一种聚氨酯防静电超耐磨地坪涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及聚氨酯，尤其涉及一种聚氨酯防静电超耐磨地坪涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、聚氨酯全名为聚氨基甲酸酯，是一种高分子化合物，具有很好的耐热性、耐寒性、韧性和强度、耐磨性、耐化学性、耐候性、吸音性、电绝缘性等性能。聚氨酯广泛应用于建筑、汽车、航空、家电等领域；在建筑领域，聚氨酯主要用于生产防水涂料、保温材料、地坪涂料等；在汽车领域，聚氨酯主要用于生产汽车座椅、车身零部件、隔音材料等，聚氨酯座椅具有良好的弹性和舒适性，可以提高乘坐舒适度和安全性；在家电领域主要体现在隔热、耐久、防水、密封等方面，聚氨酯是制造冰箱、空调、烤箱、热水器等家电最常用的隔热材料。

2、地坪涂料对于保护地面，起到防尘，耐磨，清洁，防潮的效果，所以被现代工业地面，商业地面，车库地面等广泛使用。聚氨酯地坪涂料已经成为地面装饰和保护的重要选择，其应用范围越来越广泛，包括工厂、车间、医院、学校、商场、停车场、机场等各种场所。在性能方面，聚氨酯地坪涂料具有优异的耐磨性、耐化学性、耐候性、防水性、防静电性和美观性等特点，可以满足不同场所的使用需求。同时，聚氨酯地坪涂料还具有较好的施工性能和维护性能，施工简单、容易清洁和维护。随着人们对环保和可持续发展的重视，聚氨酯地坪涂料的研究和应用也将不断推进，例如开发更环保的原材料、推广水性聚氨酯地坪涂料等，聚氨酯地坪涂料的发展前景仍然广阔。

3、cn106398504a公开了一种防静电纳米聚氨酯地坪漆，包含以下重量份组分：水性聚氨酯树脂66-80份、二乙二醇丁醚醋酸酯13-15份、丙纶纤维16-18份、纳米氧化锌5-8份、聚乙烯醇乳液16-20份、辛基缩水甘油醚6-8份、纳米氮化钛5-9份、醋酸丁酯5-9份、纳米氧化镍4.5-6.5份、二甲基丙烯酸乙二醇酯3-5份、烷基甜菜碱3-6份、乙烯基三甲氧基硅烷6-8份、钛酸丁酯1-4份、尿素8-11份；还包含有二甲基磺酸铵8-10份、甲苯二异氰酸酯7-10份、纳米碳化硅6-12份。该发明防静电纳米聚氨酯地坪漆能够有效的防止静电，环保、绿色、耐候性强，而且漆膜表面平滑、坚硬耐磨、耐压耐冲击，耐腐蚀性好，可以起到成效保护，使用寿命长，且施工方便。

4、cn112431377a公开了一种加油站及油库地面专用防静电超耐磨薄层材料及施工方法，从下向上包括底涂层、找平层、中间层和表面层，其中，底涂层为高渗透环氧树脂，找平层为液体环氧树脂，中间层包含液体环氧树脂和聚氨酯，表面层是将a组分和b组分混合搅拌制备得到，其中，a组分是以改性聚氨酯预聚体、环氧树脂为原料制成，在制备过程中引入了改性碳纤维、改性聚偏氟乙烯，所得地坪具有优异的耐磨性，有效防静电。聚氨酯预聚体和环氧树脂内部相互交错形成网状结构，使得产品具有良好的耐磨性和防静电性。改性聚偏氟乙烯是将聚偏氟乙烯经3-氨丙基三甲氧基硅烷、甲基三氯硅烷改性而得，经改性处理后丰富枝化，丰富微观网状结构，进一步改善耐磨性和防静电性。螺旋碳纤维具有较好的耐磨性和导电性，改性碳纤维是以螺旋纳米碳纤维为原料，利用硫酸氧钒、硬脂酸锌引入了钒、锌掺杂，有效避免了混合不均匀或开裂等问题导致的防静电性能受损等技术问题，也进一步改善了产品的耐磨性。

5、以上这些专利都是通过在聚氨酯树脂中添加碳化硅、碳纤维等无机导电介质来增加物体间的电导率，起到防静电作用；但细小的无机微粒具有较大的表面积，易吸附其他添加剂，使其不能有效地发挥作用，影响其向外扩散和分散性，影响地坪涂料的整体防静电性。

技术实现思路

1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题聚氨酯地坪涂料中导电材料的团聚、吸附问题，以及地坪涂膜受到应力时出现裂纹、拉伸强度低问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种聚氨酯防静电超耐磨地坪涂料及其制备方法和应用。

3、所述聚氨酯防静电超耐磨地坪涂料的制备方法，包括以下步骤，以重量份计：

4、(1)将0.1-0.5份三异硬酯酸钛酸异丙酯加到0.1-1份液体石蜡中分散10-30分钟，加入10-15份滑石粉，90-100℃搅拌10-30分钟，冷却至室温加到60-80份聚氨酯中搅拌0.5-1小时，再加入0.5-1份润湿剂、0.5-2份分散剂、0.1-0.8份消泡剂、10-30份颜料混合分散10-30分钟，用砂磨机研磨至细度达到40-50μm，得到a组分；

5、(2)将15-20份硅酸乙酯加到150-180份无水乙醇中，加入120-150份水稀释，盐酸调节ph值至酸性，室温搅拌2-4小时，20-30w超声处理1-2小时得到硅凝胶，加入5-8份单壁碳纳米管，继续搅拌1-2小时，得到单壁碳纳米管-凝胶，备用；

6、(3)向400-450份水中加入5-15份10-30wt.％氢氧化钠水溶液室温搅拌10-20分钟，加入10-15份单壁碳纳米管-凝胶、15-20份水、15-20份5-8wt.％十六烷基三甲基溴化铵水溶液，20-30w超声分散10-30分钟，75-85℃下搅拌1-2小时，75-85℃下加入5-10份硅酸乙酯，75-85℃下反应6-8小时，冷却至室温过滤，用水洗涤滤饼后过滤，用甲醇洗涤滤饼后过滤，重复甲醇洗涤过滤操作4-6次，50-60℃干燥1-3小时，得到b组分；

7、(4)将80-120份组分a、10-15份组分b、10-15份纳米氧化铝加到30-50份水中，室温下、以1000-1200r/min速率搅拌0.5-1小时，过滤即得到聚氨酯防静电超耐磨地坪涂料。

8、所述步骤(1)中聚氨酯为水性聚氨酯树脂；优选为30-40wt.％水性聚氨酯树脂。

9、所述步骤(1)中润湿剂为有机硅润湿剂；优选为qhl 606、ty-1699、hydropalatwe3220、byk-348、byk-333中任意一种。

10、所述步骤(1)中分散剂为byk-110、byk-190、byk-161、byk-163中任意一种。

11、所述步骤(1)中消泡剂为二甲基硅油。

12、所述步骤(1)中颜料为炭黑、氧化铁黑、氧化铁红、钛白、酞菁、耐晒黄、铬黄中的一种或一种以上的混合物。

13、所述步骤(2)中盐酸为10-37wt.％盐酸。

14、所述步骤(2)中调节ph值至酸性为调节ph值至2-4。

15、将滑石粉粉体作为填料加入聚氨酯中，改善聚氨酯涂膜的物理性能；未改性粉体由于表面活性很大，不能在组分中有效分散，利用三异硬酯酸钛酸异丙酯对滑石粉粉体进行表面改性，单烷氧基型钛酸酯偶联剂可以通过烷氧基直接和滑石粉表面所吸附的微量羟基进行偶联在界面上产生化学结合，在无机滑石粉粉末的表面形成单分子膜，而在聚氨酯树脂界面上不存在多分子膜，改性后过剩的钛酸酯偶联剂使表面能变化，粘度大幅度降低，减少微粒的吸附团聚。表面改性后的滑石粉增强了滑石粉与聚氨酯基体的相互作用力，同时显著地抑制了滑石粉颗粒周围应力集中点的形成，聚氨酯涂层的硬度也得到了大大提高；在研磨机砂磨作用下分散为更小的粒子形态，加到聚氨酯地坪涂料中分散更均匀、密集，有效分散涂膜受到应力时裂纹处产生的应力集中，从而有效提高了涂膜的拉伸强度和耐磨性。

16、单壁碳纳米管具有很好的导电性，同时又拥有较大长径比和比表面积，相对于炭黑颗粒，少量单壁碳纳米管就能形成导电网链，且单壁碳纳米管为白色粉末状，不影响地坪涂料中颜料的颜色，单壁碳纳米管和介孔二氧化硅之间能够起到良好的复配增效作用。硅酸乙酯作前驱体溶于乙醇后加水后水解，乙氧基被水中的羟基所取代得到溶胶，溶胶又不断缩聚的过程得到硅酸凝胶，再将ph值调至酸性得到的稳定的硅酸凝胶；向硅酸凝胶添加单壁碳纳米管得到单壁碳纳米管凝胶，再将单壁碳纳米管凝胶加到合成的介孔二氧化硅中，介孔二氧化硅比表面积大、孔道有序、孔径可调，由硅-氧键构成的多边形相邻的三维网状结构，可作为单壁碳纳米管的载体得到分散性好、不易团聚的防静电材料组分b，经过修饰之后的防静电材料粒子表面有一层硅酸凝胶复合膜，进一步降低摩擦系数从而抑制和减少静电荷的产生。同时硅酸凝胶将防静电材料包裹后超声分散，粒子表面的凝胶经陈化胶粒间缓慢聚合，促进了致密的三维si-o-si网络，再加到有机聚氨酯和溶液中，相比于单一单壁碳纳米管或介孔二氧化硅颗粒，稳定性和分散性得到提高。

17、纳米氧化铝具有优异的耐磨性能，大大提高涂层耐磨性，通过在涂料表面形成一层非常细密、均匀且非常坚硬的网状结构，保护着下面的聚合物漆层不受损坏；还具有高硬度、高熔点、高耐磨性、耐腐蚀性和优良的绝缘性能等特点，添加到地坪涂料中形成一种坚硬的、耐磨的涂层，能够有效地保护被涂覆表面免受磨损和损害，从而提高涂层的耐久性和抗冲击性能。

18、本发明的有益效果：

19、1、与现有技术相比，本发明将滑石粉粉体作为填料加入聚氨酯中，并用三异硬酯酸钛酸异丙酯对滑石粉粉体进行表面改性，单烷氧基型钛酸酯偶联剂可以通过烷氧基直接和滑石粉表面所吸附的微量羟基进行偶联，增强了滑石粉与聚氨酯基体的相互作用力，同时显著地抑制了滑石粉颗粒周围应力集中点的形成，加到聚氨酯地坪涂料中分散更均匀、密集，有效分散涂膜受到应力时裂纹处产生的应力集中，从而有效提高了涂膜的拉伸强度和耐磨性。

20、2、与现有技术相比，本发明将单壁碳纳米管与介孔二氧化硅复配起到增效作用。首先将硅酸乙酯作前驱体得到硅酸凝胶，向硅酸凝胶添加单壁碳纳米管得到单壁碳纳米管凝胶，再将单壁碳纳米管凝胶加到合成的介孔二氧化硅中，介孔二氧化硅可作为单壁碳纳米管的载体得到分散性好、不易团聚的防静电材料组分b，经过修饰之后的防静电材料粒子表面有一层硅酸凝胶复合膜，进一步降低摩擦系数从而抑制和减少静电荷的产生。同时硅酸凝胶将防静电材料包裹后超声分散，粒子表面的凝胶经陈化胶粒间缓慢聚合，促进了致密的三维si-o-si网络，再加到有机聚氨酯和溶液中，相比于单一单壁碳纳米管或介孔二氧化硅颗粒，稳定性和分散性得到提高。