[发明专利]一种聚氨酯涂层剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种聚氨酯涂层剂及其制备方法和应用，所述聚氨酯涂层剂按照重量份包括如下组分：多元醇8～100重量份、封闭型异氰酸酯8～100重量份、硅烷偶联剂0.2～10重量份以及催化剂0.1～2重量份。所述聚氨酯涂层剂通过配方中各组分的筛选和设计，使其具有适宜的固化温度和固化速度，以及良好的储存稳定性和较长储存时间。所述硅烷偶联剂不仅可以提升涂层剂成膜后的表面硬度，而且可以使涂层的可涂覆性提高，与上层的加硬层的结合性增强，避免了两层之间由于结合力差而导致的细纹和开裂现象，改善了涂膜的外观和力学性能，使所述聚氨酯涂层剂适用于多层涂膜的复合涂层体系。

技术领域

本发明属于聚合物材料技术领域，具体涉及一种聚氨酯涂层剂及其制备方法和应用。

背景技术

聚氨酯(简称PU)是一种综合性能较好的高分子材料，具有良好的耐磨性、耐划伤性、耐久性、耐溶剂性、附着力以及粘接性能，且其具有较大的可调节空间，可以满足各种不同的应用要求。目前，聚氨酯已成为制备油墨、皮革表面处理剂以及涂料的重要原材料，被广泛应用于多种领域的涂层剂中。以聚氨酯为成膜物质的涂料于20世纪40年代首先由德国开始工业化生产，直至今天发展了很多聚氨酯涂料的品种。聚氨酯涂料已经被广泛用于鞋材、皮革、织物、化工设备、海洋船舶、机电设备、木材以及建筑的涂装，在现代社会中起着非常重要的作用。

聚氨酯涂料按照组分可以分为单组分聚氨酯涂料和双组分聚氨酯涂料。双组分是指聚氨酯涂料分为一般是由含羟基树脂和异氰酸酯预聚物(又称为低分子氨基甲酸酯聚合物)两部分组成，一般具有比较均衡的综合性能，在木器涂料、汽车修补涂料、防腐涂料、地坪漆、电子涂料以及特种涂料中都具有比较广泛的应用。但是，双组份聚氨酯涂料需要在施工现场进行配制，工序比较复杂，对施工环境要求很高，使用时受到时间和外界环境条件的限制，而且漆膜容易产生外观缺陷和弊病，因此在一定程度上制约了其应用。

单组分聚氨酯涂料使用方便，不需要添加固化剂，涂料涂装完成后在特定条件下即可发生固化，形成性能良好的涂层。现有的单组分聚氨酯涂料按照固化方式的不同又分为湿气固化型、自干型和封闭型等。其中，湿气固化型聚氨酯涂料的干燥速度受到空气中湿度的影响，需要在湿气较大(即水含量较多)的环境下长时间放置才能够逐渐固化成型；因此，湿固化型聚氨酯涂料在冬季温度和湿度较低的情况下很难固化，而且在储存期间易与空气中的水分发生固化反应，导致存储期很短。自干型聚氨酯涂料不需要与空气中的水分发生化学反应来实现固化，为了使涂料的干燥速度与实际施工需求相适应，涂料体系中通常含有较多的游离异氰酸酯，当其含量较高时，不仅对漆膜性能有负面的影响，而且导致涂料的储存稳定性差、储存时间短，使应用受限。

封闭型聚氨酯涂料由封闭型异氰酸酯和含羟基树脂组成的单组份聚氨酯涂料，其中的活性异氰酸酯基被封闭基团封闭，能够在室温下稳定存在，从而使储存期延长；在高温条件下，封闭型异氰酸酯被解封、与羟基发生反应，实现涂膜的固化交联。现有的封闭型聚氨酯涂料大都需要在150℃以上的温度下才能实现固化，涂膜的固化条件苛刻，限制了其广泛应用；而固化条件较为温和的涂料往往储存稳定性欠佳，不能长时间储存，且制备过程比较复杂。此外，封闭型聚氨酯涂料固化后涂膜的表面硬度较低，与上层涂膜的结合性欠佳，因此不适用于复合涂层体系。

因此，开发一种固化速度适中、储存稳定性好、涂层硬度高、重涂性和结合力好的单组份聚氨酯涂料，是本领域的研究重点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种聚氨酯涂层剂及其制备方法和应用，通过预聚物的筛选和复配赋予了所述聚氨酯涂层剂良好的储存稳定性，且固化速度快，成膜后表面硬度较高，可涂覆性好，与上层漆膜的结合力强，能够满足复合涂层体系的应用需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种聚氨酯涂层剂，所述聚氨酯涂层剂按照重量份包括如下组分：