一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及阻燃涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料。
【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(lái)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(duì)工礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，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(duì)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(jià)達(dá)。經(jīng)過(guò)實(shí)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(wú)毒等優(yōu)勢(shì)，并且可以通過(guò)改變軟硬段種類與比例來(lái)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(chǎng)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(wú)毒的特性而被廣泛應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域。而水性聚氨酯在使用時(shí)如未經(jīng)阻燃處理，往往會(huì)成為引發(fā)火災(zāi)的安全隱患。同時(shí)現(xiàn)有技術(shù)中水性聚氨酯涂料的耐水性能也不夠理想，往往起泡開裂，影響使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料，阻燃、耐水性能優(yōu)異，耐磨、耐熱和耐拉伸性能優(yōu)秀。
[0005]本發(fā)明提出的一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:阻燃聚氨酯90?100份，水性三聚氰胺甲醛樹脂10?15份，水性丙烯酸樹脂5?10份，羧甲基纖維素鈉3?6份，膨潤(rùn)土 12?15份，娃藻土 20?30份，納米二氧化鈦5?8份，微膠囊化紅磷1?2份，防腐劑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，阻燃聚氨酯的制備方法如下:將桐油多元醇和N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫，保溫，真空脫水得到第一物料；將苯二亞甲基二異氰酸酯和第一物料混合后，通入N2保護(hù)，升溫，保溫，然后降溫，加入三甲基戊二醇、二羥甲基丁酸、葡萄糖和丙酮，再加入二月桂酸二丁基錫，升溫，保溫得到第二物料；將第二物料降溫后，再滴加含雙(2-羥丙基)苯胺和N-丁基二乙醇胺的混合溶液，升溫，保溫得到第三物料；將第三物料進(jìn)行中和后，再加水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到阻燃聚氨酯。
[0007]優(yōu)選地，阻燃聚氨酯的制備方法中，桐油多元醇、N，N_雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、三甲基戊二醇、二羥甲基丁酸、葡萄糖、二月桂酸二丁基錫、雙(2-羥丙基)苯胺、N- 丁基二乙醇胺和水的重量比為45?55:7?10:25?30:13 ?16:L 2 ?2:15 ?18:1.2 ?L 5:2.5 ?2.8:L 3 ?L 6:270 ?300。
[0008]丙酮在阻燃聚氨酯的制備過(guò)程中起到溶劑的作用，無(wú)需限定用量。
[0009]優(yōu)選地，阻燃聚氨酯的制備方法如下:將桐油多元醇和N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫至98?102°C，保溫2?3h，真空脫水得到第一物料；將苯二亞甲基二異氰酸酯和第一物料混合后，通入N2保護(hù)，升溫至80?90°C，保溫1.5?2.5h，然后降溫至30?35°C，加入三甲基戊二醇、二羥甲基丁酸、葡萄糖和丙酮，再加入二月桂酸二丁基錫，升溫至92?96°C，保溫45?55min得到第二物料；將第二物料降溫至30?40°C后，再滴加含雙(2-羥丙基)苯胺和N- 丁基二乙醇胺的混合溶液，升溫至68?72°C，保溫38?42min得到第三物料；將第三物料進(jìn)行中和后，再加水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到阻燃聚氨酯。
[0010]優(yōu)選地，阻燃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(guò)氧化氫，滴加過(guò)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(wú)水乳酸，保溫，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油多元醇。
[0011]優(yōu)選地，阻燃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50?55°C，滴加過(guò)氧化氫，滴加過(guò)程中不停攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌16?18h，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100?105°C后，通入N2保護(hù)，然后滴加無(wú)水乳酸，保溫17?18h，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油多元醇。
[0012]優(yōu)選地，阻燃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98?103份桐油和50?55份甲酸混合后，升溫，以0.5?0.8份/min滴加52?55份過(guò)氧化氫，滴加過(guò)程中不停攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌，接著加入50?55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95?100份無(wú)水乳酸，保溫，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油多元醇。
[0013]優(yōu)選地，阻燃聚氨酯、水性三聚氰胺甲醛樹脂、水性丙烯酸樹脂的重量比為93?96:12 ?13:6 ?8ο
[0014]優(yōu)選地，膨潤(rùn)土、娃藻土、納米二氧化鈦和微膠囊化紅磷的重量比為13?14:23?25:6 ?7:1.6 ?1.8ο
[0015]本發(fā)明按常規(guī)工藝制備。
[0016]本發(fā)明將桐油和甲酸混合后，升溫，滴加過(guò)氧化氫，使桐油長(zhǎng)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(guò)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(gè)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(qiáng)，玻璃化溫度隨之升高；本發(fā)明采用桐油多元醇和Ν，Ν-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯制備阻燃聚氨酯，在聚氨酯結(jié)構(gòu)上引入長(zhǎng)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(shí)親油基向外對(duì)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(shí)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(diǎn)，從而使涂層的耐水、耐熱和耐拉伸性能得到進(jìn)一步增強(qiáng)，同時(shí)桐油多元醇和Ν，Ν-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(qiáng)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(guò)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(jī)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(guò)程中也會(huì)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)明采用阻燃聚氨酯、水性三聚氰胺甲醛樹脂和水性丙烯酸樹脂作為成膜物質(zhì)，不僅具有高韌性和高強(qiáng)度，附著力強(qiáng)，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；羧甲基纖維素鈉和膨潤(rùn)土作為本發(fā)明的增稠劑和防沉助劑，大幅改善了本發(fā)明的稠度和防觸變性，使本發(fā)明中的成膜物質(zhì)和填充補(bǔ)強(qiáng)劑分布均勻，大大延長(zhǎng)了本發(fā)明的使用壽命和保存時(shí)間；膨潤(rùn)土、硅藻土、納米二氧化鈦和微膠囊化紅磷作為本發(fā)明的填充物，使本發(fā)明在固化后具有優(yōu)異的強(qiáng)度、韌性、防水、抗老化、耐磨和耐腐蝕能力；膨潤(rùn)土和硅藻土具有龐大的比表面積、表面多介孔結(jié)構(gòu)和極強(qiáng)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；而阻燃聚氨酯、水性三聚氰胺甲醛樹脂與微膠囊化紅磷相互配合，進(jìn)一步提高了本發(fā)明的阻燃性能。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1
[0019]本發(fā)明提出的一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:阻燃聚氨酯90份，水性三聚氰胺甲醛樹脂15份，水性丙烯酸樹脂5份，羧甲基纖維素鈉6份，膨潤(rùn)土 12份，硅藻土 30份，納米二氧化鈦5份，微膠囊化紅磷2份，防腐劑15份，消泡劑2份，平流劑2份，顏料4份。
[0020]阻燃聚氨酯的制備方法如下:按重量份將45份桐油多元醇和10份N，N-雙(2_羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫至98°C，保溫3h，真空脫水得到第一物料；將25份苯二亞甲基二異氰酸酯和第一物料混合后，通入N2保護(hù)，升溫至90°C，保溫1.5h，然后降溫至35°C，加入13份三甲基戊二醇、2份二羥甲基丁酸、15份葡萄糖和丙酮，再加入1.5份二月桂酸二丁基錫，升溫至92°C，保溫55min得到第二物料；將第二物料降溫至30°C后，再滴加含2.8份雙(2-羥丙基)苯胺和1.3份N-丁基二乙醇胺的混合溶液，升溫至72°C，保溫38min得到第三物料；將第三物料進(jìn)行中和后，再加300份水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到阻燃聚氨酯。
[0021]阻燃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98份桐油和55份甲酸混合后，升溫至50°C，以0.8份/min滴加52份過(guò)氧化氫，滴加過(guò)程中不停攪拌，滴加完畢后繼續(xù)攪拌18h，接著加入50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105°C后，通入隊(duì)保護(hù)，然后滴加95份無(wú)水乳酸，保溫18h，冷卻至室溫后，水洗，干燥得到桐油多元醇。
[0022]實(shí)施例2
[0023]本發(fā)明提出的一種耐水阻燃聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:阻燃聚氨酯100份，水性三聚氰胺甲醛樹脂10份，水性丙烯酸樹脂10份，羧甲基纖維素鈉3份，膨潤(rùn)土15份，硅藻土 20份，納米二氧化鈦8份，微膠囊化紅磷1份，防腐劑20份，消泡劑1份，平流劑3份，顏料2份。
[0024]阻燃聚氨酯的制備方法如下:按重量份將55份桐油多元醇和7份N，N-雙(2_羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯升溫至102°C，保溫2h，真空脫水得到第一物料；將30份苯二亞甲基二異