一种环保调湿水性聚氨酯涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及涂料技术领域，公开了一种环保调湿水性聚氨酯涂料及其制备方法。包括按重量份计的下述组分：阳离子型水性聚氨酯乳液60‑70份，方解石粉20‑30份，改性海泡石粉5‑10份，硅烷偶联剂1‑3份，消泡剂0.3‑0.6份，分散剂0.5‑1份，流平剂0.5‑0.8份，纳米氧化锌0.3‑0.6份，水20‑30份。本发明专利技术刹车片耐磨、耐热性能好，摩擦系数稳定。本发明专利技术通过在海泡石表面负载磺酸基团，进而使海泡石表面阴离子化，海泡石之间受到相互排斥作用力，从而使纤维状的海泡石充分均匀分散在阳离子型水性聚氨酯乳液中，大幅提高海泡石的分散性能，进而提高涂料的吸湿和放湿性能。

A kind of water-based polyurethane coating for environmental protection and humidity control and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种环保调湿水性聚氨酯涂料及其制备方法
本专利技术涉及涂料
，尤其是涉及一种环保调湿水性聚氨酯涂料及其制备方法。
技术介绍
当今国家大力提倡节能减排、去产能、可持续发展，随着社会进步和建筑涂料行业的不断发展，建筑涂料以追求功能性、环保性和好的装饰性为目标，而人们则更加追求涂料的功能性和装饰性，在属于夏热冬冷气候性质的湖南等地区，夏季温度相对湿度大、温度高，使人有强烈的闷热感，冬季温度低，使人产生湿冷的感觉，因此需要采用有效的除湿技术来降低建筑室内环境的相对湿度，目前使用建筑涂料来进行调节湿度是一种有效、节能的除湿方法。空气湿度即为空气中水蒸气的含量，有研究表明当空气中湿度小于30％，人们常感到皮肤干燥、鼻腔不适甚至会引起过敏反应，当空气中湿度大于80％，人们会感到闷热潮湿，呼吸散热受阻，相对湿度为40％-60％时，空气中的病毒细菌含量最小，呼吸系统及过敏症的发生率液较低。因此，40％-60％的相对湿度适合人类生存。中国专利公开号CN103450752公开了一种防霉调湿涂料及其制备方法，包括苯乙烯-丙烯酸酯乳液、改性沸石份、海泡石粉、竹碳粉、纳米二氧化钛、滑石粉、丙二醇、分散液、十二碳醇酯、羟乙基纤维素、水；又如中国专利公开号CN104743972公开了一种室内用可调节湿度的无机干粉建筑涂料，其组分包括无机凝胶材料、可再分散胶粉、多孔吸附性功能填料和常规填料，其中多孔吸附性功能填料可以选沸石粉，上述方案中通过添加海泡石粉使涂料具有调湿性能，由于海泡石粉为无机材料，添加到有机涂料组分中容易发生团聚，影响海泡石的调湿效果。中国专利公开号CN104130649公开了一种含改性纳米氧化锌-滑石粉的抗菌防霉建筑涂料的制备方法，该涂料包括苯丙乳液、纳米氧化锌、分散剂、润滑剂、十二烷基苯磺酸钠和滑石粉，利用滑石粉的多孔结构赋予涂料具有吸湿功能，进一步使用铝酸酯偶联剂对滑石粉进行表面改性处理提高滑石粉在苯丙乳液中的分散性，目前遇到的难题是使用传统的对滑石粉表面偶联剂改性的方法，对提高滑石粉在有机树脂中的分散效果不佳，不能使滑石粉充分分散，影响其调湿性能。
技术实现思路
本专利技术是为了克服上述技术问题，提供一种环保调湿水性聚氨酯涂料，本专利技术制备得到的涂料中吸湿材料海泡石能够充分均匀分散在聚氨酯有机涂料中，从而提高涂料的调湿性能。本专利技术还提供了一种环保调湿水性聚氨酯涂料及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种环保调湿水性聚氨酯涂料，包括按重量份计的下述组分：阳离子型水性聚氨酯乳液60-70份，方解石粉20-30份，改性海泡石粉5-10份，硅烷偶联剂1-3份，消泡剂0.3-0.6份，分散剂0.5-1份，流平剂0.5-0.8份，纳米氧化锌0.3-0.6份，水20-30份。作为优选，所述阳离子型水性聚氨酯乳液的制备方法包括以下步骤：将聚酯多元醇进行真空脱水，向脱水后的聚酯多元醇中加入甲苯二异氰酸酯和三羟甲基丙烷，在80-88℃下反应1-3h，降温至35-40℃，加入N-甲基二乙醇胺丙酮溶液，在40-45℃下进行反应30-50min，将反应产物加入甲酸水溶液中，剪切乳化，减压蒸馏出丙酮，得阳离子型水性聚氨酯乳液。作为优选，所述改性海泡石粉的制备方法包括以下步骤：将硅烷偶联剂加入乙醇水溶液中搅拌溶解，加入盐酸溶液调节pH至5-6，在45-50℃下进行搅拌1-2h，得硅烷偶联剂溶液；将海泡石粉加入硅烷偶联剂溶液中，搅拌反应2-3h，经过离心分离、洗涤、干燥，得烷基化海泡石粉；将3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠加入去离子水中搅拌溶解，得3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠溶液，将烷基化海泡石粉加入3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠溶液中，然后加入四氯化锡，在70-90℃下进行反应3-5h，经过离心分离、洗涤、干燥，即得。作为优选，所述烷基化海泡石粉与3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠的质量比为1:1-3。作为优选，所述海泡石粉经过预处理的步骤：将纳米二氧化硅置于真空干燥箱中进行干燥，将干燥后的纳米二氧化硅加入乙醇水溶液中进行超声分散，得分散液；将硅烷偶联剂加入分散液中，调节体系pH至5-6，搅拌反应2-3h，经过抽滤、洗涤、干燥，得烷基化纳米二氧化硅；将烷基化纳米二氧化硅加入羧甲基壳聚糖水溶液中，然后加入三乙基苄基氯化铵，在80-95℃下进行反应3-5h，经过抽滤、洗涤、干燥，将干燥得到的产物加入六偏磷酸钠水溶液中进行交联反应，经过抽滤、洗涤、干燥，得壳聚糖包覆纳米二氧化硅颗粒；将壳聚糖包覆纳米二氧化硅颗粒加入去离子水中进行超声振荡分散得悬浮液，将海泡石粉加入悬浮液中，搅拌均匀，静置吸附5-8h，经过离心分离、洗涤、干燥，即得。作为优选，所述烷基化纳米二氧化硅与羧甲基壳聚糖的质量比为1:0.4-0.8。作为优选，所述海泡石粉与壳聚糖包覆纳米二氧化硅颗粒的质量比为1:0.1-0.2。一种环保调湿水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：1)向阳离子型水性聚氨酯乳液中加入方解石粉、硅烷偶联剂和分散剂，以800-900r/min转速搅拌混合30-50min，得预混料；2)向预混料中添加改性海泡石粉、消泡剂、流平剂、纳米氧化锌和水，以500-600r/min转速搅拌混合1-2h，即得。本专利技术以阳离子型水性聚氨酯为涂料的主要成分，起到粘合剂和成膜作用，相比其他有机溶剂涂料具有绿色环保，不会对人体健康造成影响。选用方解石粉充当聚氨酯涂料的填料，不仅能够节约生产成本，还对涂层的硬度具有增强效果。选用海泡石粉作为涂料的调湿成分，海泡石具有丰富的多孔结构，内部孔径多、比表面积大、吸附性能好，在一定条件下能够起到吸湿和放湿的作用，通过吸湿放湿来调节室内的湿度，相对空调等人工主动调湿的方法具有节能环保的优点。选用纳米氧化锌作为涂料的抗菌成分，在湿度相对大的环境中吸湿涂料表面容易滋生细菌，采用纳米氧化锌能够起到抑菌和杀菌的作用，延长涂料的使用寿命。本专利技术在聚氨酯涂料中通过添加调湿材料海泡石从而使涂料具有调湿性能，海泡石在涂料组分中的分散性对涂料的调湿性能有较大的影响作用，调湿材料在涂料中分散不均会造成调湿材料对空气中的水蒸气的吸附容量和吸附效率大幅下降，由于海泡石为无机材料，在有机树脂涂料中较难分散均匀，所以需要对海泡石进行表面改性处理，提高海泡石在有机树脂涂料中的分散性。现有技术中一般采用硅烷偶联剂对海泡石进行表面改性处理，提高海泡石与有机树脂涂料的相容性，进而提高其在涂料中的分散性能，但是由于海泡石为纤维状的无机材料，采用常规硅烷偶联剂表面改性处理并不能有效提升海泡石在涂料中的分散性能。本专利技术为解决此问题，采用阳离子型水性聚氨酯为涂料的主要成分，然后对调湿填料海泡石进行阴离子化表面处理：先使用环氧基硅烷偶联剂对海泡石表面进行接枝处理，使海泡石表面附带环氧基团，然后利用3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠上的羟基与海泡石表面的环氧基团发生开环反应，从而将3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠接枝到海泡石表面，使海泡石表面负载磺酸基团，进而使海泡石表面阴离子化，在静电作用下，海泡石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环保调湿水性聚氨酯涂料，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：/n阳离子型水性聚氨酯乳液60-70份，方解石粉20-30份，改性海泡石粉5-10份，硅烷偶联剂1-3份，消泡剂0.3-0.6份，分散剂0.5-1份，流平剂0.5-0.8份，纳米氧化锌0.3-0.6份，水20-30份。/n

【技术特征摘要】
1.一种环保调湿水性聚氨酯涂料，其特征在于，包括按重量份计的下述组分：
阳离子型水性聚氨酯乳液60-70份，方解石粉20-30份，改性海泡石粉5-10份，硅烷偶联剂1-3份，消泡剂0.3-0.6份，分散剂0.5-1份，流平剂0.5-0.8份，纳米氧化锌0.3-0.6份，水20-30份。


2.根据权利要求1所述的一种环保调湿水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述阳离子型水性聚氨酯乳液的制备方法包括以下步骤：
将聚酯多元醇进行真空脱水，向脱水后的聚酯多元醇中加入甲苯二异氰酸酯和三羟甲基丙烷，在80-88℃下反应1-3h，降温至35-40℃，加入N-甲基二乙醇胺的丙酮溶液，在40-45℃下进行反应30-50min，将反应产物加入甲酸水溶液中，剪切乳化，减压蒸馏出丙酮，得阳离子型水性聚氨酯乳液。


3.根据权利要求1所述的一种环保调湿水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述改性海泡石粉的制备方法包括以下步骤：
将硅烷偶联剂加入乙醇水溶液中搅拌溶解，加入盐酸溶液调节pH至5-6，在45-50℃下进行搅拌1-2h，得硅烷偶联剂溶液；将海泡石粉加入硅烷偶联剂溶液中，搅拌反应2-3h，经过离心分离、洗涤、干燥，得烷基化海泡石粉；将3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠加入去离子水中搅拌溶解，得3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠溶液，将烷基化海泡石粉加入3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠溶液中，然后加入四氯化锡，在70-90℃下进行反应3-5h，经过离心分离、洗涤、干燥，即得。


4.根据权利要求3所述的一种环保调湿水性聚氨酯涂料，其特征在于，所述烷基化海泡石粉与3-氯-2-羟基丙烷磺酸钠的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：董海强，
申请(专利权)人：董海强，
类型：发明
国别省市：河南;41