本發明屬于表面涂料領域，具體涉及一種高性能柔性防爆涂層組合物。

背景技術：

1、材料在使用期間難免會受到沖擊荷載，一些材料的脆性特點容易導致產品破碎，有碎片傷人等風險，因此在材料加工過程中，通常需要進行防爆防護以提升其自身抗沖擊性能。為材料施加防爆涂層是目前最為簡單的一種有效防護法，這種涂層通常由有機高分子材料構成，具備較好的柔性，可以用于阻擋和吸收沖擊波和破片。

2、如專利cn112980301b提供了一種超強防爆抗沖擊復合涂層及其制備方法，通過將兩種具有不同異氰酸酯指數的涂層材料進行濕法疊加，利用層與層之間的化學交聯反應，形成了界面融合良好的涂層，再搭配可以傳遞沖擊能量的活化無機晶須，使得該涂層具有較高的拉伸強度和撕裂強度以及良好的低溫柔性和斷裂伸長率，然而該涂層想要達成最終效果，需要兩種涂層交替噴涂3次以上，可能噴涂工藝較為繁瑣。又如專利cn112368305b提供了一種涂層固化組合物，原料含有氧亞乙基改性多官能單體、全氟聚醚以及引發劑，形成的涂層耐擦傷、耐彎曲以及耐拉伸，并且結合實施例可知，此涂層耐彎曲和耐拉伸效果的達成原因在于氧亞乙基的存在，然而，此發明提供的涂層與基材之間的附著力有待提升，當附著力不足時，在瞬時沖擊的作用下，防護涂層可能會與基材脫離。

3、因此，市面上亟需一種使用工藝簡便、附著力強的柔性防爆涂層組合物。

技術實現思路

1、為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種以水性聚氨酯為基體的柔性防爆涂層組合物，通過引入吸電子氰基基團使端氨基聚醚得到鈍化，降低了端氨基化合物與異氰酸酯的反應活性，解決了異氰酸酯與端氨基化合物在室溫下反應過快所導致的聚氨酯內部結構不均勻，材料力學性能下降的問題，并且引入的氰基作為高極性基團可以提高涂層與基材之間的附著力。

2、本發明所采用的技術方案是：

3、本發明提供了一種高性能柔性防爆涂層組合物，按質量百分比100％計，所述涂層組合物包含以下原料：60-80％聚氨酯分散體、5-8％填料、0.8-2.2％ph調節劑、4-6％成膜助劑，余量為去離子水；其中，所述聚氨酯分散體含有氰基。

4、在一些實施方式中，所述聚氨酯分散體的制備包含以下步驟：

5、s1、將端羥基聚烯烴在室溫下與鈍化端氨基聚醚以及四氫呋喃攪拌至溶解，加入異佛爾酮二異氰酸酯，攪拌30～60min，然后升溫至40～80℃攪拌2～3h，接著加入二丁基二月桂酸錫繼續攪拌1～2h，得到異氰酸酯封端的預聚體；

6、s2、往步驟s1得到的預聚體中加入擴鏈劑繼續攪拌1～2h，靜置8～12h后得到聚氨酯，加入去離子水攪拌10～30min，即得到所述聚氨酯分散體。

7、在一些實施方式中，步驟s1中，所述端羥基聚烯烴的mw為2500～3000g/mol。

8、在一些實施方式中，步驟s1中，所述端羥基聚烯烴與鈍化端氨基聚醚的質量比為1：(0.62～0.88)。

9、在一些實施方式中，步驟s1中，所述端羥基聚烯烴與異佛爾酮二異氰酸酯的質量比為1：(1.2～3.8)。

10、在一些實施方式中，步驟s2中，所述擴鏈劑與步驟s1中端羥基聚烯烴的質量比為(0.04～0.25)：1。

11、在一些實施方式中，步驟s2中，所述擴鏈劑為三羥甲基丙烷、戊四醇或聚己內酯多元醇中的任意一種。

12、優選地，所述擴鏈劑為聚己內酯多元醇。

13、本發明提供的柔性防爆涂層組合物以水性聚氨酯為基體，此聚氨酯通過預聚體和擴鏈劑反應合成，其中預聚體原料包含異氰酸酯單體、端羥基聚烯烴以及鈍化端氨基聚醚，具有如下優勢：

14、第一方面，端羥基聚烯烴可以在聚氨酯主鏈中形成軟段，該軟段結構由于不含極性基團，相較于聚酯型和聚醚型，為聚氨酯帶來了更好的柔順性和耐水解性，既提高了涂層的柔性又使組合物無需添加耐水解劑；

15、第二方面，本發明通過加入端氨基聚醚緩解了尋常的由端羥基化合物和異氰酸酯合成的聚氨酯對濕氣敏感，易導致自發泡的問題；并且通過鈍化端氨基聚醚調整反應速度，解決了異氰酸酯與端氨基化合物在室溫下反應過快，導致聚氨酯內部結構不均勻，使材料力學性能下降的問題；此外，鈍化端氨基聚醚的聚醚結構與端羥基聚烯烴的烯烴結構相互作用強，避免了微相分離現象的出現；

16、第三方面，本發明使用的擴鏈劑為多臂結構，能夠對線性聚氨酯主鏈進行擴展延伸形成支化或交聯結構，提高聚氨酯的防爆抗沖擊性，同時通過對聚己內酯多元醇的特定選擇，利用其分子鏈長度與軟段的適配，加強了交聯效果。

17、在一些實施方式中，步驟s1中，所述鈍化端氨基聚醚的制備步驟如下：

18、將端氨基聚醚與去離子水混合均勻，保持溫度在5～15℃，加入丙烯腈，滴加完畢后升溫至40～60℃，攪拌4～6h后升溫至70～90℃，繼續攪拌2～5h，取出經過旋蒸，即得到所述鈍化端氨基聚醚。

19、在一些實施方式中，所述端氨基聚醚與丙烯腈的質量比為1：(0.15～0.30)。

20、端氨基化合物與異氰酸酯反應凝膠速度快慢取決于-nh2親核中心的電子云密度與空間位阻效應。本發明將端氨基聚醚與丙烯腈反應，引入吸電子基團的氰基，降低了電子云密度，從而降低了端氨基化合物與異氰酸酯的反應活性；此外，氰基作為高極性基團，可以提高涂層與基材之間的附著力。

21、在一些實施方式中，所述ph調節劑為n,n-二甲基乙醇胺、氨水、氫氧化鉀中的至少一種。

22、優選地，所述ph調節劑為n,n-二甲基乙醇胺。

23、n,n-二甲基乙醇胺具有較強的ph調節能力，并且能夠在常溫下較快揮發，避免了因揮發過快導致的針孔、氣泡等涂膜缺陷。此外，n,n-二甲基乙醇胺在本體系中還作為催化劑，其能夠促進異氰酸酯與水反應，從而加速聚氨酯的固化過程。

24、在一些實施方式中，所述成膜助劑為丙二醇甲醚醋酸酯、二丙二醇二甲醚或丙二醇甲醚中的至少一種。

25、優選地，所述成膜助劑為丙二醇甲醚醋酸酯。

26、在一些實施方式中，所述填料為硫酸鋇、氣相二氧化硅或纖維素納米纖絲中的至少一種。

27、優選地，所述填料為纖維素納米纖絲。

28、纖維素納米纖絲可以提高聚氨酯涂層的壓縮強度和模量，通過增強柔性吸收沖擊波和減少碎片的產生。

29、在一些實施方式中，所述涂層組合物的使用方法，包含以下步驟：

30、在使用之前，將聚氨酯分散體、填料、ph調節劑、成膜助劑和去離子水混合均勻即可。

31、與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：

32、本發明提供了一種以水性聚氨酯為基體的柔性防爆涂層組合物，使用的聚氨酯以端羥基聚烯烴作為軟段，為聚氨酯帶來了高柔順性和耐水解性，提高了涂層的柔性又使組合物無需添加耐水解劑；并且將端氨基聚醚與丙烯腈反應，引入吸電子基團的氰基，降低了電子云密度，降低了端氨基化合物與異氰酸酯的反應活性，使端氨基聚醚得到鈍化，解決了異氰酸酯與端氨基化合物在室溫下反應過快所導致的聚氨酯內部結構不均勻，材料力學性能下降的問題，并且引入的氰基作為高極性基團可以提高涂層與基材之間的附著力；同時采用多臂結構擴鏈劑對線性聚氨酯主鏈進行擴展延伸形成支化或交聯結構，提高聚氨酯的防爆抗沖擊性。