【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于聚氨酯涂料，具体涉及一种聚硅氮烷改性聚氨酯涂料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、聚氨酯涂料是聚氨酯复合材料的一个重要发展方向。由于聚氨酯涂料涂层具有高拉伸强度、体积收缩小、耐化学介质好、优异的粘结性、耐水性高和耐磨性好等特点，已被广泛应用在防腐涂料、电子涂料、汽车修补涂料和防水涂料等领域。
2、但是，聚氨酯涂料的疏水性不佳，限制了其在防腐、防水、抗涂鸦、抗覆冰等领域的应用。不断探索超疏水领域的研究表示，向聚氨酯材料中引入可降低材料的表面能的硅、氟元素可以有效改善聚氨酯涂料的疏水性。
3、中国专利技术专利cn111518255b公开了一种透明疏水含硅氟聚氨酯涂层及其制备方法，该技术在聚氨酯体系中引入氟硅改性，但由于是共聚反应含氟硅物质结合在聚氨酯体系中容易析出，造成疏水改性效果不能持久，且实际得到的涂料表面水接触角也仅为102°，疏水性能有待进一步提高。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的聚氨酯涂料疏水性不佳、疏水改性中氟硅添加量过多、改性剂与聚氨酯体系相容性不佳等不足，本专利技术提供了一种聚硅氮烷改性聚氨酯涂料及其制备方法与应用。
2、为了实现本专利技术目的，具体采用如下技术方案：
3、一种聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，原料包括以下组分：聚醚多元醇、二异氰酸酯、有机聚硅氮烷；
4、所述有机聚硅氮烷由[si-n]结构单元构成，具有如通式(i)所示的结构通式：
5、
6、其中，m、n为主链
7、本专利技术用同时具有低表面能的硅、氟元素的有机聚硅氮烷改性聚氨酯的涂料，通过聚硅氮烷自身具有的丰富胺基与-nco基团进行交联，将长链含氟基团及si-n长链引入聚氨酯体系中，通过这种改性方式显著改善了聚氨酯的疏水性，实现对聚氨酯涂料的疏水改性，且使该有机聚硅氮烷与聚氨酯涂料配方中的其他组分具有更好的相容性以保证涂层疏水效果的持久性，解决了聚氨酯体系与长链含氟化合物、硅烷体系的之间的不相容。
8、此外，本专利技术惊奇地发现，通过该有机聚硅氮烷改性还可以显著提高聚氨酯涂料的抗覆冰性能和力学性能，降低表干/实干时间。
9、作为优选，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二元醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、聚脲多元醇中的一种或多种；更优选的，所述聚醚多元醇的分子量为2000～4800，羟值为40～400mg koh/g；
10、所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种。
11、作为优选，所述原料还包括助剂和溶剂；所述助剂包括填料、增塑剂、消泡剂、催化剂、潜固化剂中的一种或多种，通过上述助剂的添加有助于进一步提高本专利技术聚氨酯涂料的综合性能。
12、作为优选，以重量份计，所述原料包括以下组分：聚醚多元醇20-50份、二异氰酸酯5-20份、有机聚硅氮烷1-20份、填料10-40份、增塑剂5-15份、消泡剂0.1-0.5份、催化剂0.05-0.5份、潜固化剂0.5-5份、溶剂5-20份。本专利技术在上述重量份复配基础上引入有机聚硅氮烷，综合性能更优。
13、进一步优选地，所述填料为二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙和云母粉中的一种或多种；
14、所述增塑剂为氯化石蜡、磷酸三丙酯、邻苯二甲酸二丁酯和烷基磺酸苯酯中的一种或多种；
15、所述消泡剂为氧化钙粉末和/或byk-141；
16、所述催化剂为二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡、二醋酸二丁基锡、脂肪胺类叔胺、芳香胺类叔胺、醇胺类叔胺中的一种或多种；
17、所述潜固化剂为噁唑烷型潜固化剂和/或醛亚胺型潜固化剂；更优选地，所述恶唑烷型潜固化剂为2-异丙基噁唑烷、2,2-二氢噁唑烷、2-异丙基-n-羟乙基-噁唑烷、2,2-二氢-n-羟乙基噁唑烷中的一种或几种；所述醛亚胺型潜固化剂为xy 401、alt-102、alt-403中的一种或多种；
18、所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、n,n二甲基甲酰胺、芳烃油、二甲苯中的一种或多种。所述溶剂中水分需<100ppm。
19、本专利技术还提供一种上述聚硅氮烷改性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：
20、(1)将聚醚多元醇、填料、增塑剂和消泡剂在高速分散机中进行分散，加入到反应釜中，将反应釜升温到100-110℃，搅拌条件下真空脱水2-3小时；
21、(2)将反应釜降温至70-75℃，向反应釜内充入惰性保护气体至常压，然后在惰性保护气体的保护下加入二异氰酸酯并恒温聚合反应6-9h；
22、(3)将反应釜降温至25-50℃，在惰性保护气体的保护下加入催化剂、潜固化剂和有机聚硅氮烷，恒温反应1-2h；
23、(4)将反应釜温度调节至25-35℃，在惰性保护气体的保护下加入溶剂进行稀释，出料得到聚硅氮烷改性聚氨酯涂料。
24、本专利技术通过控制各组分的混合方式和反应条件，有利于提高有机聚硅氮烷和聚氨酯体系的相容性，有利于提升聚硅氮烷改性聚氨酯涂料的存储稳定性，由该制备方法所得涂料制备的涂层疏水性、抗覆冰性和力学性能等性质表现更佳。
25、作为优选，步骤(1)中，在所述高速分散机中以900-1300r/min的转速分散0.5-1h。
26、作为优选，所述惰性保护气体为氮气或氩气。
27、本专利技术还提供上述聚硅氮烷改性聚氨酯涂料在防覆冰领域中的应用。本专利技术采用聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，使其不仅具有疏水特性，而且具有十分优异的防覆冰效果，相对于未改性的聚氨酯涂料，冰粘附力降低了60.4～77.0％。
28、相比现有技术，本专利技术提供的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料有以下优点和效果：
29、(1)本专利技术提供的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，采用同时具有低表面能的硅、氟元素的有机聚硅氮烷改性聚氨酯的涂料，通过聚硅氮烷自身具有的丰富胺基与-nco基团进行交联，将长链含氟基团及si-n长链引入聚氨酯体系中，通过这种改性方式解决了聚氨酯体系与长链含氟化合物、硅烷体系的之间的不相容，实现对聚氨酯涂料的疏水改性；
30、(2)本专利技术提供的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，与未经改性的聚氨酯涂料相比，水接触角、抗涂鸦性能、抗覆冰性能显著提升，固化后涂层表面平整无气泡，且涂料的力学性能和稳定性明显提高，表干/实干时间降低；
31、(3)本专利技术提供的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，通过制备过程中极大的避免水汽引入，减少了涂料生产时间，方便实施工业化大规模生产。
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1.一种聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，其特征在于，原料包括以下组分：聚醚多元醇、二异氰酸酯、有机聚硅氮烷；
2.根据权利要求1所述的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二元醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、聚脲多元醇中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述原料还包括助剂和溶剂；所述助剂包括填料、增塑剂、消泡剂、催化剂、潜固化剂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，其特征在于，以重量份计，所述原料包括以下组分：聚醚多元醇20-50份、二异氰酸酯5-20份、有机聚硅氮烷1-20份、填料10-40份、增塑剂5-15份、消泡剂0.1-0.5份、催化剂0.05-0.5份、潜固化剂0.5-5份、溶剂5-20份。
5.根据权利要求4所述的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述填料为二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙和云母粉中的一种或多种；
6.根据权利要求5所述的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述恶唑烷型潜固化剂为2-异丙基噁唑烷、
7.权利要求1～6任一项所述聚硅氮烷改性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述高速分散机中以900-1300r/min的转速分散0.5-1h。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述惰性保护气体为氮气或氩气。
10.权利要求1～6任一项所述聚硅氮烷改性聚氨酯涂料或权利要求7～9任一项所述制备方法制备所得聚硅氮烷改性聚氨酯涂料在防覆冰领域中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，其特征在于，原料包括以下组分：聚醚多元醇、二异氰酸酯、有机聚硅氮烷；
2.根据权利要求1所述的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯二元醇、聚四氢呋喃二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、聚脲多元醇中的一种或多种；
3.根据权利要求1所述的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，其特征在于，所述原料还包括助剂和溶剂；所述助剂包括填料、增塑剂、消泡剂、催化剂、潜固化剂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的聚硅氮烷改性聚氨酯涂料，其特征在于，以重量份计，所述原料包括以下组分：聚醚多元醇20-50份、二异氰酸酯5-20份、有机聚硅氮烷1-20份、填料10-40份、增塑剂5-15份、消泡剂0.1-0.5份、催化剂0.05-0.5份、潜固化剂0.5-5份、溶剂5-20份。
5.根据权利要求4所述的聚硅氮烷...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙强，张龙龙，吴小锋，商轶，顾秀杰，李献强，张浩，王坤，肖志远，武国号，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一八研究所，
类型：发明
国别省市：
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