水性双组份聚氨酯橡胶涂料及其制备与应用制造技术

本发明专利技术提供了一种水性双组份聚氨酯橡胶涂料及其制备与应用，包括甲组分和乙组分，其中，甲组分由改性水性聚氨酯分散体和滑爽剂组成，乙组分为交联固化剂；按重量份计，甲组分占６１～９５重量份，乙组分占３～１０重量份，甲组分中各组分的配比为：改性水性聚氨酯分散体６０～８０重量份，滑爽剂１～１５重量份。该涂料具有极强的粘附性、滑爽性、耐磨性，对ＥＰＤＭ及ＰＶＣ橡胶基材有优异的粘附力、耐水性、耐低高温性及柔韧性，可应用于ＥＰＤＭ、ＴＰＶ、ＰＶＣ、ＴＰＥ等橡胶制品材料的涂装，涂料经喷涂后２～４天内测试磨耗次数超过２００００次。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水性双组份聚氨酯橡胶涂料，该涂料可应用于EP匿、TPV、PVC、TPE 等橡胶制品材料的涂装。
技术介绍
目前在国内生产的EP匿和橡塑制品的企业均采用进口涂料(日本、美国、新加坡 等)，且80%的进口涂料为溶剂型的产品，含有大量的VOC(volatile organic compounds 挥发性有机化合物)如甲苯、二甲苯、甲醛、丙二醇等，排放到空气中直接对人体造成伤害 并严重污染大气层，而操作工人长期处在有机溶剂的蒸汽中，极易产生职业病给社会和家 庭造成极大的危害和负担，给工厂造成很大的善后成本。此外，由于现在企业对节能减排的 重视，都在积极的改造，由以前的离线喷涂改为现在的在线喷涂。在线喷涂多采用在高温下 使用电加热，存在着易燃易爆危险。而溶剂型的产品是危险品，并不适合现在的在线喷涂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水性双组份聚氨酯橡胶涂料，该涂料不含挥发性有机溶 剂，可用于EPDM、 TPV、 PVC、 TPE等橡胶制品材料的涂装。 本专利技术一方面，提供了一种水性双组份聚氨酯橡胶涂料，包括甲组分和乙组分，其 中，甲组分由改性水性聚氨酯分散体和滑爽剂组成，乙组分为交联固化剂；按重量份计，甲 组分占61 95重量份，乙组分占3 10重量份，甲组分中各组分的配比为改性水性聚氨 酯分散体60 80重量份，滑爽剂1 15重量份。 上述水性双组份聚氨酯橡胶涂料中，所述甲组分的制备方法为按所述重量份配 比，将滑爽剂加入改性水性聚氨酯分散体中混合，搅拌均匀即可。所述的甲组分和乙组分可 以分开存放，也可以将甲乙两组分混合存放。 较佳地，所述水性双组份聚氨酯橡胶涂料中，按重量份计，甲组分占61 95重量 份，乙组分占5 IO重量份。 本专利技术的水性双组份聚氨酯橡胶涂料中，所述的改性水性聚氨酯分散体由羟烷 基封端的聚硅氧烷改性水性聚氨酯分散体获得，所得改性水性聚氨酯分散体的分子量为5 万 10万、聚合度为20 25。 较佳地，所述改性水性聚氨酯分散体为水性脂肪族聚氨酯分散体或水性芳香族聚 氨酯分散体，最优选为水性脂肪族聚氨酯分散体。 聚氨酯水分散液(即所述的水性聚氨酯分散体)(PUD)胶膜的耐热和耐水性差。针 对PUD胶膜目前存在的耐热、耐水性能的不足，大多采用有机硅对其进行改性。有机硅是一 类分子结构特殊的化合物，既含有机基团，又含无机Si-0结构，集有机物与无机物功能于 一体，有利于有机和无机化合物偶联，其特性有①较低玻璃化转变温度(Tg)约-123t:，耐 低温；②由于分子中Si-0结构键能很强，约451kJ/mol，故具有优异的热稳定性、抗氧化稳 定性，耐燃、耐高温、耐紫外光(UV)、耐候性；③因其分子间吸引力低，即使低温下分子也柔4韧；④耐冲击性优异；⑤回弹性、塑性良好；⑥介电性优异；⑦氧气渗透性高；⑧无毒，生物 相容性突出；⑨表面能低，较易迁移到聚合物表面，赋予良好的防水性和表面防污性；⑩分 子链间作用力较小，因而力学性能不够理想，与基材的黏附性也较差。若将有机硅组份引入 PUD树脂分子中，形成杂化物硅氧烷改性聚氨酯水分散液，可获得物理性能与力学性能互补 的材料。这些材料集这两类化合物之长，既无损PU固有特性，又具有低Tg和低表面能，提 高了热稳定性、阻燃性、光化学稳定性和耐水性，且对生理健康无碍。 与纯PUD相比，改性PUD的最大特点是耐水性和耐温性得到大幅提升。后者胶膜 的表面水接触角也比前者有较大增加，表明材料的疏水性即耐水性提高。另经光电子能谱 仪(ESCA)检测数据显示，改性聚氨酯水分散液的10nm厚膜表面硅原子的含量远大于理论 计算值，说明改性聚氨酯水分散液链上的硅氧烷链段明显向表面富集，硅的表面取向更甚。 微观检测结果进一步证明杂化物耐水性得以提高的缘由。富集于分散液表面的硅氧烷基团在一定条件下水解生成硅醇，后者縮合形成-si-o-si-交联结构，增强胶膜表层的致密度。这就是杂化物得以提高耐热性的缘由。 总之，改性后的PUD的耐温性、耐水性和低温柔韧性优于纯PUD，而机械强度和耐 磨性优于有机硅。但是由于有机硅和PUD树脂的溶解度参数相差太大，存在两树脂相容性 较差，体系处于两相严重分离的缺陷。这也是导致市面的大部分的有机硅改良的PUD保存 期短，容易分层的原因。 为了克服上述难点，专利技术人经过大量的研究工作，最终采用了羟烷基封端的聚硅 氧烷改性法，同时引入表面活性剂在PUD树脂中引入有机硅低聚物，扩链剂为主要原料， 制备了阴离子有机硅共聚改性聚氨酯乳液PU-Si。 本专利技术中所述的羟烷基封端的聚硅氧烷改性方法包括以下步骤 1)在氮气保护下，于-5 15°C向密闭反应器中加入聚氧化丙烯二醇和水分散型 聚异氰酸酯，混合均匀；所述水分散型聚异氰酸酯的加入量为所述聚氧化丙烯二醇重量的 7 23% ; 2)在高速分散搅拌的条件下，滴加偶联剂a ， "-二羟丙基聚硅氧烷，混合完毕后 加入扩链剂1，4-丁二醇混合均匀；所述a ， "-二羟丙基聚硅氧烷的加入量为所述聚氧化 丙烯二醇重量的22 28% ;l，4-丁二醇的加入量为聚氧化丙稀二醇重量的15 20% ; 3)补加所述的水分散型聚异氰酸酯，使体系中-NC0基团的摩尔量与-0H基团的摩 尔量之比为2. 5 : 1 ; 4)升温至85 9(TC反应3 5小时后，加入表面活性剂混合均匀；即得有机硅共 聚改性聚氨酯乳液PU-Si。 上述改性方法中，所述-NCO基团为水分散型聚异氰酸酯中所含的-NCO基团，所 述-0H基团为聚氧化丙烯二醇，l，4-丁二醇，a， "-二羟丙基聚硅氧烷所含的-OH基团。 上述改性方法中，所述水分散型聚异氰酸酯的分子式如下 5<formula>formula see original document page 6</formula> 其中R为亲水基团，如选自-CHWH基团。上述改性方法中，所述的偶联剂a， "-二羟丙基聚硅氧烷，其分子式如下<formula>formula see original document page 6</formula> 其中，x二40 70。 该偶联剂在涂料体系中大大的强化了 EP匿(三元乙丙橡胶)等底材与涂层的附着 力，且有很高的湿态强度、很强的粘结力性，并与乳液有很好的交联性。对涂层的各项指标 有着很强的促进作用。 上述改性方法中，所述表面活性剂选自N-酰基烷基牛磺酸盐类、醇醚硫酸盐、 Span(司盘)-20或聚氧乙烯胺中的一种或两种以上的组合。所述N-酰基烷基牛磺酸盐如 N-酰基甲基牛磺酸钠，它是一种安全性较高的阴离子表面活性剂，具有优良的水溶性、耐硬 水性、耐碱性和稳定性。所述醇醚硫酸盐如醇醚硫酸钠，它具有良好的水溶性。Span(司 盘)-20则稳定性良好。所述表面活性剂的添加量占所述有机硅共聚改性聚氨酯乳液重量 的3% 10%。 较佳地，所述表面活性剂为N-酰基甲基牛磺酸钠、醇醚硫酸钠和Span(司盘)_20 的组合。其中，N-酰基甲基牛磺酸钠、醇醚硫酸钠和Span-20的重量比为1 :3:2。 上述改性法中形成的是Si-C-0键，其耐水解性好，PUD稳定性大大提高。合成产物 乳液稳定性好，硅氧烷链段可在乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性双组份聚氨酯橡胶涂料，包括甲组分和乙组分，其中，甲组分由改性水性聚氨酯分散体和滑爽剂组成，乙组分为交联固化剂；按重量份计，甲组分占６１～９５重量份，乙组分占３～１０重量份，甲组分中各组分的配比为：改性水性聚氨酯分散体６０～８０重量份，滑爽剂１～１５重量份。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：华道良，孔卫东，
申请(专利权)人：上海集宝材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]