一種阻燃改性聚氨酯金屬涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及防水涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種阻燃改性聚氨酯金屬涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，金屬表面的防腐越來越受到各行各業(yè)的高度重視，采用涂料涂覆防腐是一種既經(jīng)濟(jì)又有效的方法。對工礦企業(yè)來說，金屬腐蝕造成了經(jīng)濟(jì)上的巨大損失是難以估量的，約占全球鋼產(chǎn)量的15-20%，可見，對腐蝕的防護(hù)是何等的重要。防止金屬腐蝕的方法有很多，如采用電鍍和陰極保護(hù)，造成了排放污染，不利于環(huán)境保護(hù);還有在使用耐腐蝕合金，雖起到防腐作用，但工程造價達(dá)。經(jīng)過實踐證明，采取涂料層防護(hù)是最有效最經(jīng)濟(jì)普遍的方法。
[0003]水性聚氨酯以水作為分散介質(zhì)，具有環(huán)保無毒等優(yōu)勢，并且可以通過改變軟硬段種類與比例來調(diào)節(jié)樹脂材料的綜合性能。自上世紀(jì)60年代末水性聚氨酯被引入市場后，水性聚氨酯以優(yōu)異的粘結(jié)能力，出色的耐溫變性能，優(yōu)良的耐低溫性能，良好的生物相容性以及環(huán)保無毒的特性而被廣泛應(yīng)用在多個領(lǐng)域。而水性聚氨酯在使用時如未經(jīng)阻燃處理，往往會成為引發(fā)火災(zāi)的安全隱患。同時現(xiàn)有技術(shù)中水性聚氨酯涂料的耐磨和耐拉伸性能不足，影響實際使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種阻燃改性聚氨酯金屬涂料，阻燃性能優(yōu)異，耐磨、耐水、耐熱和耐拉伸性能優(yōu)秀。
[0005]本發(fā)明提出的一種阻燃改性聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:有機磷改性聚氨酯90?100份，水性酚醛樹脂10?15份，水性醇酸樹脂5?10份，羧甲基纖維素鈉3?6份，蒙脫土 12?15份，煅燒高嶺土20?30份，納米氮化鋁5?8份，三聚氰胺磷酸酯1?2份，納米氫氧化鎂15?20份，消泡劑1?2份，平流劑2?3份，顏料2?4份。
[0006]優(yōu)選地，有機磷改性聚氨酯、水性酚醛樹脂、水性醇酸樹脂的重量比為93?96:12?14:8?9ο
[0007]優(yōu)選地，有機磷改性聚氨酯、三聚氰胺磷酸酯的重量比為93?96:1.6?1.8份。
[0008]本發(fā)明按常規(guī)工藝制備。
[0009]優(yōu)選地，有機磷改性聚氨酯的制備方法如下:將桐油多元醇和Ν，Ν-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫，保溫，真空脫水得到物料a;將4，4_二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和物料a混合后，通入N2保護(hù)，升溫，保溫，然后降溫，加入1，5_戊二醇、二羥甲基丙酸、季戊四醇和丙酮，再加入環(huán)烷酸鋅，升溫，保溫，得到物料b;將物料b降溫后，再滴加含二甲基乙醇胺和三乙醇胺的混合溶液，升溫，保溫得到物料c;將物料c進(jìn)行中和后，再加水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到有機磷改性聚氨酯。
[0010]優(yōu)選地，有機磷改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將40?50份桐油多元醇和5?8份N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫，保溫，真空脫水得到物料a;將23?28份4，4_二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和物料a混合后，通入N2保護(hù)，升溫，保溫，然后降溫，加入8?12份1,5-戊二醇、0.6?1份二羥甲基丙酸、5?8份季戊四醇和丙酮，再加入0.5?0.8份環(huán)烷酸鋅，升溫，保溫，得到物料b;將物料b降溫后，再滴加含0.8?1.2份二甲基乙醇胺和1.5?2.5份三乙醇胺的混合溶液，升溫，保溫得到物料c;將物料c進(jìn)行中和后，再加250?280份水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到有機磷改性聚氨酯。
[0011 ]丙酮在有機磷改性聚氨酯的制備過程中起到溶劑的作用，無需限定用量。
[0012]優(yōu)選地，有機磷改性聚氨酯的制備方法如下:將桐油多元醇和Ν，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫至100?110°C，保溫2?3h，真空脫水得到物料a;將4，4_ 二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和物料a混合后，通入N2保護(hù)，升溫至75?85°C，保溫2?4h，然后降溫至45?55°C，加入1，5-戊二醇、二羥甲基丙酸、季戊四醇和丙酮，再加入環(huán)烷酸鋅，升溫至85?90°C，保溫1?2h，得到物料b;將物料b降溫至30?40°C后，再滴加含二甲基乙醇胺和三乙醇胺的混合溶液，升溫至60?70°C，保溫20?40min得到物料c;將物料c進(jìn)行中和后，再加水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到有機磷改性聚氨酯。
[0013]優(yōu)選地，有機磷改性聚氨酯制備方法中的桐油多元醇按如下方法制備:將桐油和甲酸混合后，升溫，滴加過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌，接著加入氨水，冷卻至室溫后加入乙酸乙酯和水，靜置分層后取上層溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸餾得到環(huán)氧桐油；將環(huán)氧桐油升溫后，通入N2保護(hù)，然后滴加無水乳酸，保溫，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油多元醇。
[0014]優(yōu)選地，有機磷改性聚氨酯制備方法中的桐油多元醇按如下方法制備:按重量份將100?110份桐油和43?46份甲酸混合后，升溫，以0.3?0.5份/min滴加45?50份過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌，接著加入43?46份氨水，冷卻至室溫后加入乙酸乙酯和水，靜置分層后取上層溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸餾得到環(huán)氧桐油;將環(huán)氧桐油升溫后，通入N2保護(hù)，然后滴加90?98份無水乳酸，保溫，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油多元醇。
[0015]優(yōu)選地，有機磷改性聚氨酯制備方法中的桐油多元醇按如下方法制備:將桐油和甲酸混合后，升溫至48?52°C，滴加過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌17?20h，接著加入氨水，冷卻至室溫后加入乙酸乙酯和水，靜置分層后取上層溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸餾得到環(huán)氧桐油；將環(huán)氧桐油升溫至98?102°C后，通入N2保護(hù)，然后滴加無水乳酸，保溫19?22h，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油多元醇。
[0016]本發(fā)明將桐油和甲酸混合后，升溫，滴加過氧化氫，使桐油長鏈上的-C= C_雙鍵被打開，形成環(huán)氧基團(tuán)得到環(huán)氧桐油，然后升溫與乳酸進(jìn)行反應(yīng)，使環(huán)氧基團(tuán)被打開，一端形成羥基，乳酸通過酯鍵接枝到另一端，而乳酸自身還帶有羥基，使最終得到的桐油多元醇上具有多個羥基，在后續(xù)聚氨酯的合成中，隨著多元醇中羥基含量的增加，大分子鏈軟段之間氫鍵相互作用增強，玻璃化溫度隨之升高;本發(fā)明采用桐油多元醇和N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯制備有機磷改性聚氨酯，在聚氨酯結(jié)構(gòu)上引入長碳側(cè)鏈和含氮磷的基團(tuán)，不僅提高了水性聚氨酯的親油性，使本發(fā)明成膜時親油基向外對空氣排布，親水基向內(nèi)排布，從而使得接觸角增大，水難以在本發(fā)明所形成的涂層表面鋪展?jié)櫇?，同時后期涂料固化后在空氣中進(jìn)行氧合作用，產(chǎn)生自交聯(lián)現(xiàn)象，使體系交聯(lián)度增加，剛性結(jié)構(gòu)增多，改善由于含氮磷的基團(tuán)的引入而導(dǎo)致涂層變軟、附著力變差的缺點，從而使涂層的耐水、耐熱和耐拉伸性能得到進(jìn)一步增強，同時桐油多元醇和N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯中富含羥基，可彼此形成氫鍵，進(jìn)一步增加了交聯(lián)強度，進(jìn)一步提高了其硬度和耐水性，而且含氮磷的基團(tuán)的引入，使本發(fā)明在燃燒過程中，由于C-C鍵的鍵能大于C-P的鍵能要大，受熱能力差的含磷化合物率先分解出磷酸以及多種有機膦酸起到覆蓋作用，還引起多羥基聚合物脫水形成隔熱、隔氧的炭層，而氮元素在燃燒過程中也會分解放出N2等不燃?xì)怏w，從而進(jìn)一步提高本發(fā)明的阻燃性能;本發(fā)明采用有機磷改性聚氨酯、水性酚醛樹脂和水性醇酸樹脂作為成膜物質(zhì)，不僅具有高韌性和高強度，附著力強，耐磨、耐熱、耐水性能優(yōu)秀，而且上述物料作為成膜物質(zhì)能在水中分散均勻，大大提高了涂料的加工性能;羧甲基纖維素鈉作為增稠劑和分散劑，使蒙脫土、煅燒高嶺土、納米氮化鋁和納米氫氧化鎂與成膜物質(zhì)在水中均勻分散;蒙脫土、煅燒高嶺土、納米氮化鋁和納米氫氧化鎂作為本發(fā)明的填充物，使本發(fā)明在固化后具有優(yōu)異的強度、韌性、防水、抗老化、耐磨和耐腐蝕能力；蒙脫土和煅燒高嶺土具有龐大的比表面積、表面多介孔結(jié)構(gòu)和極強的吸附能力，不僅使本發(fā)明在固化后，可吸附空氣中的有害粉塵，還使本發(fā)明具有良好的阻燃性能；而有機磷改性聚氨酯中含氮磷的基團(tuán)與三聚氰胺磷酸酯相互配合，進(jìn)一步提高了本發(fā)明的阻燃性能。
【具體實施方式】
[0017]下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0018]實施例1
[0019]本發(fā)明提出的一種阻燃改性聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:有機磷改性聚氨酯90份，水性酚醛樹脂15份，水性醇酸樹脂5份，羧甲基纖維素鈉6份，蒙脫土 12份，煅燒高嶺土 30份，納米氮化鋁5份，三聚氰胺磷酸酯2份，納米氫氧化鎂15份，消泡劑2份，平流劑2份，顏料4份。
[0020]其中有機磷改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將40份桐油多元醇和8份N，N_雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫至100°C，保溫3h，真空脫水得到物料a;將23份4，4-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和物料a混合后，通入N2保護(hù)，升溫至85°C，保溫2h，然后降溫至55°C，加入8份1，5_戊二醇、1份二羥甲基丙酸、5份季戊四醇和丙酮，再加入0.8份環(huán)烷酸鋅，升溫至85°C，保溫2h，得到物料b;將物料b降溫至30°C后，再滴加含1.2份二甲基乙醇胺和1.5份三乙醇胺的混合溶液，升溫至70°C，保溫20min得到物料c;將物料c進(jìn)行中和后，再加280份水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到有機磷改性聚氨酯。
[0021]有機磷改性聚氨酯制備方法中的桐油多元醇按如下方法制備:按重量份將100份桐油和46份甲酸混合后，升溫至48°C，以0.5份/min滴加45份過氧化氫，滴加過程中不停攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌20h，接著加入43份氨水，冷卻至室溫后加入乙酸乙酯和水，靜置分層后取上層溶液，然后水洗至中性，干燥，蒸餾得到環(huán)氧桐油;將環(huán)氧桐油升溫至102°C后，通入N2保護(hù)，然后滴加90份無水乳酸，保溫22h，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油多元醇。
[0022]實施例2
[0023]本發(fā)明提出的一種阻燃改性聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:有機磷改性聚氨酯100份，水性酚醛樹脂10份，水性醇酸樹脂10份，羧甲基纖維素鈉3份，蒙脫土 15份，煅燒高嶺土 20份，納米氮化鋁8份，三聚氰胺磷酸酯1份，納米氫氧化鎂20份，消泡劑1份，平流劑3份，顏料2份。
[0024]其中有機磷改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將50份桐油多元醇和5份N，N_雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫至110°C，保溫2h，真空脫水得到物料a;將28份4，4-二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯和物料a混合后