本发明涉及聚氨酯涂料
技术领域：
，特别是涉及一种有机无机杂化耐磨涂料及其制备方法。
背景技术：
：提高涂料的耐磨性能可通过多种渠道实现，第一种为使用纯无机涂层作为涂料，即为无机瓷膜涂料，其涂层的原子结构与玻璃类似，其主要成分为二氧化硅，其是通过高材料硬度以及较强的原子键能和共价键能以实现涂层的耐磨性能；另外一种为采用聚碳酸酯改性耐磨涂料，该涂料为通过使用线性聚碳酸酯改性树脂体系的拉伸和收缩来减弱或消除外界所施加的摩擦力，以提高涂层的耐磨性能。但是上述两种涂层均存在较为明显的涂层缺点，无机瓷膜涂料的硬度通常会＞7h，最高能达到9h，但其缺点涂层抗冲击性能差，厚涂超过30微米容易开裂；而聚碳酸酯改性耐磨涂料其由于本身的线下结构决定其耐冲击性能比较好，涂层厚涂不开裂，但其硬度比较差，通常硬度＜hb的缺陷；这两种涂料的缺点大大限制了其使用的范围。技术实现要素：基于此，本发明的目的在于，提供一种有机无机杂化耐磨涂料，其具有硬度高、耐磨性能好且耐冲击性能好、厚涂不易开裂的优点。一种有机无机杂化耐磨涂料，其包括以下重量份数计的原料：纳米硅溶胶30-40份、硅烷偶联剂20-30份、有机酸1-2份、含羟基硅油1-2份、聚碳酸酯改性聚酯5-10份、纳米填料5-10份；所述聚碳酸酯改性聚酯为聚碳酸酯与聚酯树脂单体组合物热反应所得，所述聚酯树脂单体组合物包括羧基单体和羟基单体。本发明所提供的有机无机杂化耐磨涂料，其通过利用硅烷偶联剂在有机酸作用下水解并对碱性纳米硅溶胶进行表面接枝改性，并进一步与聚碳酸酯改性聚酯进行有机无机杂化，制得耐磨涂料，其综合了有机聚合物和无机材料的优良特性，在具有良好的力学性能及硬度的同时耐磨性能及耐冲击性能良好，涂层厚涂不开裂；另外结合聚碳酸酯热嫁接改性聚酯所形成的具有韧性和弹性的化学键，其能够通过体系的拉伸及收缩来减弱或消除外界施加的摩擦力，进一步提高了所制得涂料的耐磨性及耐冲击性，有效扩大了耐磨涂料的使用范围。进一步地，所述羧基单体选自间苯二甲酸、四氢苯酐、六氢苯酐、己二酸中的一种或几种；所述羟基单体选自三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、新戊二醇、甲基丙二醇、1，6-己二醇中的一种或几种。进一步地，所述纳米硅溶胶为固含量为25-40％的纳米二氧化硅水溶胶，所述纳米二氧化硅粒径范围为5-30nm。进一步地，所述纳米硅溶胶的ph范围为8-11。纳米硅溶胶的固含量、ph范围以及纳米二氧化硅粒径范围的调整使杂化后的涂料同时具有较好的耐磨性和硬度。进一步地，所述硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷，其可水解，与无机物表面有较好的反应性。进一步地，所述有机酸为甲酸或乙酸，用以促进水解。进一步地，所述纳米填料为纳米氧化铝、纳米氧化锆、碳化硅中的一种或多种。进一步地，所述纳米填料的粒径为小于5μm，耐磨性能良好。另外，本发明还提供了一种有机无机杂化耐磨涂料的制备方法，其包括以下具体操作步骤：s1、按照权利要求1所述配方量称取原料，将纳米硅溶胶、硅烷偶联剂、有机酸、含羟基硅油依次加入反应釜中，在300-500rpm转速条件下升温至40-50℃，并保温分散；s2、在400-600rpm转速条件下，往步骤s1中所得混合物中边分散边加入聚碳酸酯改性聚酯，升温至70-80℃后在800-1200rpm转速条件下保温分散；s3、降温至25-35℃，并边分散边加入纳米填料，并在1000-1500rpm转速条件下分散；s4、将步骤s3所得混合物过滤即得所述有机无机杂化耐磨涂料。进一步地，步骤s1中保温分散时间为3-4h；步骤s2中保温分散时间为1.5-2h；步骤s3中分散时间为20-30min；步骤s4中使用15-25μm滤袋进行过滤，滤去大颗粒物，以确保涂料各组分分散均匀。本发明所提供的有机无机杂化耐磨涂料，其通过利用硅烷偶联剂在有机酸作用下水解并对碱性纳米硅溶胶进行表面接枝改性，进一步与聚碳酸酯改性聚酯进行有机无机杂化，并添加了纳米氧化铝、纳米氧化锆、碳化硅的纳米填料，综合了有机聚合物和无机材料的优良特性，在具有良好的力学性能及硬度的同时耐磨性能及耐冲击性能良好，涂层厚涂不开裂；另外结合聚碳酸酯热嫁接改性聚酯所形成的具有韧性和弹性的化学键，其能够通过体系的拉伸及收缩来减弱或消除外界施加的摩擦力，进一步提高了所制得涂料的耐磨性及耐冲击性，有效扩大了耐磨涂料的使用范围。所述有机无机杂化耐磨涂料制备方法操作简单，工艺合理，制备所需温度低且对设备要求低，生产成本低。具体实施方式实施例1本实施例一种有机无机杂化耐磨涂料，其包括以下重量份数计的原料：纳米硅溶胶30份、硅烷偶联剂20份、有机酸1份、含羟基硅油1份、聚碳酸酯改性聚酯5份、纳米填料5份。其中所述纳米硅溶胶为固含量为25％的纳米二氧化硅水溶胶，其ph＝8；所述纳米二氧化硅的粒径为5nm。所述硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷；所述有机酸为甲酸；所述纳米填料为粒径小于5μm的纳米氧化铝颗粒。所述聚碳酸酯改性聚酯为聚碳酸酯、间苯二甲酸与三羟甲基丙烷热反应所得。实施例2本实施例提供一种有机无机杂化耐磨涂料，其包括以下重量份数计的原料：纳米硅溶胶40份、硅烷偶联剂30份、有机酸2份、含羟基硅油2份、聚碳酸酯改性聚酯10份、纳米填料10份。其中所述纳米硅溶胶为固含量为30％的纳米二氧化硅水溶胶，其ph＝10；所述纳米二氧化硅的粒径为15nm。所述硅烷偶联剂为甲基三乙氧基硅烷；所述有机酸为乙酸；所述纳米填料为粒径小于5μm的纳米氧化锆颗粒。所述聚碳酸酯改性聚酯为聚碳酸酯、四氢苯酐、三羟甲基乙烷与1，6-己二醇热反应所得。实施例3本实施例提供一种有机无机杂化耐磨涂料，其包括以下重量份数计的原料：纳米硅溶胶35份、硅烷偶联剂25份、有机酸1.5份、含羟基硅油1.5份、聚碳酸酯改性聚酯8份、纳米填料8份。其中所述纳米硅溶胶为固含量为45％的纳米二氧化硅水溶胶，其ph＝11；所述纳米二氧化硅的粒径为30nm。所述硅烷偶联剂为甲基三乙氧基硅烷；所述有机酸为甲酸；所述纳米填料为粒径小于5μm的纳米碳化硅颗粒。所述聚碳酸酯改性聚酯为聚碳酸酯、六氢苯酐、己二酸与甲基丙二醇热反应所得。实施例4本实施例提供一种有机无机杂化耐磨涂料的制备方法，其特征在于，包括以下具体操作步骤：s1、按照权利要求1所述配方量称取原料，将纳米硅溶胶、硅烷偶联剂、有机酸、含羟基硅油依次加入反应釜中，在300-500rpm转速条件下升温至40-50℃，并保温分散3-4h；s2、在400-600rpm转速条件下，往步骤s1中所得混合物中边分散边加入聚碳酸酯改性聚酯，升温至70-80℃后在800-1200rpm转速条件下保温分散1.5-2h；s3、降温至25-35℃，并边分散边加入纳米填料，并在1000-1500rpm转速条件下分散20-30min；s4、使用15-25μm滤袋对步骤s3所得混合物进行过滤即得所述有机无机杂化耐磨涂料。实施例5对以上制得的有机无机杂化耐磨涂料进行性能测试，测试结果如表一所示：性能对比无机瓷膜涂料聚碳酸酯改性耐磨涂料有机无机杂化耐磨涂料耐磨性＞15000次＞10000次＞15000耐磨耗性涂膜失重率＞2％涂层失重率＜1％涂层失重率＜1.2％硬度＞8hb3h耐冲击0＞50＞20由测试结果可得，本发明所提供的有机无机杂化耐磨涂料，其耐磨性能及耐磨耗性能好，硬度高且耐冲击性能好，在耐磨性能达到无机瓷膜涂料的性能标准，同时能兼顾涂层硬度和冲击性的平衡。本发明所提供的有机无机杂化耐磨涂料，其通过利用硅烷偶联剂在有机酸作用下水解并对碱性纳米硅溶胶进行表面接枝改性，进一步与聚碳酸酯改性聚酯进行有机无机杂化，并添加了纳米氧化铝、纳米氧化锆、碳化硅的纳米填料，综合了有机聚合物和无机材料的优良特性，在具有良好的力学性能及硬度的同时耐磨性能及耐冲击性能良好，涂层厚涂不开裂；另外结合聚碳酸酯热嫁接改性聚酯所形成的具有韧性和弹性的化学键，其能够通过体系的拉伸及收缩来减弱或消除外界施加的摩擦力，进一步提高了所制得涂料的耐磨性及耐冲击性，有效扩大了耐磨涂料的使用范围。所述有机无机杂化耐磨涂料制备方法操作简单，工艺合理，制备所需温度低且对设备要求低，生产成本低。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3
技术特征：
1.一种有机无机杂化耐磨涂料，其特征在于，包括以下重量份数计的原料：纳米硅溶胶30-40份、硅烷偶联剂20-30份、有机酸1-2份、含羟基硅油1-2份、聚碳酸酯改性聚酯5-10份、纳米填料5-10份；所述聚碳酸酯改性聚酯为聚碳酸酯与聚酯树脂单体组合物热反应所得，所述聚酯树脂单体组合物包括羧基单体和羟基单体。
2.根据权利要求1所述的有机无机杂化耐磨涂料，其特征在于：所述羧基单体选自间苯二甲酸、四氢苯酐、六氢苯酐、己二酸中的一种或几种；所述羟基单体选自三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、新戊二醇、甲基丙二醇、1，6-己二醇中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的有机无机杂化耐磨涂料，其特征在于：所述纳米硅溶胶为固含量为25-40％的纳米二氧化硅水溶胶，所述纳米二氧化硅粒径范围为5-30nm。
4.根据权利要求3所述的有机无机杂化耐磨涂料，其特征在于：所述纳米硅溶胶的ph范围为8-11。
5.根据权利要求1所述的有机无机杂化耐磨涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷或甲基三乙氧基硅烷。
6.根据权利要求1所述的有机无机杂化耐磨涂料，其特征在于：所述有机酸为甲酸或乙酸。
7.根据权利要求1所述的有机无机杂化耐磨涂料，其特征在于：所述纳米填料为纳米氧化铝、纳米氧化锆、碳化硅中的一种或多种。
8.根据权利要求7所述的有机无机杂化耐磨涂料，其特征在于：所述纳米填料的粒径为小于5μm。
9.一种有机无机杂化耐磨涂料的制备方法，其特征在于，包括以下具体操作步骤：
s1、按照权利要求1所述配方量称取原料，将纳米硅溶胶、硅烷偶联剂、有机酸、含羟基硅油依次加入反应釜中，在300-500rpm转速条件下升温至40-50℃，并保温分散；
s2、在400-600rpm转速条件下，往步骤s1中所得混合物中边分散边加入聚碳酸酯改性聚酯，升温至70-80℃后在800-1200rpm转速条件下保温分散；
s3、降温至25-35℃，并边分散边加入纳米填料，并在1000-1500rpm转速条件下分散；
s4、将步骤s3所得混合物过滤即得所述有机无机杂化耐磨涂料。
10.根据权利要求9所述有机无机杂化耐磨涂料的制备方法，其特征在于：步骤s1中保温分散时间为3-4h；步骤s2中保温分散时间为1.5-2h；步骤s3中分散时间为20-30min；步骤s4中使用15-25μm滤袋进行过滤。
技术总结
本发明涉及一种有机无机杂化耐磨涂料及其制备方法。所述聚碳酸酯改性耐磨涂料有机无机杂化耐磨涂料，其包括以下重量份数计的原料：纳米硅溶胶30‑40份、硅烷偶联剂20‑30份、有机酸1‑2份、含羟基硅油1‑2份、聚碳酸酯改性聚酯5‑10份、纳米填料5‑10份。本发明通过利用硅烷偶联剂在有机酸作用下水解并对碱性纳米硅溶胶进行表面接枝改性，进一步与聚碳酸酯改性聚酯进行有机无机杂化，综合了有机聚合物和无机材料的优良特性，在具有良好的力学性能及硬度的同时耐磨性能及耐冲击性能良好，涂层厚涂不开裂；另外结合聚碳酸酯热嫁接改性聚酯所形成的具有韧性和弹性的化学键，进一步提高了所制得涂料的耐磨性及耐冲击性，有效扩大了耐磨涂料的使用范围。
技术研发人员：雷焕虎;朱洪江;冯杰超;李淑艳;孙志强;王伟;李晓东
受保护的技术使用者：广东四方威凯新材料有限公司
技术研发日：.11.07
技术公布日：.02.28
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