[发明专利]一种高耐候高耐磨丙烯酸聚氨酯涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料及其制备方法，特别涉及一种丙烯酸聚氨酯涂层及其制备方法。

背景技术

一种替代油漆用于家电、家具、地板、室内外装修、活动板房等的贴膜方法正在悄然兴起，将带有装饰涂层的薄膜与铁板粘贴能制成家电外壳，与木板粘贴能制成家具、地板，还能进行室内外的各种装饰、装修贴合。带有装饰涂层的薄膜的主体材料为纸张、PVC膜、PET膜、BOPP膜等塑料薄膜，常用的装饰涂层多为聚氨酯涂层。目前市场上的这种涂层在耐磨、耐划伤、耐污、耐候性等方面存在着太多缺陷，极需要一种高耐候高耐磨的高档涂层，以使家具、家电、家装等提高一个档次。

目前市场上用作木材、金属、塑料、陶瓷表面装饰的涂料品种较多，而用于纸张、PVC膜、PET膜、BOPP膜等塑料薄膜装饰的涂层品种较少，大都存在着质量差、性能低、不耐候、不耐磨等问题，适应不了社会日益增长的需要。

涂料的施工工艺范围比较宽，一般的喷涂、浸涂、刷涂在多种情况下都能正常施工，而涂层的施工工艺范围却很窄，它是在成卷的纸张和塑料薄膜上进行辊涂。工业化大生产是用涂布机进行涂布，先用放卷辊将成卷的纸张或塑料薄膜展开，用上胶辊将涂层胶液均匀地涂布到基材上，经过十几米烘道出来，用收卷辊将纸张或塑料薄膜收卷，再成卷放在室温下自然固化成与基材构成一体的装饰膜。为了防止纸张和塑料薄膜不被高温烘烤变形，烘道内的温度必须控制在基材的热变形温度之下，基材经过烘道的时间一般只有几秒到十几秒钟，从烘道出来要求①溶剂要挥发干净，否则夹在成卷塑料材料中会产生气泡；②胶液流平性要好；③胶液要表干，互不相粘，能收卷。涂层工艺及基材的特殊性构成了涂层产品结构的特殊性，这是与涂料不同点的关键之处。

现在纳米材料科学技术在国内发展很快，某些具有紫外线屏蔽性能的纳米无机粒子作为高分子材料的抗紫外线添加剂，是研究的热点，本发明也利用了纳米材料的特殊性能解决涂层的某些问题。纳米SiO₂屏蔽紫外线的能力强，在可见光范围是透明的，若将其作为抗紫外线添加剂加入涂层中，具有无毒、耐热、耐候、耐磨、长效等优点，同时还能解决涂层的另一些问题。

怎样将纳米材料加入高分子材料中，不同的加入方法表现出的性能不尽相同，工业化生产加入纳米材料的方法要简便易行，以适应大批量生产的需要。目前国内许多企业普遍采用的方法是先将纳米粉料高速分散或静态分散，再与树脂研磨混合的方法。

CN1412261A公开了一种先制成各种纳米浆再加入树脂中制备纳米抗紫外聚氨酯涂料的方法，该方法的特征是将纳米粒子研磨混合在树脂中形成的涂料。

CN1931938A公开了一种用有机硅偶联剂使纳米材料端头带上有机官能基，再与有机活性物质聚合，使纳米材料与聚合物连接起来，形成良好的纳米稳定分散的方法。

本发明提出了另一种加入纳米材料的方法，将纳米SiO₂分散液加入到丙烯酸酯的游离基聚合反应中，利用纳米SiO₂表面存在的大量不饱和残键与丙烯酸酯单体反应，有效地防止了纳米材料的二次团聚，分散更均匀，稳定性更好。

本发明还利用纳米二氧化硅的微观表面性能，提出了一种与丙烯酸酯和聚氨酯两者都能进行化学键合的方法，构成的无机—有机互穿网络聚合物结构，大大提高了涂层的耐候性和耐磨性。

本发明还利用了有机硅树脂的优良性能，用端羟基聚硅氧烷改性HDI预聚物，控制端羟基聚硅氧烷的加入量，有效地改善了涂层的柔软性、耐低温性、耐候性及耐磨性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种丙烯酸聚氨酯涂层及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种高耐候高耐磨丙烯酸聚氨酯涂层，由带羟基的纳米SiO₂改性丙烯酸酯树脂与带异氰酸根的六次甲基二异氰酸酯预聚物固化剂混合而成。

优选的，带羟基的纳米SiO₂改性丙烯酸酯树脂的制备方法包括以下步骤：

1)  将纳米SiO₂用带双官能基的丙烯酸和丙烯酸酯单体润湿成纳米浆；

2)  在纳米浆中加入有机溶剂和分散剂，分散均匀，得到纳米SiO₂分散液；

3)  将聚四氟乙烯微粉蜡与有机溶剂和分散剂混合均匀，得到氟蜡粉分散液；

4)  在反应釜中加入有机溶剂和引发剂及制得的纳米SiO₂分散液，混合均匀，升温至50～80℃，滴加含有引发剂的丙烯酸酯混合单体，控制滴加时间为3～5小时，滴加温度为60～90℃；