[发明专利]一种防腐型聚氨酯水性涂料及其制备方法

说明书

本案涉及一种防腐型聚氨酯水性涂料及其制备方法，利用末端氨基的石墨烯与聚氨酯预聚物合成改性聚氨酯乳液，随后制成水性涂料。本发明通过对石墨烯的改性，有效解决了石墨烯在聚合物乳液中分散不均匀的问题，通过在石墨烯表面接枝氨基封端的聚醚链，使得聚氨酯预聚物与氨基封端的石墨烯通过化学键结合形成石墨烯改性聚氨酯乳液，使其具备一定的防腐特性；同时，石墨烯与聚氨酯链段之间的聚醚链增加了其亲水性和分散性，便于各类助剂进入到该聚氨酯乳液体系中，从而形成水性聚氨酯涂料，大大提高了聚氨酯涂料的强度；以水为主要溶剂，绿色环保，适用于建筑内墙的涂覆，涂覆后形成的漆膜具有良好的自清洁性，表面平整光滑、附着力优、耐老化时间长。

技术领域

本发明涉及水性涂料领域，具体为一种防腐型聚氨酯水性涂料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着一些绿色环保政策的出台，水性涂料越来越受到研究工作者和企业们的重视。水性涂料是以水为主溶剂制备的涂料，但由于水的引入，也带来了一系列的问题，水的表面张力大，不能充分分散颜填料，水分子易进入基体内部而造成腐蚀，因此往往需要添加适量的助剂来提高水性涂料的性能。然而，助剂如润湿剂、分散剂等不易于成膜物质交联形成膜层，在膜层干燥的过程中，小分子物会挥发，增加VOC的排放量，大分子物无法挥发留在膜层中，对膜层的耐蚀性造成影响。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种具有防腐性能的水性涂料，其只需添加少量助剂就能实现涂料的功能，同时不影响涂料的防腐性，且环保无污染，适用于建筑内墙的涂覆。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种防腐型聚氨酯水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

S1：在反应瓶中加入聚醚三元醇，真空搅拌2 h，随后加入二异氰酸酯和50 ppm催化剂，搅拌反应1 h，得到聚氨酯预聚物；

S2：将羧基化石墨烯置于二氯亚砜和N, N-二甲基甲酰胺溶剂中，超声使其分散均匀，随后在70-80 ℃下回流反应2 h；反应完成后，加入双端氨基聚乙二醇，继续搅拌回流24h，反应完成后，过滤、洗涤、烘干得氨基封端的聚醚接枝石墨烯；

S3：将所述氨基封端的聚醚接枝石墨烯加入到四氢呋喃中，超声分散4 h，在氮气氛围下，加入三乙胺和硅烷偶联剂，随后在50-60 ℃下回流24 h，之后用乙醇和水洗涤数次，真空干燥，得到改性氧化石墨烯；

S4：将所述改性氧化石墨烯加入到四氢呋喃中超声分散均匀，充入氮气置换反应瓶中的空气，随后加入等量的所述聚氨酯预聚物，氮气氛围下，80℃搅拌反应2 h，悬转蒸发去除有机溶剂，最后加水进行乳化，得到聚氨酯乳液；

S5：将聚氨酯乳液转入到搅拌装置中，设置搅拌速度为800-1000 r/min，依次加入消泡剂和流平剂，搅拌20 min；接着设置搅拌速度为1000-1200 r/min，依次加入成膜助剂和填料搅拌20 min；最后再加入消泡剂、流平剂和水，1200 r/min搅拌15 min，即得防腐型聚氨酯水性涂料。

进一步地，所述二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯。

进一步地，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。

进一步地，所述聚醚三元醇和二异氰酸酯的摩尔比为10:30。

进一步地，所述羧基化石墨烯和双端氨基聚乙二醇的质量比为1:10-20。

进一步地，所述聚醚三元醇和双端氨基聚乙二醇的分子量为3000 g/mol。

进一步地，所述硅烷偶联剂为KH560。

进一步地，所述氨基封端的聚醚接枝石墨烯、三乙胺和硅烷偶联剂的质量比为1:1.5:10。