[发明专利]一种聚氨酯涂层的制备方法、产品及其应用

说明书

本发明公开了一种聚氨酯涂层的制备方法、产品及其应用，该涂层原料包括以下组分，水性聚氨酯单体、玻璃粉、纳米二氧化硅、铝化合物、交联剂；制备方法包括：取纳米二氧化硅加入去离子水中，搅拌条件下加入铝化合物，待混合均匀后加入水性聚氨酯单体，惰性气氛下高压密闭反应容器中密闭反应，加入玻璃粉，冷却至室温得水性聚氨酯涂料；将交联剂加入水性聚氨酯涂料中，混合均匀后喷涂在待加工产品表面表干、固化得聚氨酯涂层。该涂层具有重要的开发和应用价值。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种聚氨酯涂层的制备方法、产品及其应用。

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光学不透明，使其应用范围大大地受到限制。

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，但是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。因此极其有必要开发一种具有光学透明性良好的聚酯型聚氨酯涂层。

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，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。因此，现有技术中多选用在聚氨酯涂层制备过程原料中加入改性物质对聚氨酯涂层进行改性以阻止聚氨酯的硬段和软段结晶或最大限度地控制结晶，从而提高聚氨酯涂层的透明度，但是，上述方法一方面加大了聚氨酯的合成难度，另一方面，尽管改性物质在一定程度上实现了聚氨酯的硬段和软段不结晶或最大限度地控制结晶，但是由于改性物质参与聚氨酯的合成过程，并且极易发生团聚和与混合溶液不相容等问题，影响了聚氨酯的合成以及加成过程导致聚氨酯涂层的性能下降。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种聚氨酯涂层的制备方法、产品及应用，利用本发明制备的聚氨酯涂层除具有较好的机械性能，还具有透明度高的优点，可广泛应用于对涂层性能要求较高的领域，具有重要的开发和应用价值。

本发明提供一种聚氨酯涂层的制备方法，按质量份计，原料包括以下组分，水性聚氨酯单体55-65份、玻璃粉10-15份、纳米二氧化硅15-25份、铝化合物1-3份、交联剂3-5份；

制备方法包括以下步骤：

(1)取纳米二氧化硅加入去离子水中，搅拌条件下加入铝化合物，待混合均匀后加入水性聚氨酯单体，惰性气氛下高压密闭反应容器中密闭反应1-2h，加入玻璃粉保持温度70-80℃，搅拌2-4h，冷却至室温得水性聚氨酯涂料；

(2)将交联剂加入水性聚氨酯涂料中，混合均匀后喷涂在待加工产品表面表干、固化得聚氨酯涂层。

优选的，所述玻璃粉为8000目的低硼硅玻璃粉。

优选的，所述纳米二氧化硅粒径为3-15nm。

优选的，所述铝化合物为硫酸铝、氯化铝、硝酸铝、氧化铝中的一种或多种。

优选的，步骤(1)所述的去离子水的加入量为水性聚氨酯单体加入量的3-5倍。

优选的，步骤(1)所述的高压密闭反应条件为30-50MPa，温度150-300℃，惰性气氛为氦气。

优选的，步骤(2)所述的交联剂为有机硅交联剂。

优选的，步骤(2)所述的表干时间为10-20min，固化条件为常温固化7天或者100-120℃烘烤10-15h。