[发明专利]高耐刮性纳米复合聚氨酯涂料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工技术领域，涉及到了一种高耐刮伤性聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

汽车、仪器仪表、机械设备、塑料部件等在运输或使用过程中，会因多种原因使面漆漆膜失去光泽或出现划痕，影响其质量。比如，在汽车高速行驶过程中，空气中沙尘的冲击会造成汽车漆膜的失光，在洗车过程中，水及其杂质对漆膜的冲刷也会造成汽车漆膜的失光；树枝等异物的刮察或人为破坏则会造成漆膜的划痕。影响上述汽车漆膜性能的一个重要指标是漆膜的耐刮伤性，高的耐刮伤性意味着漆膜在使用过程中能较长时间保持高的光泽或不易出现划痕。

传统提高上述漆膜耐刮伤性的方法是调整树脂配方，如增加聚合物中硬单体的含量、加入有机硅氧烷功能单体等方法均可提高漆膜的耐刮伤性。上述方法在一定程度上虽可以提高涂膜的耐刮伤性，但同时会降低涂膜的一些其它性能，如抗冲击性、耐老化性、附着力等。

纳米粒子是纳米材料发展中的一个杰出代表，已有相当部分的纳米粉体材料实现了产业化。由于纳米粒子粒径小、比表面积大，与聚合物复合后，界面结合好，作用力大，可使得到的纳米聚合物复合材料兼具有机材料的柔韧和无机材料的强硬等特性，同时材料的透明性不受影响。将上述纳米复合材料用在涂料领域，则表现为在提高漆膜力学性能的同时可保持漆膜较高的透明性。但正是由于纳米粒子粒径小、表面自由能高，粒子间易聚集，纳米粒子的分散与稳定是其在涂料中成功应用需要解决的关键问题。

目前，应用纳米材料来改善漆膜耐刮伤性的文献报道很少。在美国US6020419专利中，采用多级莲蓬喷射分散方法来进行气相法纳米SiO₂在丙烯酸树脂溶液中的分散，虽然制得了透明耐刮伤性的涂层，但是工艺复杂，成本偏高，不易推广。

发明内容

本发明的目的是提供一种高耐刮伤性的纳米复合聚氨酯涂料及其制备方法。

本发明的目的是提供一种稀释性好的纳米复合聚氨酯涂料及其制备方法。

本发明的目的是提供一种制备工艺简单的纳米复合聚氨酯涂料及其制备方法。

本发明的涂料由含羟基丙烯酸树脂、多异氰酸酯固化剂、无机纳米粒子等组成，各组分含量是(wt％)：

        含羟基丙烯酸树脂：      49-72；

        无机纳米粒子：          1-30；

        纳米复合树脂中其余为溶剂。

        制备涂料时，加入的固化剂量是：

        固化剂与纳米复合

        树脂的配比(-OH/-NCO)：  1.0～1.5。

上述涂料更好的含量是(wt％)：

        含羟基丙烯酸树脂：           59.5-71；

        无机纳米粒子：               3-15；

        纳米复合树脂中其余为溶剂。

        制备涂料时，加入的固化剂量是：

        固化剂与纳米复合

        树脂的配比(-OH/-NCO)：  1.1～1.3。

上述涂料中含羟基丙烯酸树脂是由含羟基(甲基)丙烯酸酯类官能团单体与(甲基)丙烯酸酯类单体共聚而成，无机纳米粒子如SiO₂、CaCO₃、TiO₂、ZnO、硅溶胶等，多异氰酸酯固化剂如六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)等脂肪族或芳香族多异氰酸酯。

上述涂料的溶剂和其它助剂，如稀释剂、发泡剂、流平剂、消泡剂、催化剂等与通常用于汽车罩光漆的涂料添加剂相同。

本发明的涂料可用原位聚合法或共混法制得。原位聚合法是将无机纳米粒子均匀分散在溶剂与单体的混合液中，然后通过溶液聚合合成纳米复合丙烯酸树脂。

或者通过共混方法制得本发明的涂料，即先合成含羟基丙烯酸树脂，在室温至120℃范围温度下，将无机纳米粒子直接分散在含羟基丙烯酸树脂中。

将上述纳米复合树脂与固化剂多异氰酸酯混合，加入稀释剂和涂料常规用助剂即可作为涂料使用。涂料中的其它助剂可根据需要酌性加入，涂料中的溶剂或稀释剂可视涂料的施工性和固含量而适当增加，颜色可按要求调色。

本发明采用的树脂是高固含量的丙烯酸树脂，其固含量一般＞70％。