[发明专利]一种纳米二氧化钛改性丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米技术和腐蚀防护技术领域，具体涉及一种纳米二氧化钛改性丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法。

背景技术

丙烯酸聚氨酯面漆是最近几年发展迅速的一种涂料，其硬度、柔韧性能好，具有很好的耐候性能和光泽度保持性能，干燥性能好且表干快，大约半个小时左右就可以表干。但是该面漆在高温度、高湿度的环境中性会变差、容易失光、变色且容易起泡，极其不适合在一些沿海地区使用，目前常通过对其改性的来提高防腐性能。

常用的丙酸聚氨酯面漆的改性方法有环氧树脂改性、有机硅改性和纳米无机材料改性。环氧树脂改性可以增加涂料的力学性能、粘结强度、耐水、耐溶剂等特性；有机硅改性可以使涂料的抗氧化性和疏水性得到提升；纳米无机材料改性包括纳米SiO₂改性、纳米TiO₂改性、纳米ZnO改性等，可以在提升涂层力学性能的同时使其耐盐雾老化性、耐紫外老化性、耐盐水浸泡性等防腐性能得到很到程度的提升。研究发现纳米二氧化钛的加入对涂料耐候性的提升尤为显著。

在众多纳米无机材料中，纳米TiO₂由于具备较高的化学稳定性、光催化特性、热稳定性、无毒等性能，因此常被用于制备新型的环保涂料、耐腐蚀涂料、抗静电涂料等。纳米TiO₂粒子表面具有大量的—OH可与丙烯酸聚氨酯高分子链上—OH形成氢键或脱水形成Ti—O—C化学键，极大地改善了丙烯酸聚氨酯涂层的防腐性能。而且纳米TiO₂对紫外光具有良好的吸收作用，随着纳米TiO₂的添加，涂料耐紫外老化性能会得到相应提升。丙烯酸聚氨酯/纳米TiO₂复合膜综合了丙烯酸聚氨酯涂层所具有的品种多样、柔韧性好、易成膜的特点和纳米TiO₂所具有的质硬、耐高温、耐腐蚀、耐老化、结构稳定的特点，使得有机相和无机相间的微区尺寸达到纳米量级，从而表现出许多优异的性能。既具备高分子材料的良好加工使用性能，又具备无机纳米材料良好的光、电、磁等新型功能特性。

综上所述，对于丙酸聚氨酯面漆的三种改性方法：环氧树脂改性、有机硅改性和纳米无机材料改性，其中纳米TiO₂改性对于涂料防腐性能的提升是尤为显著的。到目前为止，关于纳米TiO₂改性丙烯酸聚氨酯面漆的研究并不多，其中对纳米TiO₂表面处理后在改性丙烯酸聚氨酯面漆的研究更是鲜有报导。

发明内容

本发明提出了一种纳米二氧化钛改性丙烯酸聚氨酯面漆及其制备方法，其通过表面改性得到分散均匀的纳米二氧化钛粉末，将其接枝到丙烯酸聚氨酯面漆涂料中，从而获得表面处理后的纳米二氧化钛改性丙烯酸聚氨酯面漆，本发明制备得到的面漆具有优良的附着力、光泽度、耐盐雾浸蚀、耐紫外老化和耐盐水浸泡等优点。

本发明技术方案包括：

一种纳米二氧化钛改性丙烯酸聚氨酯面漆的制备方法，包括以下步骤：

a制备改性的纳米二氧化钛粉末，选取一定尺寸的纳米二氧化钛进行干燥、溶解后，放入超声波条件下进行预分散处理，得预分散溶液，向预分散溶液中加入偶联剂充分混合，得混合溶液，所述偶联剂的加入量为所述纳米二氧化钛质量的0.5％-10％，将所述混合溶液在一定温度和转速条件下进行分散，得改性后的纳米二氧化钛溶液，将所述纳米二氧化钛溶液进行浓缩、烘干，得改性的纳米二氧化钛粉末；

b制备丙烯酸聚氨酯树脂，选取一定量的丙烯酸改性聚氨酯树脂，通过减压蒸馏除去少量杂质，然后向蒸馏后的丙烯酸改性聚氨酯树脂中依次加入溶剂、颜填料、助剂和催化剂，充分反应得丙烯酸聚氨酯树脂；上述溶剂为醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯、丁酮、甲基异丁基甲酮和环己酮的混合溶液，所述溶剂醋酸乙酯：醋酸丁酯：甲苯：二甲苯：丁酮：甲基异丁基甲酮：环己酮的重量份之比为1：0.2～0.8：0.3～0.7：0.6～1.1：0.2～0.6：0.1～0.3：0.2～0.5；

c接枝，将步骤a制备所得改性的纳米二氧化钛粉末加入到步骤b所得的丙烯酸聚氨酯树脂中，充分混合后进行超声分散，得分散涂料，对所述分散涂料进行分散，向分散后的涂料中加入固化剂，混合均匀后进行刷涂、固化、干燥，得纳米二氧化钛改性丙烯酸聚氨酯面漆。

作为本发明的一个优选方案，步骤c中，所述改性的纳米二氧化钛粉末与所述丙烯酸聚氨酯树脂重量份数之比为0.5～10:100，所述固化剂与所述丙烯酸聚氨酯树脂的重量份数之比为10～20：100。