[发明专利]一种纳米材料改性的无溶剂聚氨酯木器漆及其制备方法

说明书

本发明提供一种纳米材料改性的无溶剂聚氨酯木器漆及其制备方法，产品的组分，按重量份计，包括MDI、聚醚多元醇、聚酯多元醇、预制添加剂，其中预制添加剂包括磷酸、硅烷偶联剂、新戊二醇、聚丁烯、纳米白炭黑和纳米二氧化钛，具体制备方法为：将检查好的反应釜升温后，在氮气氛围下，加入液态MDI搅拌，加入聚醚多元醇，继续搅拌得到聚氨酯预聚体；然后加入部分聚酯多元醇搅拌，再加入预制添加剂，抽真空至绝压20mbar，升温搅拌，最后加入剩余聚酯多元醇，真空状态下，继续搅拌，出料，得到纳米材料改性的无溶剂聚氨酯木器漆。本发明制备的聚氨酯水性木器漆中纳米材料作为聚氨酯骨架结构和晶态结构，可综合提高木器漆的耐老化、耐水解和耐磨性能。

技术领域

本发明属于聚氨酯水性木器漆材料技术领域，具体涉及一种纳米材料改性的无溶剂聚氨酯木器漆及其制备方法。

背景技术

随着人们环保意识的增强，特别是各国环保法规对涂料体系中挥发性有机化合物(VOC)含量的严格控制，木器涂料行业逐渐由高能耗、高污染的传统溶剂型涂料向环境友好、资源节约型的水性涂料转变，促进了以水性涂料为代表的低污染型涂料的发展。聚氨酯涂料具有优异的耐磨、耐化学品性和韧性，水性聚氨酯具有VOC含量低、污染小、成本低、分子结构可裁剪性，可用水稀释，易于清理等优点，其漆膜具有强度高、耐磨损和韧性好等特点，逐渐获得广泛的认可和应用。但由于水性聚氨酯链段上含有亲水基团，而且漆膜的交联密度低，导致漆膜硬度低，丰满度差、耐化学品等性能不足，限制了其作为水性木器漆的使用，需要对其进行交联改性、环氧改性、丙烯酸改性、复合改性及纳米材料改性等。

纳米材料的特殊性质可以让水性聚氨酯涂料拥有屏蔽辐射、导电、隔热、耐磨等性能，制备出高性能的水性聚氨酯膜，常用的纳米材料改性剂有氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、碳酸钙、蒙脱土等。中国专利CN 100503753C公开的一种纳米抗菌水性木器漆及其制备方法，将水性聚氨酯树脂乳液、水性丙烯酸改性聚氨酯树脂乳液和纳米水性丙烯酸树脂乳液的混合物为主要成膜物质，与负载纳米银、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米二氧化钛和纳米二氧化硅的有机膨胀土预制溶胶制备的纳米复合无机抗菌剂混合，并辅助纳米防沉增稠剂、纳米耐沾污剂、纳米抗老化剂、纳米双疏剂、纳米耐磨硬化剂、润湿分散剂、消泡剂和流平剂混合成料浆，经研磨过滤分装，制备得到纳米抗菌水性木器漆，该水性木器漆将三种树脂乳液不同比例混合作为成膜物质，不仅降低了成本，而且保证木器漆具有低VOC值、抗黏连、耐划伤、耐污染、耐黄变和封闭性好的特点，且含有的多种无机纳米成分，赋予水性木器漆广谱抗菌和抗菌持久的优点，选用的多种纳米多功能助剂都为零VOC和无机类产品，在赋予水性木器漆功能性的同时，保证产品的绿色环保性能，但是产品在制备过程需要添加溶剂，产品的固含量低，使用效果有限。中国专利CN 105482587B公开的一种环境友好型水性纳米结构木器漆及其制备方法，该木器漆包括自交联丙烯酸纳米乳液、水性聚氨酯树脂乳液、银离子溶液、纳米二氧化钛浆料、成膜助剂、乳化剂、交联剂、分散剂、消泡剂、其他助剂和去离子水，该方法制备的木器漆的成膜剂为丙烯酸纳米乳液和桐油改性聚氨酯树脂乳液，并添加纳米功能材料纳米二氧化钛浆料和银离子溶液，使制备的木器漆具有稳定性好、硬度大、耐玷污性能好，无毒无害无刺激性气味的优点。由上述现有技术可知，纳米改性含聚氨酯的木器漆可以赋予木器漆阻燃抗菌增强等多种功能，但是目前基于纳米改性的无溶剂型聚氨酯单组份木器漆方面的研究并不多见，且现有技术多是将二氧化硅等纳米材料与成品树脂乳液简单物理混合以提高性能，纳米材料难以渗透入分子量的树脂大分子中，容易造成纳米材料的集聚，直接影响产品的性能和稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种纳米材料改性的无溶剂聚氨酯木器漆及其制备方法，将预制的纳米添加剂在聚氨酯水性木器漆的制备过程中加入，既提高了纳米添加剂在聚氨酯水性木器漆中的分散性，且纳米添加剂可以作为骨料和晶态结构，促使聚氨酯大分子在纳米添加剂周围形成规整的定向结构，有利于提高聚氨酯水性木器漆的成膜性和力学性能，并赋予聚氨酯水性木器漆抗紫外耐老化、耐水解和耐磨性能，综合性能优异。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：