[发明专利]一种纳米改性涂层材料及其制备方法

说明书

本发明涉及纳米技术在涂层材料领域的应用，具体的说是一种纳米改性涂层材料及其制备方法。涂层材料为A、B双组份，按质量比1:1‑3:1构成；其中，A组分(按100份重量份数计)：20‑80份改性异氰酸酯、0.01‑20份催化剂、5‑70份增塑剂、0.01‑10份助剂和0‑30份颜/填料；B组分(按100份重量份数计)：30‑70份硅酸盐、30‑70份去离子水和0‑2份表面活性剂。本发明涂层材料综合性能大幅度改进，特别是提高涂层防腐能力，同时增加材料的机械强度、硬度、耐候性等。

技术领域

本发明涉及纳米技术在涂层材料领域的应用，具体的说是一种纳米改性涂层材料及其制备方法。

背景技术

纳米技术是近年来出现的一门新兴技术，它带来了材料学领域的重大革命，由于腐蚀防护所涉及的表面材料的性质由微观结构所决定，纳米技术的出现与应用无疑将给腐蚀控制技术的发展带来巨大的机遇。

研究表明，利用纳米技术对有机涂层防腐材料进行改性，可提高其综合性能，特别是增加材料的机械强度、硬度、附着力，提高耐光性、耐老化性、耐候性等。例如TiO、SiO₂、ZnO、FeO等纳米粒子对紫外光线有散射作用，加入这一的纳米材料可有效的增强材料的抗紫外线能力，使耐老化性显著提高。通过向材料中引入少量纳米粒子，能增加材料的密封性，达到更好的防水、防腐效果。对于无机涂层材料，如对其结构进行纳米化，也能达到明显改善其增塑性、增韧性的作用。当前已有一些通过纳米技术对防腐材料进行改性的技术获得专利。不过，总的来说，此项技术还仅仅处于起步阶段，有着极大的发展前景。

通常采用引入无机纳米粒子的方法是采用熔融等外混法，但无机粒子通常团聚且分散不均。相较上述方法，体系原位生成无机粒子无疑尺寸更小且分布均一。

专利HU212033和US5622999公开了采用某些小分子磷酸酯控制水玻璃/聚异氰酸酯的油包水型乳液中的反应速度的方法，作者采用小分子脂肪族磷酸酯和小分子芳香族磷酸酯充当催化剂及增塑剂。作者取三种主要材料的首字母，将此种材料命名为3P树脂。通过文献的方法，反应时间可控制在几秒到几个小时之间。但生成聚硅酸/聚硅酸盐颗粒的尺寸在5-50μm，颗粒较大且范围较宽。此外，该产品作为涂层材料的另一个缺点是自身材料内应力过大，与钢铁等基材附着力极差，涂层易成片脱落。

专利CN1993398A在上述专利基材上提供了一种具有改善机械性能和断裂力学性能的混合树脂，包括含有乙烯基酯和/或聚酯。上述混合树脂将硅酸盐尺寸降低至1-5μm，从而产品机械性能随之得到改善。但随着材料自身机械强度增加，材料内应力过大的问题越发严重，使之无法作为涂层材料使用。

国际专利WO13/016370通过加入某些多元醇使聚硅酸与聚异氰酸酯反应生成聚硅酸/聚氨酯纳米复合物。作者通过用亲水的多元醇在亲水的聚硅酸与疏水的有机组分之间产生相容性，通过改变界面张力的不同乳化剂将W/O乳液中的颗粒尺寸减小。然而，减小颗粒尺寸的乳化剂显著影响了聚异氰酸酯/聚异尿酸酯(三聚作用)的转变以及水/聚异氰酸酯(聚脲形成)反应，使得反应变得不可控。因此，急需一种反应可控，综合能力强的涂层材料。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于纳米无机粒子改性的聚氨酯/聚脲涂层材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种基于纳米无机粒子改性的聚氨酯/聚脲涂层材料，涂层材料为A、B双组份，按质量比1:1-3:1构成；其中，涂层材料为A、B双组份，按质量比1:1-3:1构成；其中，A组分(按100份重量份数计)：20-80份改性异氰酸酯、0.01-20份催化剂、5-70份增塑剂、0.01-10份助剂和0-30份颜/填料；B组分(按100份重量份数计)：30-70份硅酸盐、30-70份去离子水和0-2份表面活性剂。