本发明公开了一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料，包括改性的硅橡胶微球、高分子量多元醇、二异氰酸酯、催化剂、聚乙二醇、含羟基亲水单体、溶剂、有机胺、去离子水；制备步骤：将高分子量多元醇在60～100℃下真空脱水，在氮气保护下加入二异氰酸酯、催化剂，50～95℃保温反应3～4小时；再加入聚乙二醇、含羟基的亲水性单体、溶剂，在50～90℃温度下保温反应2～4小时，制成聚氨酯预聚体；将预聚体冷却到40～60℃，在含有有机胺的去离子水中搅拌分散均匀得到分散体，将改性的硅橡胶微球加入到分散体中进行扩链反应，得到水性
(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114752294 A (43)申请公布日 2022.07.15 (21)申请号 1.X (22)申请日 2022.04.06 (71)申请人 浙江优尼科新材料有限公司 地址 323000 浙江省丽水市莲都区南明山 街道水阁工业区绿谷大道332号 (72)发明人 徐立强尹菊 (74)专利代理机构 浙江亿创果专利代理有限公 司 33339 专利代理师 陈晓宇 (51)Int.Cl. C09D 175/08 (2006.01) C09D 175/06 (2006.01) C08G 18/48 (2006.01) C08G 18/12 (2006.01) C08G 18/61 (2006.01) 权利要求书1页 说明书4页 (54)发明名称 一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料 (57)摘要 本发明公开了一种耐磨高弹性的聚氨酯涂 料，包括改性的硅橡胶微球、高分子量多元醇、二 异氰酸酯、催化剂、聚乙二醇、含羟基亲水单体、 溶剂、有机胺、去离子水；制备步骤：将高分子量 多元醇在60～100℃下真空脱水，在氮气保护下 加入二异氰酸酯、催化剂，50～95℃保温反应3～ 4小时；再加入聚乙二醇、含羟基的亲水性单体、 溶剂，在50～90℃温度下保温反应2～4小时，制 成聚氨酯预聚体；将预聚体冷却到40～60℃，在 含有有机胺的去离子水中搅拌分散均匀得到分 散体，将改性的硅橡胶微球加入到分散体中进行 扩链反应，得到水性聚氨酯乳液。本发明得到的 A 涂料具有高弹性、高耐磨性能、高粘结力，低温下 4 不发脆、不开裂等优势。 9 2 2 5 7 4 1 1 N C CN 114752294 A 权利要求书 1/1页 1.一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料，其特征是：所述聚氨酯涂料包括改性的硅橡胶微 球、高分子量多元醇、二异氰酸酯、催化剂、聚乙二醇、含羟基亲水单体、溶剂、有机胺、去离 子水；所述聚氨酯涂料的制备包括以下步骤： S1、将高分子量多元醇在60～100℃下真空脱水，在氮气保护下加入二异氰酸酯、催化 剂，50～95℃保温反应3～4小时； S2、再加入聚乙二醇、含羟基的亲水性单体、溶剂，在50～90℃温度下保温反应2～4小 时，制成含有亲水基团的异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体； S3、将S2制成的所述聚氨酯预聚体冷却到40～60℃，在含有有机胺的去离子水中搅拌 分散均匀得到分散体，并将改性的硅橡胶微球作为扩链剂加入到分散体中进行扩链反应， 得到水性聚氨酯乳液。 2.如权利要求1所述的一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料，其特征是：所述聚氨酯涂料 中，各组分的用量按质量百分比为，高分子量多元醇5～20％、二异氰酸酯5～15％、聚乙二 醇2～8％、含羟基的亲水性单体1～3％、改性的硅橡胶微球0.5～5％、催化剂0.1～0.5％、 有机溶剂2～5％、有机胺0.75～2.5％、去离子水50～70％。 3.如权利要求1所述的一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料，其特征是：所述高分子量多元 醇的分子量为1000～5000；所述高分子量多元醇为聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元 醇中的一种或几种混合物。 4.如权利要求1所述的一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料，其特征是：所述改性的硅橡胶 微球的制备方法如下，将100质量份表面环氧功能性有机硅弹性体粉末，加入有机溶剂分 散，加入1 10质量份多羟基小分子功能单体，加热至50 100℃反应1 4小时，过滤、真空干燥~ ~ ~ 得到改性的硅橡胶微球。 5.如权利要求4所述的一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料，其特征是：所述表面环氧功能 性有机硅弹性体粉末可以为DOWSIL™EP‑2601、DOWSIL™EP‑5500、DOWSIL™EP‑5518中的一 种或几种混合物；所述多羟基小分子功能单体为多巴胺；所述有机溶剂为甲苯、乙酸乙酯。 6.如权利要求1所述的一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料，其特征是：所述二异氰酸酯为 己二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的一种或几种混合物；所述含羟基 的亲水性单体为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸；所述催化剂为双二甲氨基乙基醚、二月桂 酸二丁基锡、三嗪类三聚催化剂中的一种；所述有机胺为三乙胺、正丙胺；所述溶剂为丙酮、 甲乙酮、N，N‑甲基吡咯烷酮、N，N‑乙基吡咯烷酮中的一种或几种。 7.如权利要求1所述的一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料，其特征是：所述步骤S3制得的 水性聚氨酯乳液中还能加入其他助剂制成聚氨酯涂料；所述其他助剂包括pH调节剂、消 泡剂、流平剂、增稠剂、填料、成膜剂、防腐剂中的一种或几种。 2 2 CN 114752294 A 说明书 1/4页 一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料 技术领域 [0001] 本发明涉及涂料技术领域，具体而言涉及一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料。 背景技术 [0002] 弹性涂料在一定温度范围内保持比较高的弹性、韧性和伸长率，涂布在基层表面，能 有效覆盖裂缝，随保温系统的热胀冷缩相应变化，具有非常好的防裂和抗渗透性。传统弹性内 外墙涂料所用的树脂均为丙烯酸树脂，这种树脂热粘冷脆，夏季高温时，表面回粘严重容易 沾污空气中的灰尘，影响涂层的美观；而冬季时则容易变脆，影响涂膜的伸长率和弹性，甚 至导致开裂。 [0003] 贻贝类生物因其在潮湿且构造复杂的各种表面展现出的广谱粘附性而备受生物 化学和材料学家的关注。通过化学分析，贻贝类生物丝足分泌的粘附蛋白中的含有大量的 3,4‑二羟基酚结构。这种邻苯二酚结构可以和基材表面的羟基形成强氢键，和金属生成络 合物，氧化成醌后能够与很多基团形成共价键。 发明内容 [0004] 针对现存技术的不足，本发明的目的是，通过引入改性的硅橡胶微球作为扩链 剂，制备得到一种具有高弹性、高耐磨性能、高粘结力，低温下不发脆、不开裂的聚氨酯涂 料。 [0005] 本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种耐磨高弹性的聚氨酯涂料，所述 聚氨酯涂料包括改性的硅橡胶微球、高分子量多元醇、二异氰酸酯、催化剂、聚乙二醇、含羟 基亲水单体、溶剂、有机胺、去离子水；所述聚氨酯涂料的制备包括以下步骤： [0006] S1、将高分子量多元醇在60～100℃下真空脱水，在氮气保护下加入二异氰酸酯、 催化剂，50～95℃保温反应3～4小时； [0007] S2、再加入聚乙二醇、含羟基的亲水性单体、溶剂，在50～90℃温度下保温反应2～ 4小时，制成含有亲水基团的异氰酸酯端基的聚氨酯预聚体； [0008] S3、将S2制成的所述聚氨酯预聚体冷却到40～60℃，在含有有机胺的去离子水中 搅拌分散均匀得到分散体，并将改性的硅橡胶微球作为扩链剂加入到分散体中进行扩链反 应，得到水性聚氨酯乳液。 [0009] 进一步地，所述聚氨酯涂料中，各组分的用量按质量百分比为，高分子量多元醇5 ～20％、二异氰酸酯5～15％、聚乙二醇2～8％、含羟基的亲水性单体1～3％、改性的硅橡胶 微球0.5～5％、催化剂0.1～0.5％、有机溶剂2～5％、有机胺0.75～2.5％、去离子水50～ 70％。 [0010] 进一步地，所述高分子量多元醇的分子量为1000～5000；所述高分子量多元醇为 聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇中的一种或几种混合物。 [0011] 进一步地，所述改性的硅橡胶微球的制备方法如下，将100质量份表面环氧功能性 有机硅弹性体粉末，加入有机溶剂分散，加入1～10质量份多羟基小分子功能单体，加热至 3 3 CN 114752294 A 说明书 2/4页 50～100℃反应1～4小时，过滤、真空干燥得到改性的硅橡胶微球。 [0012] TM 进一步地，所述表面环氧功能性有机硅弹性体粉末可以为DOWSIL EP‑2601、 TM TM DOWSIL EP‑5500、DOWSIL EP‑5518中的一种或几种混合物；所述多羟基小分子功能单体为 多巴胺；所述有机溶剂为甲苯、乙酸乙酯。 [0013] 进一步地，所述二异氰酸酯为己二异氰酸酯、异弗尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸 酯中的一种或几种混合物；所述含羟基的亲水性单体为二羟甲基丙酸或二羟甲基丁酸；所 述催化剂为双二甲氨基乙基醚、二月桂酸二丁基锡、三嗪类三聚催化剂中的一种；所述有机 胺为三乙胺、正丙胺；所述溶剂为丙酮、甲乙酮、N，N‑甲基吡咯烷酮、N，N‑乙基吡咯烷酮中的 一种或几种。 [0014] 进一步地，所述步骤S3制得的水性聚氨酯乳液中还能加入其他助剂制成聚氨酯 涂料；所述其他助剂包括pH调节剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、填料、成膜剂、防腐剂中的一种 或几种。 [0015] 本发明的有益效果是：与现存技术相比，本发明提供的一种耐磨高弹性的聚氨酯 涂料具有以下优势： [0016] 1)改性的硅橡胶微球作为扩链剂加入到聚氨酯涂料中，将有机硅弹性体与聚氨酯 进行结合，提升了聚氨酯涂料的弹性以及耐磨性能； [0017] 2)改性的硅橡胶微球在改性过程中将多巴胺引入聚氨酯涂料中，一方面使得硅橡 胶微球表面含有大量的氨基和羟基起到扩链剂的作用，另一方面提升了涂层与界面的粘结 力，提高了涂层的剥离力； [0018] 3)硅橡胶具有优越的低温性能，在较低的温度下还能够保持良好的弹性，使得弹 性聚氨酯涂料在低温下仍然拥有非常良好的弹性，不发脆、不开裂。 具体实施方式 [0019] 下面通过具体实施例来进一步说明本发明。但这些实例仅用于说明本发明而不用 于限制本发明的范围。 [0020] 实施例1 [0021] 1、制备改性的硅橡胶微球： [0022] TM 将1kg DOWSIL EP‑2601加入甲苯中分散搅拌，加入50g多巴胺，加热至80℃搅拌反 应4小时，离心过滤，真空干燥，得到白色弹性粉末，即为改性的硅橡胶微球。 [0023] 2、弹性聚氨酯涂料制备： [0024] 将160g聚己内酯2000在90℃下真空脱水，降至室温，氮气保护下加入110g异氟尔 酮二异氰酸酯和催化剂，升温至90℃，保温反应3h。降温至50℃，引入17.2g二羟甲基丙酸、 31g聚乙二醇400和少量丙酮，在85℃保温反应2.5h，得到聚氨酯预聚体。降温至50℃，缓慢 滴加三乙胺中和，加入去离子水，快速剪切搅拌，加入10g上述步骤(1)制备的改性的硅橡胶 微球，得到弹性水性聚氨酯乳液。在弹性水性聚氨酯乳液中加入消泡剂，将搅拌速度调至 4000～6000r/min，保持搅拌1h，物料混合均匀后，将搅拌速度降至300～600r/min，依次向 反应器中加入成膜剂、流平剂、增稠剂，搅拌0.5h，得到弹性聚氨酯涂料。 [0025] 实施例2 [0026] 1、制备改性的硅橡胶微球： 4 4 CN 114752294 A 说明书 3/4页 [0027] TM 将1kg DOWSIL EP‑5500加入乙酸乙酯中分散搅拌，加入10g多巴胺，加热至80℃搅 拌反应4小时，离心过滤，真空干燥，得到白色弹性粉末，即为改性的硅橡胶微球。 [0028] 2、弹性聚氨酯涂料制备： [0029] 将160g聚四氢呋喃3000在90℃下真空脱水，降至室温，氮气保护下加入90g异氟尔 酮二异氰酸酯和催化剂，升温至90℃，保温反应3h。降温至50℃，引入14g二羟甲基丙酸、25g 聚乙二醇400和少量丙酮，在85℃保温反应2.5h，得到聚氨酯预聚体。降温至50℃，缓慢滴加 三乙胺中和，加入去离子水，快速剪切搅拌，加入20g上述步骤(1)制备的改性的硅橡胶微 球，得到弹性水性聚氨酯乳液。 [0030] 实施例3 [0031] 1、制备改性的硅橡胶微球： [0032] TM 将1kg DOWSIL EP‑2601加入甲苯中分散搅拌，加入50g多巴胺，加热至80℃搅拌反 应4小时，离心过滤，真空干燥，得到白色弹性粉末，即为改性的硅橡胶微球。 [0033] 2、弹性聚氨酯涂料制备： [0034] 将82g聚酯多元醇、82g聚四氢呋喃在80℃下真空脱水，降至室温，氮气保护下加入 88g甲苯二异氰酸酯(TDI)和催化剂，升温至60～90℃，保温反应3h。降温至50℃，引入18g二 羟甲基丙酸、25g聚乙二醇1000和少量N,N‑甲基吡咯烷酮，在90℃保温反应3h，得到聚氨酯 预聚体。降温至50℃，缓慢滴加三乙胺中和，加入去离子水，快速剪切搅拌，加入20g上述步 骤(1)制备的改性的硅橡胶微球，得到弹性水性聚氨酯乳液。 [0035] 对比例1 [0036] 将160g聚己内酯2000在90℃下真空脱水，降至室温，氮气保护下加入110g异氟尔 酮二异氰酸酯和催化剂，升温至90℃，保温反应3h。降温至50℃，引入17.2g二羟甲基丙酸、 31g聚乙二醇400和少量丙酮，在90℃下保温反应2.5h，得到聚氨酯预聚体。降温至50℃，缓 慢滴加三乙胺中和，加入去离子水，快速剪切搅拌，加入3g小分子扩链剂己二胺，得到弹性 水性聚氨酯乳液。弹性水性聚氨酯乳液中加入消泡剂，将搅拌速度调至4000～6000r/min， 保持搅拌1h，物料混合均匀后，将搅拌速度降至300～600r/min，依次向反应器中加入成膜 剂、流平剂、增稠剂，搅拌0.5h，得到弹性聚氨酯涂料。 [0037] 表1实施例1～3和对比例1中得到的聚氨酯涂料的性能测试结果。 [0038] [0039] 综上所述，使用改性的硅橡胶弹性体制备的聚氨酯涂料具有高的强度及断链伸长 5 5 CN 114752294 A 说明书 4/4页 率，尤其是低温下的断裂伸长率明显提升，能够制备高弹性的涂料。同时，改性的硅橡胶弹 性体由于具有多官能团，提升聚合物的内聚力，提升涂料的剥离强度。 [0040] 以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通 技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还能做出各种变化和变型，因此所有 等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。 6 6
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