[发明专利]一种高抗冲透明聚氨酯涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种透明聚氨酯涂层及其制备方法，更具体的涉及一种具有高抗冲透明聚氨酯涂层及其制备方法。

背景技术

聚氨酯(PU)是由异氰酸酯与多元醇反应制成的一种具有氨基甲酸酯链段重复结构单元的聚合物，可以通过调节其化学组成来获得各种优异的性能，广泛应用于汽车工业、航天航空、建筑、医疗设备等领域。然而，普通聚氨酯树脂材料的光学不透明，使其应用范围大大地受到限制。透明聚氨酯材料不仅具有聚氨酯自身固有的优异性能，还具有较好的光学性能，它是研究聚氨酯透明隔热材料、光学材料、防护材料、防火材料等的基础。因此，改善PU的光学透明性，开发多功能、高性能的透明聚氨酯材料逐渐成为当今聚氨酯材料的研究热点。

聚氨酯的透明性能受其结构的制约，用于制备聚氨酯的多元醇包括聚酯和聚醚两大类，由于聚酯多元醇分子中含有酯基(-COO-)，酯基极性高，易产生结晶，影响PU的透明性，而聚醚分子链间的相互作用力较聚酯弱，易无规随机排列，结晶度低，相对透明性好，因此，聚醚型的光学透明性远优于聚酯型聚氨酯，聚酯多元醇多用于非透明聚氨酯的合成，但聚醚聚氨酯的机械性能和耐候性较差，不适合一些对机械性能和耐候性能有特殊要求的领域。聚氨酯的透明性与选择的异氰酸酯的结构也有很大关系，多异氰酸酯中含有强极性基团时难以控制其结晶程度，需要合理设计配方体系，才可以得到性能优良的透明聚氨酯。

根据高聚物结构理论，对聚酯型聚氨酯而言，只有打破聚酯聚氨酯内部的结晶结构，使其成为无规非晶的聚合物才有可能是透明聚合物。从实际应用角度而言，聚酯型透明聚氨酯涂层的研制关键在于保证其基本力学性能可满足使用要求的基础上，尽可能地使聚氨酯的硬段和软段不结晶或最大限度地控制结晶。迄今为止，国内外公开的专利多是描述透明聚氨酯弹性体的合成及应用，如专利US7049803B2、US0000656A1、US0017268A1，鲜有关于对抗冲性能要求较高的透明聚氨酯涂层制备方法的报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术状况而提供一种高抗冲透明聚氨酯涂层的制备方法。利用本发明制备的聚氨酯涂层除具有较好的抗冲击性能，还具有透明度高、耐侯性好的优点，可广泛应用于对涂层性能要求较高的领域，如：汽车涂层、飞机涂层、光学玻璃等，具有重要的开发和应用价值。

一种高抗冲透明聚氨酯涂层，包括如下两种组份：(a)包括相对分子质量范围在500～5000，分子量分布为1.1～2.1的多组分无规共聚聚酯多元醇，其中聚酯多元醇由碳原子数在C₆～C₁₀范围内的脂肪族、脂环族二元酸中的至少一种或多种；由碳原子数在C₄～C₁₀范围内的脂肪族、脂环族二元醇中的至少一种或多种；且由多元醇三羟甲基丙烷(TMP)、甘油(Gl)中的一种或其混合物通过熔融缩聚而成；(b)多异氰酸酯组分由六亚甲基二异氰酸酯缩二脲(HDI缩二脲)、六亚甲基二异氰酸酯三聚体(HDI三聚体)、异佛尔酮二异氰酸酯三聚体(IPDI三聚体)中的一种或多种组成；其中多异氰酸酯和聚酯多元醇反应性基团的摩尔比为1.1:1～2.5:1。

一种高抗冲透明聚氨酯涂层的制备方法，包括如下步骤将聚酯多元醇和多异氰酸酯混合，并加入溶剂、第一有机锡类化合物催化剂、流平剂、消泡剂，搅拌均匀，静置约20min后涂膜并在室温固化7天完成制备步骤，，且所述多异氰酸酯和聚酯多元醇反应性基团的摩尔比为1.1:1～2.5:1。

所述溶剂由芳香类、酯类、酮类溶剂中的一种或多种混合组成，其中溶剂的加入量为反应组份总量质量分数的40％～60％；其中反应组份总量质量为聚酯多元醇、多异氰酸酯、溶剂的质量和；

所述第一有机锡类化合物催化剂采用单丁基氧化锡、二丁基氧化锡、二丁基氧化锡氯化物、二丁基二月桂酸锡中的一种或多种；其中第一有机锡类化合物催化剂的加入量为聚酯多元醇、多异氰酸酯、溶剂的质量总量的0.3％～1％；

所述消泡剂为BYK-104、BYK-141、BYK-051、BYK-052(均购于德国毕克化学公司)中的一种；其中消泡剂的加入量为聚酯多元醇、多异氰酸酯、溶剂的质量总量的0.1％～0.3％。

所述流平剂为BYK-306、BYK-349、BYK-331(均购于德国毕克化学公司)中的一种，其中流平剂的加入量为聚酯多元醇、多异氰酸酯、溶剂的质量总量的0.2％～0.5％。

所述溶剂优选为甲苯、二甲苯、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的一种或多种。