一种纳米改性高强度弹性防护涂料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于涂料材料领域，具体涉及一种纳米改性高强度弹性防护涂料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来，我国的空气污染严重，常伴有雾霾。为了防止暴露在空气中的防弹板、头盔、防弹盾牌、装甲车等被空气中的有机物等有害物质腐蚀，常用溶剂型涂料对表面进行喷涂，达到保护物体表面的目的。而溶剂型涂料中的voc(低挥发性有机物)含量较高，voc散发到空气中会使空气中的雾霾加重。并且，溶剂型涂料防护性能较差，几乎没有防护。例如，溶剂环氧涂料中易挥发有机物大于300g/l，断裂伸长率为0.2％-2％，拉伸强度大于20mp；而普通聚脲涂料的易挥发有机物在5-20g/l，断裂伸长率为300％-600％，拉伸强度小于25mp。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提出一种纳米改性高强度弹性防护涂料及其制备方法和应用。所述涂料为一种无溶剂、高强度的涂料，具有环保和防护性能等优点。
4.本发明是通过以下技术方案实现的：
5.一种纳米改性高强度弹性防护涂料，所述涂料包括a组分和b组分；
6.所述a组分包括异氰酸酯预聚体；
7.所述b组分包括氨基扩链剂、纳米填料、分散剂和氨基树脂。
8.优选地，所述异氰酸酯预聚体由异氰酸酯与交联剂、高分子二元醇反应得到。
9.优选地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，2，4二苯基甲烷二异氰酸酯，异氟尔酮二异氰酸酯。
10.更优选地，所述异氰酸酯为2，4二苯基甲烷二异氰酸酯。
11.优选地，所述交联剂为1，4丁二醇、异氟尔酮二胺或三羟甲基丙烷。
12.更优选地，所述交联剂为三羟甲基丙烷。
13.优选地，所述高分子二元醇为聚醚多元醇、聚碳酸酯二醇或聚己内酯二元醇。
14.更优选地，所述高分子二元醇为分子量为1000的聚碳酸酯二醇。
15.优选地，所述氨基扩链剂为氧化丙烯二胺、二乙基甲苯二胺或2,6一二烷基氨基甲苯。
16.更优选地，所述氨基扩链剂为2，6一二烷基氨基甲苯。
17.优选地，所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙或纳米氧化锌。
18.更优选地，所述纳米填料为10-30纳米二氧化硅。
19.优选地，所述分散剂为tego755有机硅分散剂、byk-110有机硅分散剂或byk-9076有机硅分散剂。
20.更优选地，所述分散剂为byk-9076有机硅分散剂.
21.优选地，所述氨基树脂为2官能团的聚醚胺和3官能团的聚醚胺。
22.更优选地，所述2官能团的聚醚胺的分子量为2000；所述3官能团的聚醚胺的分子量为5000。
23.本发明的另一目的在于提供上述一种纳米改性高强度弹性防护涂料的制备方法，所述制备方法包括制备所述a组分和制备所述b组分。
24.优选地，所述制备a组分的具体内容包括：
25.s1,在反应釜中加入质量份数为：0.5-1.5份交联剂和25-40份高分子二元醇，转速为80-10转搅拌20-40分钟；
26.s2,加热至50℃-60℃，加入质量份数为：60-75份所述异氰酸酯，充入氮气，密封，加热至78℃-83℃后恒温反应2.5-3.5小时，再降温至55℃-60℃，得到所述a组分。
27.优选地，所述制备b组分的具体内容包括：
28.在分散罐中加入质量份数为：25-40份的氨基扩链剂、30-45份分子量为2000的聚醚胺、5-20份分子量5000的聚醚胺和0.2-1份分散剂，在转速600-1000转/分下，分散5分钟；再加入0.5-2份纳米填料，转速3000—4000转/分，分散1-2小时，得到所述b组分。
29.本发明的又一目的在于提供上述一种纳米改性高强度弹性防护涂料在包括防弹板、头盔、防弹盾牌和装甲车中的应用。
30.进一步地，所述涂料在使用时，将a组分和b组分混合后在包括防弹板、头盔、防弹盾牌和装甲车外壳上制成涂层，以防止防弹板、头盔、防弹盾牌和装甲车外壳被空气中的有机物等有害物质腐蚀。
31.本发明具有如下有益技术效果：
32.(1)本发明的一种纳米改性高强度弹性防护涂料中，a组分含有3官能度的交联剂和内聚能更高的聚碳酸酯二元醇，将涂料制成涂层后，可以提高涂层的拉伸强度、抗剪切强度。
33.(2)本发明的一种纳米改性高强度弹性防护涂料中，b组分含有有位阻的仲氨，使涂料的凝胶时间延长，防止因反应太快、放热过于集中，无法及时释放内应力产生的附着力下降甚至开裂。
34.(3)本发明的一种纳米改性高强度弹性防护涂料中，b组分含有的纳米二氧化硅，将涂料制成涂层后，可以使涂层进一步补强，和没加二氧化硅的涂料相比强度增加了30-60％，并且纳米二氧化硅容易分散，稳定性好，性价比也很好。
35.(4)本发明的一种纳米改性高强度弹性防护涂料中，voc的含量接近于零，不会使空气中的雾霾加重，造成空气污染。
附图说明
36.图1为本发明实施例中不同纳米二氧化硅添加量对拉伸强度的影响。
具体实施方式
37.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及说明书附图，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
38.相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修
改、等效教学方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
39.应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
41.实施例1
42.本实施例提出一种纳米改性高强度弹性防护涂料，所述涂料包括a组分和b组分；
43.所述a组分包括异氰酸酯预聚体；
44.所述b组分包括氨基扩链剂、纳米填料、分散剂和氨基树脂。
45.所述异氰酸酯预聚体由异氰酸酯与交联剂、高分子二元醇反应得到。
46.所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯，2，4二苯基甲烷二异氰酸酯，异氟尔酮二异氰酸酯；更优选地，所述异氰酸酯为2，4二苯基甲烷二异氰酸酯。
47.所述交联剂为1，4丁二醇、异氟尔酮二胺或三羟甲基丙烷；更优选地，所述交联剂为三羟甲基丙烷。
48.所述高分子二元醇为聚醚多元醇、聚碳酸酯二醇或聚己内酯二元醇；更优选地，所述高分子二元醇为分子量为1000的聚碳酸酯二醇。
49.所述氨基扩链剂为氧化丙烯二胺、二乙基甲苯二胺或2,6一二烷基氨基甲苯；更优选地，所述氨基扩链剂为2，6一二烷基氨基甲苯。
50.所述纳米填料为纳米二氧化硅、纳米碳酸钙或纳米氧化锌；更优选地，所述纳米填料为10-30纳米二氧化硅。
51.所述分散剂为tego755有机硅分散剂、byk-110有机硅分散剂或byk-9076有机硅分散剂；更优选地，所述分散剂为byk-9076有机硅分散剂。
52.所述氨基树脂为2官能团的聚醚胺和3官能团的聚醚胺；更优选地，所述2官能团的聚醚胺的分子量为2000；所述3官能团的聚醚胺的分子量为5000。
53.本实施例中所述纳米改性高强度弹性防护涂料中，a组分含有3官能度的交联剂和内聚能更高的聚碳酸酯二元醇，将涂料制成涂层后，可以提高涂层的拉伸强度、抗剪切强度。
54.本实施例中所述纳米改性高强度弹性防护涂料中，b组分含有有位阻的仲氨，使涂料的凝胶时间延长，防止因反应太快、放热过于集中，无法及时释放内应力产生的附着力下降甚至开裂。
55.本实施例中所述纳米改性高强度弹性防护涂料中，b组分含有的纳米二氧化硅，将涂料制成涂层后，可以使涂层进一步补强，和没加二氧化硅的涂料相比强度增加了30-60％，并且纳米二氧化硅容易分散，稳定性好，性价比也很好。
56.本实施例中所述纳米改性高强度弹性防护涂料中，voc的含量接近于零，不会使空气中的雾霾加重，造成空气污染。
57.实施例2
58.本实施例还提供实施例1中的一种纳米改性高强度弹性防护涂料的制备方法，所述制备方法包括制备所述a组分和制备所述b组分。
59.本实施例中，所述制备a组分的具体内容包括：
60.s1,在反应釜中加入质量份数为：0.5-1.5份交联剂，25-40份高分子二元醇，转速为80-10转搅拌20-40分钟；
61.s2,加热至50℃-60℃，加入质量份数为：60-75份2,4二苯基甲烷二异氰酸酯，充入氮气，密封，加热至78℃-83℃，保持这个温度，反应2.5-3.5小时，降温至55℃-60℃，罐装，得到所述a组分。
62.优选地，所述制备b组分的具体内容包括：
63.在分散罐中加入质量份数为：25-40份2，6一二烷基氨基甲苯扩链剂，30-45份分子量2000的聚醚胺树脂，5-20份分子量5000的聚醚胺树脂，加入0.2-1份分散剂，转速600-1000转/分，分散5分钟，加入0.5-2份纳米二氧化硅，转速3000—4000转/分，分散1-2小时，停机，罐装，得到所述b组分。
64.本实施例根据上述方法进行下述两个实验：
65.实验1：
66.a组分的制备
67.在反应釜中加入质量分数为：0.6份三羟甲基丙烷，38份分子量1000的聚碳酸酯二醇，转速为80转/分，搅拌30分钟，加热至60℃，加入61.4份2，4二苯基甲烷二异氰酸酯，冲入氮气，密封，加热至80℃，保持这个温度，反应3小时，降温至60℃，罐装，完成a组分的制作。
68.b组分制备
69.在分散罐里加入质量分数为：31份2，6一二烷基氨基甲苯扩链剂，36.5份分子量2000的聚醚胺树脂，32份分子量5000的聚醚胺树脂，加入0.3份byk-9076分散剂，转速1000转/分，分散5分钟，加入1.2份纳米二氧化硅，转速4000转/分，分散1小时，停机，罐装，完成b的制作。
70.实验2：
71.a组分的制备
72.在反应釜中加入质量分数为：1.0份三羟甲基丙烷，34份分子量1000的聚碳酸酯二醇，转速为100转/分搅拌25分钟，加热至60℃，加入65份2，4二苯基甲烷二异氰酸酯，冲入氮气，密封，加热至80℃，保持这个温度，反应3小时，降温至60℃，罐装，完成a组分的制作。
73.b组分制备
74.在分散罐里加入质量分数为：36份2，6一二烷基氨基甲苯扩链剂，41.8份分子量2000的聚醚胺树脂，11份分子量5000的聚醚胺树脂，加入0.2份byk-9076分散剂，转速800转/分，分散5分钟，加入1.0份纳米二氧化硅，转速4000转/分，分散2小时，停机，罐装，完成b的制作。
75.将实验1、实验2和某厂家聚脲涂料用东盛福田的df-20/35a设备喷涂样板检测结果如下表1所示：
76.表1实验1和实验2涂料及现有的某厂家聚脲涂料喷涂样板性能参数比较
[0077][0078]
由上表1可知，当材料配比不同时，拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度有明显的不同，并且比现有一般涂料的强度提高了很多。
[0079]
以上对本发明实施例所提供的一种纳米改性高强度弹性防护涂料及其制备方法和应用进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
[0080]
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
[0081]
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
[0082]
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0083]
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明
并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。