度升高，提高了阻燃效率；硅羥基磷灰石、凹凸棒、蒙脫土、高嶺土等資源豐富，大大降低了阻燃劑的工業(yè)成本，也為凹凸棒土的開發(fā)應(yīng)用提供了一條新途徑；本發(fā)明采用溶液法超聲波分散及機(jī)械高速攪拌器攪拌，使得阻燃劑各自組分在溶液中達(dá)到了納米級(jí)分散，有效避免了對復(fù)合材料的自然氧化，相互協(xié)同增效，從而使復(fù)合材料具有更好的力學(xué)性能。復(fù)合材料的氧指數(shù)為41。
【具體實(shí)施方式】[0017]為更為詳細(xì)的闡述本發(fā)明，該本發(fā)明一實(shí)施例如下:
實(shí)施例1
一種聚氨酯阻燃納米涂料，各原料的重量份數(shù)為:
石墨10~20份 二硫化鑰5~15份 三氧化二鋁5~10份 二甲苯2-6份
聚氨酯改性環(huán)氧樹脂2-6份 固化劑2-6份 粘接劑12~15份 助劑1-4份 純凈水15~20份
納米阻燃復(fù)合物25-30份；
所述的納米阻燃復(fù)合劑的制備方法為:
(I)將硅羥基磷灰石、紅磷、凹凸棒、水滑石、蒙脫土、鈦白粉、方解石、高嶺土按照25-35:15-20:10-15:10-15:8_10:8_10:7_8:5_7 的質(zhì)量份數(shù)配比混合，加入到 200 份二甲亞砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65°C攪拌60小時(shí)，過濾，并用60°C溫度的熱乙醇洗3次除去過量的二甲亞砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60°C溫度干燥24小時(shí)，研磨過篩，得一次改性阻燃復(fù)合物；
(2)、將1份一次改性阻燃復(fù)合物、10份醋酸鉀和25份蒸餾水混合，于溫度50°C攪拌10小時(shí)以上，于溫度30°C，先在超聲電功率350W條件下分散2.5小時(shí)，然后再在超聲電功率250W條件下分散3小時(shí)。過濾，并用蒸餾水洗3次，80°C真空干燥24小時(shí)，研磨過篩，得二次改性阻燃復(fù)合物；
(3)、將上述1份二次改性阻燃復(fù)合物在600W功率超聲波分散40min，用恒溫加熱裝置加熱到90°C，并用機(jī)械攪拌器攪拌(1200r/min)60分鐘；得納米阻燃復(fù)合物。
[0018]優(yōu)選的，固化劑為環(huán)氧樹脂固化劑。
[0019]優(yōu)選的，聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的制備:先稱取一定量的環(huán)氧樹脂E-44，再加入適量配制好的聚氨酯預(yù)聚體，然后加人和兩種樹脂質(zhì)量之和等量的丙酮做溶劑，用電動(dòng)攪拌器充分?jǐn)嚢?，使兩種樹脂完全溶解在溶劑中，然后在80 °C恒溫水浴鍋中反應(yīng)3 h。
[0020]所述聚氨酯預(yù)聚體的制備過程為:將甲苯-2，4 -二異氰酸醋(TD I)按所定初值加到蓖麻油中，然后加人丙酮，丙酮的量為TD I與蓖麻油的總量，將溶液混合好，用電動(dòng)攪拌器攪拌均勻，在40、4 5 V的水浴鍋中加熱3 h。
[0021]所述助劑包括:分散劑、防霉劑、消泡劑、引發(fā)劑、流平劑、成膜助劑。[0022]所述分散劑為EFKA-5065分散劑和EFKA-4050分散劑按照2:1的混合物；所述流平劑為的EFKA-3777流平劑和EFKA-3239流平劑按照1:2的混合物。
[0023]所述消泡劑和分別選用EFKA-2722和EFKA-3239。
[0024]所述防霉劑為氟化鈉或者是10，10’ 一氧代雙吩惡砒。
[0025]一種制備所述的聚氨酯阻燃納米涂料的方法，它是通過以下方法制備得到的: 第一步:稱重各原料:石墨10~20份、二硫化鑰5~15份、三氧化二鋁5~10份、
二甲苯2-6份、納米阻燃復(fù)合物25-30份 ；
第二步:溶解:將第二步研磨得到的混合的細(xì)小顆粒及第一步稱取的其它原料一起放入反應(yīng)容器中，加熱至50~60°C時(shí)充分?jǐn)嚢杈鶆?，攪拌時(shí)間為45~60分鐘，得到混合乳液；
第三步:加入聚氨酯改性環(huán)氧樹脂、固化劑進(jìn)行攪拌，將第三步所得混合乳液通過80~100目篩自過濾即得到外墻涂料。
[0026]所述的聚氨酯阻燃納米涂料的方法，其使用方法為涂刷，其中涂膜厚度0.18mm為最佳涂膜厚度。
[0027]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種聚氨酯阻燃納米涂料，各原料的重量份數(shù)為: 石墨10~20份 二硫化鑰5~15份 三氧化二鋁5~10份 二甲苯2-6份 聚氨酯改性環(huán)氧樹脂2-6份 固化劑2-6份 粘接劑12~15份 助劑1-4份 純凈水15~20份 納米阻燃復(fù)合物25-30份； 所述的納米阻燃復(fù)合劑的制備方法為: (1)將硅羥基磷灰石、紅磷、凹凸棒、水滑石、蒙脫土、鈦白粉、方解石、高嶺土按照25-35:15-20:10-15:10-15:8_10:8_10:7_8:5_7 的質(zhì)量份數(shù)配比混合，加入到 200 份二甲亞砜(DMSO)和50份甲醇的混合溶液中，于65°C攪拌60小時(shí)，過濾，并用60°C溫度的熱乙醇洗3次除去過量的二甲亞砜(DMSO)，放入真空干燥箱，在60°C溫度干燥24小時(shí)，研磨過篩，得一次改性阻燃復(fù)合物； (2)、將1份一次改性阻燃復(fù)合物、10份醋酸鉀和25份蒸餾水混合，于溫度50°C攪拌10小時(shí)以上，于溫度30°C，先在超聲電功率350W條件下分散2.5小時(shí)，然后再在超聲電功率250W條件下分散3小 時(shí)，過濾，并用蒸餾水洗3次，80°C真空干燥24小時(shí)，研磨過篩，得二次改性阻燃復(fù)合物； (3)、將上述1份二次改性阻燃復(fù)合物在600W功率超聲波分散40min，用恒溫加熱裝置加熱到90°C，并用機(jī)械攪拌器攪拌(1200r/min)60分鐘；得納米阻燃復(fù)合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯阻燃納米涂料，其特征在于:固化劑為環(huán)氧樹脂固化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯阻燃納米涂料，其特征在于:聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的制備:先稱取一定量的環(huán)氧樹脂E-44，再加入適量配制好的聚氨酯預(yù)聚體，然后加人和兩種樹脂質(zhì)量之和等量的丙酮做溶劑，用電動(dòng)攪拌器充分?jǐn)嚢瑁箖煞N樹脂完全溶解在溶劑中，然后在80 C恒溫水浴鍋中反應(yīng)3 ho
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚氨酯阻燃納米涂料，其特征在于:所述聚氨酯預(yù)聚體的制備過程為:將甲苯-2，4 -二異氰酸醋(TD I)按所定初值加到蓖麻油中，然后加人丙酮，丙酮的量為TD I與蓖麻油的總量，將溶液混合好，用電動(dòng)攪拌器攪拌均勻，在40、4 5 0C的水浴鍋中加熱3 h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯阻燃納米涂料，其特征在于:所述助劑包括:分散劑、防霉劑、消泡劑、引發(fā)劑、流平劑、成膜助劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚氨酯阻燃納米涂料，其特征在于:所述分散劑為EFKA-5065分散劑和EFKA-4050分散劑按照2:1的混合物；所述流平劑為的EFKA-3777流平劑和EFKA-3239流平劑按照1:2的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚氨酯阻燃納米涂料，其特征在于:所述消泡劑和分別選用EFKA-2722 和 EFKA-3239。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚氨酯阻燃納米涂料，其特征在于:防霉劑為氟化鈉或者是10, 10’ 一氧代雙吩惡石比。
9.一種制備權(quán)利要求1所述的聚氨酯阻燃納米涂料的方法，它是通過以下方法制備得到的: 第一步:稱重各原料:石墨10~20份、二硫化鑰5~15份、三氧化二鋁5~10份、二甲苯2-6份、納米阻燃復(fù)合物25-30份； 第二步:溶解:將第二步研磨得到的混合的細(xì)小顆粒及第一步稱取的其它原料一起放入反應(yīng)容器中，加熱至50~60°C時(shí)充分?jǐn)嚢杈鶆?，攪拌時(shí)間為45~60分鐘，得到混合乳液； 第三步:加入聚氨酯改性環(huán)氧樹脂、固化劑進(jìn)行攪拌，將第三步所得混合乳液通過80~100目篩自過濾即得到外墻涂料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯阻燃納米涂料的方法，其使用方法為涂刷，其中涂膜厚度0.18mm為最 佳涂膜厚度。
【文檔編號(hào)】C08G18/76GK103540257SQ201310482729
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】吳兵 申請人:蘇州瑞邦塑膠有限公司