CN101942255A - 聚氨酯改性的常温快速固化丙烯酸酯厚膜型弹性涂装材料的制备及应用工艺 - Google Patents

Abstract

聚氨酯改性的常温快速固化丙烯酸酯厚膜型弹性涂装材料的制备及应用工艺，属新材料技术领域，确切地说是涉及一种用于大型混凝土、钢结构表面，对其进行厚膜保护的涂装材料及其应用技术。其特点是，由丙烯酸酯树脂，聚氨酯树脂及三种助剂为原料组成；并分别提供了聚氨酯树脂制备工艺，丙烯酸酯树脂制备工艺，涂装材料的制备工艺；本发明的积极效果是：为大型建筑混凝土本体提供了一种有优异的耐侯性，耐水性，对环境友好，高弹性涂层，快速固化，适合常温常压下现场施工，并能适应混凝土本体产生微裂形变的一种涂装材料和它的制备及应用工艺。

Description

聚氨酯改性的常温快速固化丙烯酸酯厚膜型弹性涂装材料的制备及应用工艺

技术领域

属新材料技术领域，确切地说是涉及一种用于大型混凝土、钢结构表面，对其进行厚膜保护的涂装材料及其应用技术。 

背景技术

户外大型混凝土、钢结构(如桥粱、涵洞、高速铁路轨道等)完工后，为延长其使用寿命，要对其进行防水防腐保护。以往采用沥青等材料性能差，耐侯性差，不能满足现在的技术要求：可以常温常压下现场施工，快速固化，不影响施工进度，材料有优异的耐侯性，耐水性，对环境友好。 

聚甲基丙烯酸甲酯材料耐侯性优异，防水性佳。采用特殊的本体聚合工艺，可以满足要求，但弹性不够。紫外光固化的聚氨酯改性丙烯酸酯能提高材料弹性，但由于设备限制，要用大型或超大型紫外光固化设备，不仅代价高昂，也不便随时移动，不能适应现场施工要求。 

发明内容

本发明提供一种常温常压下现场施工，快速固化，与施工进度同步，材料有优异的耐侯性，耐水性，对环境友好，高弹性涂层，且不需要在施工现场安置代价高昂的，大型或超大型紫外光固化设备的一种聚氨酯改性的常温快速固化丙烯酸酯厚膜型弹性涂装材料的制备及应用工艺。 

本发明采取的技术方案是： 

聚氨酯改性的常温快速固化丙烯酸酯厚膜型弹性涂装材料，其方案是：由以下组分及重量百分数含量为原料组成： 

原料名称          Wt％ 

丙烯酸酯树脂：    72.5～80％ 

聚氨酯树脂：      15～25％ 

助剂1：           1.5～8.0％ 

助剂2：           0.5～3.0％ 

助剂3：           0.5～3.0％ 

所述丙烯酸酯树脂由以下组分及重量百分数含量为原料组成： 

丙烯酸酯单体：    74～97％ 

丙烯酸单体：      0.5～2.5％ 

苯乙烯：          0～25％ 

助剂1：           0～1.5％ 

所述丙烯酸酯单体，包括：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯； 

所述丙烯酸单体，包括：甲基丙烯酸、丙烯酸； 

所述聚氨酯树脂由以下组分及重量百分数含量为原料组成： 

多异氰酸酯                    10～50％ 

聚醚多元醇                    38～60％ 

聚烯烃多元醇                  0～8％ 

羟基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯    10～25％ 

所述多异氰酸脂包括：二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)，多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，二亚甲基苯基二异氰酸酯(XDI)。 

所述聚醚多元醇包括：聚醚二醇、聚醚三醇； 

所述聚烯烃多元醇指：聚丁二烯二醇； 

所述羟基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯包括：丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟丙酯； 

所述助剂分别由 

助剂1包括：过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酸叔丁酯，偶氮二异丁腈，偶氮二异庚腈；助剂2包括：N.N-二甲基苯胺、二乙基苯胺、N.N-二甲基对甲苯胺、N-甲基-N(2-羟乙基)对甲苯胺； 

助剂3包括：对甲苯亚磺酸、异辛酸钴、环烷酸钴、辛酸钒； 

涂装材料的制备工艺包括以下步骤： 

<1>聚氨酯树脂制备： 

把10～50％多异氰酸酯和38～60％聚醚多元醇混合，在常压下，搅拌加温至60-100℃，保温1～2小时，进行预聚反应；然后再加入10～25％羟基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，及0～8％聚烯烃多元醇，搅拌反应1～2小时，冷却后备用； 

<2>丙烯酸酯树脂制备： 

把74～97％丙烯酸酯单体、0.5～2.5％丙烯酸单体、0～25％苯乙烯、0～1.5％助剂1混合后，在常压下搅拌加温至60-100℃，保温1～2小时，冷却后备用； 

<3>涂装材料的制备： 

将制得到的聚氨酯树脂72.5～80％、丙烯酸酯树脂15～25％、并加上1.5～8.0％助剂1、0.5～3.0％助剂2、0.5～3.0％助剂3共混，搅拌均匀，冷却后备用。 

应用涂装材料的工艺是： 

按以下步骤实施涂装材料的应用：将制得的涂装材料，在常温常压下，采用涂刷、喷涂或浇注，均匀涂布在混凝土、钢材，木材基面上，自然收干、凝固。 

本发明的积极效果是： 

实施本发明后，由于用丙烯酸酯等单体共聚合制成的丙烯酸酯树脂，对光的主吸收峰处在太阳光谱范围之外，所以，其制成品具有优良的耐户外老化性能，耐紫外光照射，不易分解或变黄。此外，还有较好的耐水和耐化学品性能。但使用时，一般要采用溶剂聚合，做成涂料，或通过本体聚合，制成型材，这些使用要求都不便于户外现场施工，约束了对它的应用。本发明用丙烯酸酯单体，通过本体聚合工艺，就能在大型户外建筑表面现场施工，形成性能良好的防护层，且固化速度快，不影响施工进度。但如果全部采用丙烯酸酯本体聚合的材料弹性差。本发明通过聚氨酯改性丙烯酸酯，提高了材料弹性，适应被保护底材的形变情况，从而形成一种耐候性良好、常温固化速度快的防水材料，尤其适合户外混凝土建筑的防水保护，适应大型建筑混凝土本体产生微裂形变时，仍能起到保护作用。为户外大型混凝土、钢结构表面现场施工提供了涂装材料的制备工艺及应用工艺，它不受设备限制，现场施工操作简单，能达到优良保护的效果。 

与现有技术相比，本发明的材料具有如下特点： 

1)不仅有良好耐侯性，还有好的弹性(材料相对伸长率≥160％)， 

2)户外施工方便，常温常压下，可采用喷涂、涂刷或浇注工艺， 

3)常温固化速度快。一般30分钟表干，1小时后可上人行走。可在2～4小时内完成施工、固化和养护过程，适合快速施工场合。主要应用于混凝土桥面板、桥墩、钢桥面板、涵洞等防护。 

4)该材料不含溶剂，100％固含量，对环境友好。 

具体实施方式

下面结合具体制备工艺实施例，对本发明作进一步说明 

实施例1：多异氰酸酯MDI称重20千克，搅拌、预热至55～70℃。把N-330聚醚多元醇5.7千克，N-220聚醚多元醇51千克混合均匀，加到MDI中，然后保温2小时，再加入丙烯酸羟丙酯14千克，再保温2小时，降温出料。得聚氨酯树脂。 

实施例2：多异氰酸酯IPDI称重5千克，搅拌、预热至55～70℃。把N-220聚醚多元醇16千克、N-330聚醚多元醇1.8千克混合均匀，加到IPDI中，然后保温2小时，再加入丙烯酸羟丙酯4.3千克，再保温2小时，降温出料。得聚氨酯树脂。 

实施例3：把甲基丙烯酸甲酯20.4千克，丙烯酸丁酯4.6千克混合均匀，再加入过氧化苯甲酰0.08千克，溶解，缓慢升温至60～80℃，保温1小时，降温出料。得丙烯酸酯树脂。 

实施例4：把甲基丙烯酸甲酯5.2千克、丙烯酸丁酯16.0千克、苯乙烯3.75千克、丙烯酸0.2千克混合均匀，再加入过氧化苯甲酰0.08千克，溶解，缓慢升温至60～80℃，保温1小时，降温出料。得丙烯酸酯树脂。 

实施例5：把聚甲基丙烯酸甲酯16.7千克、丙烯酸丁酯4.6千克、苯乙烯3.75千克、聚丁二烯二醇1.25千克混合均匀，再加入偶氮二异丁腈0.02千克，溶解，缓慢升温至60～70℃，保温1.5小时，降温出料。得丙烯酸酯树脂。 

实施例6-1：把实施例4的丙烯酸酯树酯2.5千克、实施例1的聚氨酯树酯0.5千克、N，N-二甲基苯胺0.08千克混合均匀，再加入过氧化苯甲酰0.15千克，溶解均匀。浇入模具制片。测得相对伸长率190％。 

实施例6-2：把实施例3的丙烯酸酯树酯1.5千克、实施例1的聚氨酯树酯0.5千克、N，N-二甲基苯胺0.08千克混合均匀，再加入过氧化苯甲酰0.15千克，溶解均匀。浇入模具制片。测得相对伸长率200％。 

实施例6-3：把实施例5的丙烯酸酯树酯2.5千克、实施例1的聚氨酯树酯0.5千克、N，N-二甲基苯胺0.08千克混合均匀，再加入过氧化苯甲酰0.15千克，溶解均匀。浇入模具制片。测得相对伸长率188％。 

实施例7：把实施例3的丙烯酸酯树酯2.5千克、实施例1的聚氨酯树酯0.5千克、N，N-二甲基苯胺0.08千克、异辛酸钴0.03千克混合均匀，再加入过氧化苯甲酰0.18千克，溶解均匀。涂覆在混凝土基面上，30分钟固化表干。 

Claims (3)

1.聚氨酯改性的常温快速固化丙烯酸酯厚膜型弹性涂装材料，其特征是：由以下组分及重量百分数含量为原料组成：

原料名称          Wt％

丙烯酸酯树脂：    72.5～80％

聚氨酯树脂：      15～25％

助剂1：           1.5～8.0％

助剂2：           0.5～3.0％

助剂3：           0.5～3.0％

所述丙烯酸酯树脂由以下组分及重量百分数含量为原料组成：

丙烯酸酯单体：    74～97％

丙烯酸单体：      0.5～2.5％

苯乙烯：          0～25％

助剂1：           0～1.5％

所述丙烯酸酯单体，包括：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯；

所述丙烯酸单体，包括：甲基丙烯酸、丙烯酸；

所述聚氨酯树脂由以下组分及重量百分数含量为原料组成：

多异氰酸酯                    10～50％

聚醚多元醇                    38～60％

聚烯烃多元醇                  0～8％

羟基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯    10～25％

所述多异氰酸脂包括：二苯基甲烷二异氰酸酯，甲苯二异氰酸酯，多亚甲基多苯基多异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯，六亚甲基二异氰酸酯，二亚甲基苯基二异氰酸酯；

所述聚醚多元醇包括：聚醚二醇、聚醚三醇；

所述聚烯烃多元醇指：聚丁二烯二醇；

所述羟基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯包括：丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸羟丙酯；

所述助剂分别由

助剂1包括：过氧化苯甲酰，过氧化苯甲酸叔丁酯，偶氮二异丁腈，偶氮二异庚 腈；

助剂2包括：N.N-二甲基苯胺、二乙基苯胺、N.N-二甲基对甲苯胺、N-甲基-N对甲苯胺；

助剂3包括：对甲苯亚磺酸、异辛酸钴、环烷酸钴、辛酸钒。

2.一种制备权利要求1所述的涂装材料的工艺，其特征是：制备工艺包括以下步骤：

<1>聚氨酯树脂制备：

把10～50％多异氰酸酯和38～60％聚醚多元醇先混合，在常压下，搅拌加温至60-100℃，保温1～2小时，进行预聚反应；然后再加入10～25％羟基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯，及0～8％聚烯烃多元醇，搅拌反应1～2小时，冷却后备用；

<2>丙烯酸酯树脂制备：

把74～97％丙烯酸酯单体、0.5～2.5％丙烯酸单体、0～25％苯乙烯、0～1.5％助剂1混合后，在常压下搅拌加温至60-100℃，保温1～2小时，冷却后备用；

<3>涂装材料的制备：

将制得到的聚氨酯树脂72.5～80％、丙烯酸酯树脂15～25％、并加上1.5～8.0％助剂1、0.5～3.0％助剂2、0.5～3.0％助剂3共混，搅拌均匀，冷却后备用。

3.一种应用权利要求1所述的涂装材料的工艺，其特征是：按以下步骤实施涂装材料的应用：将制得的涂装材料，在常温常压下，采用涂刷、喷涂或浇注，均匀涂布在混凝土、钢材，木材基面上，自然收干、凝固。