一种耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体为一种耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法。

背景技术：

1、随着科学技术和现代工业的快速发展，促使高温环境下使用的材料日益增多，其中耐高温的涂料孕育而生。聚氨酯是由柔性链段和刚性链段交替连接而成的嵌段共聚物，具有耐低温、附着力强、柔韧性好等特点，广泛应用于涂料、胶黏剂、发泡材料等领域中，聚氨酯涂料具有成膜性好、附着牢固，固化后涂层具有较好的耐寒、耐磨、富有弹性等特点，但是其阻燃性能和耐高温性能不佳。

2、环氧树脂是一种高分子聚合物，其分子中含有两个以上的环氧基团，具有较好的刚性、热稳定性、强度高等特点，广泛应用于涂料、复合材料、胶黏剂等领域中。如申请公布号为cn116102942a的专利公开了一种防腐耐高温水性聚氨酯涂料及其制备方法，该发明以大豆油、二甲基硅油等为原料，制备得到的水性聚氨酯涂料具有较好的耐高温性能和力学性能，但是并没有提升涂料的阻燃性能。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法，制备得到的环氧聚氨酯涂料具有较好的耐高温性能和阻燃性能。

3、(二)技术方案

4、一种耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法，所述制备方法如下：

5、(1)在氮气条件下，将dopo加入至装有甲苯溶剂的烧瓶中，搅拌溶解，再向其中加入偶氮二异丁腈、三甲氧基(4-乙烯基苯基)硅烷，搅拌分散，升温至70-90℃，反应8-16h，反应结束后，旋蒸除去溶剂，干燥，得到中间体1。

6、(2)将三烯丙基异氰脲酸酯加入至装有环己烷溶剂的烧瓶中，搅拌分散，再向其中加入巯丙基三乙氧基硅烷、2,2-二甲基-2-苯基苯乙酮，于20-35℃，紫外光(365nm)照射20-50min，反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，干燥，得到中间体2。

7、(3)将中间体1、中间体2加入至烧瓶中，搅拌分散，于20-40℃，向其中加入去离子水，再向其中加入氧化镁进行中和，干燥，减压蒸馏，得到改性有机硅中间体。

8、(4)将环氧树脂加入至装有去离子水的烧瓶中，搅拌溶解，再向其中加入改性有机硅中间体、二月桂酸二丁基锡，升温至70-100℃，反应5-12h，反应结束后，冷却至室温，干燥，得到有机硅改性环氧树脂。

9、(5)在氮气条件下，将脱水后的聚酯多元醇和甲苯二异氰酸酯加入至烧瓶中，升温至70-80℃，反应1-3h，反应结束后，再向其中加入丁二醇、二羟甲基丙酸的n-甲基吡咯烷酮溶液、环氧树脂，于60-65℃，反应3-6h，反应结束后，向其中加入三乙胺进行中和，加入乙二胺进行扩链，再向其中加入去离子水搅拌分散40-80min，减压蒸馏，得到环氧改性聚氨酯乳液。

10、(6)将环氧改性聚氨酯乳液加入至烧瓶中，向其中加入有机硅改性环氧树脂、流平剂、消泡剂，搅拌均匀，再向其中加入去离子水，得到耐高温环氧聚氨酯涂料。

11、优选的，所述步骤(1)中，dopo、偶氮二异丁腈、三甲氧基(4-乙烯基苯基)硅烷的摩尔比为1:0.01-0.03:1-1.2。

12、优选的，所述步骤(2)中，三烯丙基异氰脲酸酯、巯丙基三乙氧基硅烷、2,2-二甲基-2-苯基苯乙酮的摩尔比为1:3-5:0.01-0.03。

13、优选的，所述步骤(3)中，中间体1、中间体2、去离子水、氧化镁的摩尔比为1:1-1.5:4-5:0.01-0.04。

14、优选的，所述步骤(4)中，环氧树脂、改性有机硅中间体、二月桂酸二丁基锡的质量比为100:(5-40):(0.4-0.8)。

15、优选的，所述步骤(5)中，聚酯多元醇t-1136、甲苯二异氰酸酯、丁二醇、二羟甲基丙酸、e-44环氧树脂、三乙胺、乙二胺的质量比为100:(100-130):(8-15):(15-30):(5-15):(10-15):(2-5)。

16、优选的，所述步骤(6)中，环氧改性聚氨酯乳液、有机硅改性环氧树脂、流平剂、消泡剂的质量比为100:(10-20):(0.05-0.1):(0.1-0.3)。

17、(三)有益的技术效果

18、本发明以dopo和三甲氧基(4-乙烯基苯基)硅烷为原料，得到中间体1；以三烯丙基异氰脲酸酯、巯丙基三乙氧基硅烷为原料，经过点击反应，得到中间体2；采用中间体1、中间体2为原料，经过缩合反应，得到改性有机硅中间体，再将其加入至环氧树脂中，经过水解反应，得到有机硅改性环氧树脂，再将其与流平剂、消泡剂加入至环氧改性聚氨酯乳液中，搅拌均匀，得到耐高温环氧聚氨酯涂料。

19、本发明制备得到的改性有机硅中间体，利用其中含有硅氧键，在催化剂的催化下，易水解形成很多侧反应官能团，不仅自身可以发生交联反应，还可以与环氧树脂中含有的羟基发生反应，形成一种交联网络状结构，含有较多的交联位点，当受到冲击时，能够吸收较多的冲击能量，进而提升材料的力学性能。将制备得到的有机硅改性环氧树脂与环氧改性聚氨酯乳液进行共混，由于两者其中均含有较多的环氧基团，因此具有较好的相容性、分散性，进一步提升材料的物理交联密度，提升材料的力学性能。

20、本发明制备得到的环氧聚氨酯涂料其中含有的硅氧键键能较大，能够吸收较多的热量，将其加入至涂料中，能够增加涂料的耐高温性能，并且由于本发明制备得到的涂料含有较多的物理、化学交联位点，交联密度增大，耐高温性能进一步增加。

21、本发明制备得到的环氧聚氨酯涂料其中含有磷元素、硅元素以及氮元素，其中含有的氮元素在受热时，能够产生难燃气体稀释空气中的易燃气体，阻碍物质的燃烧，达到阻燃效果。其中含有的磷元素受热产生强脱水性的酸性物质，能够促进材料脱水成炭，形成一种致密的炭层，而其中含有的硅元素则是在材料表面形成一种玻璃状的物质，两者均隔绝的物质运输与能量的传递，三者相互辅助，共同提升材料的阻燃性能。本发明制备得到的环氧聚氨酯涂料具有较好的力学性能、耐高温性能以及阻燃性能。

技术特征：

1.一种耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：

2.根据权利要求1所述的耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，环氧树脂、改性有机硅中间体、二月桂酸二丁基锡的质量比为100:(5-40):(0.4-0.8)。

3.根据权利要求1所述的耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，聚酯多元醇、甲苯二异氰酸酯、丁二醇、二羟甲基丙酸、e-44环氧树脂、三乙胺、乙二胺的质量比为100:(100-130):(8-15):(15-30):(5-15):(10-15):(2-5)。

4.根据权利要求1所述的耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，环氧改性聚氨酯乳液、有机硅改性环氧树脂、流平剂、消泡剂的质量比为100:(10-20):(0.05-0.1):(0.1-0.3)。

5.根据权利要求1所述的耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，改性有机硅中间体的制备方法为：

6.根据权利要求5所述的耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，dopo、偶氮二异丁腈、三甲氧基(4-乙烯基苯基)硅烷的摩尔比为1:0.01-0.03:1-1.2。

7.根据权利要求5所述的耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，三烯丙基异氰脲酸酯、巯丙基三乙氧基硅烷、2,2-二甲基-2-苯基苯乙酮的摩尔比为1:3-5:0.01-0.03。

8.根据权利要求5所述的耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中，中间体1、中间体2、去离子水、氧化镁的摩尔比为1:1-1.5:4-5:0.01-0.04。

技术总结本发明涉及涂料技术领域，且公开了一种耐高温环氧聚氨酯涂料的制备方法，本发明以DOPO和三甲氧基(4‑乙烯基苯基)硅烷为原料，得到中间体1；以三烯丙基异氰脲酸酯、巯丙基三乙氧基硅烷为原料，经过点击反应，得到中间体2；采用中间体1、中间体2为原料，经过缩合反应，得到改性有机硅中间体，再将其加入至环氧树脂中，经过水解反应，得到有机硅改性环氧树脂，再将其与流平剂、消泡剂加入至环氧改性聚氨酯乳液中，搅拌均匀，得到耐高温环氧聚氨酯涂料。本发明制备得到的环氧聚氨酯涂料具有较好的力学性能、耐高温性能以及阻燃性能。技术研发人员：房明,刘忠受保护的技术使用者：吾尚良品环境服务（上海）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23