[发明专利]一种改性聚脲涂料

说明书

本发明提供了一种改性聚脲涂料，包括甲组分与乙组分；所述甲组分为带有端氨基的硅烷修饰的球形纳米粒子；所述乙组分为二异氰酸酯类化合物。与现有技术相比，本发明以带有端氨基的硅烷修饰的球形纳米粒子作为甲组分，可通过控制带有端氨基的硅烷接枝链的长度和接枝面密度，实现纳米粒子的液态化，从而可保证甲乙组分混合时，纳米粒子的单一均匀分散，同时也使改性聚脲涂料固化后形成的涂层具有超高的强度、硬度与耐磨性。

技术领域

本发明属于聚脲涂料技术领域，尤其涉及一种改性聚脲涂料。

背景技术

聚脲是在聚氨酯基础上发展起来的，由氨基化合物和异氰酸酯反应生成的化学结构上带有脲基(-NH-C(＝O)-NH-)的一类化合物。由于端氨基中活泼氢与异氰酸酯的反应活性高，反应速率快，因此聚脲的固化速度要明显快于聚氨酯，且其固化过程受水分的影响非常小，某些配方的聚脲材料在施工过程中可实现步行固化，且几乎不受周围环境影响。另外，聚脲材料还具有良好的力学、防腐和耐热性能。作为涂料使用时，聚脲材料无论是在施工过程中还是使用过程中均具有良好的性能，目前已被广泛应用于娱乐设施、高铁、桥梁、海工装备的防水和重型防腐。

尽管聚脲涂料具有良好的性能，但是面对某些过于苛责的使用要求，如耐高温、超耐磨要求时，普通的聚脲涂料无法满足要求，需要对其进行改性，进一步提高相关的性能。

利用纳米材料改性是提高涂层材料性能的常规手段，在聚脲涂料的制备中也有一定的应用。如申请号为CN200910049667.X的中国专利通过纳米废粉煤灰增强改性，有效提高了聚氨酯聚脲弹性体材料的机械性能；申请号为CN201010180482.5的中国专利利用纳米二氧化硅、二氧化钛、纳米氧化锌等纳米材料对聚脲涂料进行了功能改性。

通过掺杂纳米粉体材料可在一定程度上提高聚脲涂层材料的机械性能，但是目前的纳米改性中仍然存在一个关键问题，即纳米粒子自身的集聚和在基体中的分散。纳米粒子的超小体积和超大比表面积是改善基体材料性能的关键，但也正是基于这个特点，纳米粒子在基体中无法以纳米尺寸分散。因此，目前针对聚脲涂层的纳米粒子填充改性尽管能在一定程度上提高材料的性能，但是提升幅度远远未达到纳米改性技术的上限，原因就在于分散。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有较好力学及热学性能的改性聚脲涂料。

本发明提供了一种改性聚脲涂料，包括甲组分与乙组分；

所述甲组分为带有端氨基的硅烷修饰的球形纳米粒子；

所述乙组分为二异氰酸酯类化合物。

优选的，所述带有端氨基的硅烷修饰的球形纳米粒子按照以下步骤制备：

S1)将球形纳米粒子用弱酸进行腐蚀，得到酸处理后的球形纳米粒子；

S2)将所述酸处理后的球形纳米粒子与带有端氨基的硅烷进行反应，得到带有端氨基的硅烷修饰的球形纳米粒子。

优选的，所述步骤S1)中的弱酸选自氢氟酸、草酸与马来酸中的一种或多种；所述弱酸中酸的浓度为10～35wt％。

优选的，所述带有端氨基的硅烷为式(I)所示的化合物：

其中，n为2～10的整数。

优选的，所述带有端氨基的硅烷修饰的球形纳米粒子的氨基面密度为7.3～30nmol/cm²。

优选的，所述球形纳米粒子选自纳米二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、三氧化二铝与氧化钛中的一种或多种。

优选的，所述球形纳米粒子与弱酸的比例为1g：(10～100)ml。

优选的，所述腐蚀的温度为40℃～80℃；所述腐蚀的时间为4～8h。