CN102181221A

CN102181221A - 阻燃型喷涂聚脲弹性涂料

Info

Publication number: CN102181221A
Application number: CN2011100331354A
Authority: CN
Inventors: 田凤兰; 段文锋; 曹贵昌; 刘子康; 李红英; 马学菊
Original assignee: Beijing Oriental Yuhong Waterproof Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Oriental Yuhong Waterproof Technology Co., Ltd.; Xuzhou Woniushan New Waterproof Material Co., Ltd.; Beijing Oriental Yuhong Waterproof Technology Co Ltd
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明提供一种阻燃型喷涂聚脲弹性涂料，其为现场喷涂成型的A组分和B组分构成的双组分弹性涂料，其中A组分是由30～60重量份多异氰酸酯与30～50重量份聚醚多元醇合成的半预聚体和10～30重量份阻燃剂反应而得；B组分由30～60重量份端氨基聚醚、20～40重量份液态胺扩链剂、0～10重量份颜料、0～5重量份助剂以及10～40重量份阻燃剂组成；A组分与B组分通过喷涂设备，经快速混合后，喷至基层表面，快速反应固结成为富有弹性、坚韧的涂层。该涂层具有高阻燃性、高强度、高伸长率、防水、防腐和耐磨性、耐溶剂等功能的涂层。主要应用于建筑、桥梁、水利、交通、船舶、洞库、机械、化工矿山等领域。

Description

阻燃型喷涂聚脲弹性涂料

技术领域：

本发明涉及到一种阻燃型喷涂聚脲弹性涂料及其施工方法。

背景技术：

为保护环境，减少污染，世界各国相继出台了限制有机挥发物含量的法规，这促使无溶剂喷涂技术迅速发展起来，并显示出巨大的市场活力，与高固体份涂料、水性涂料、光固化涂料、粉末涂料等低污染涂料相比，喷涂聚脲弹性体涂料，因具有无溶剂、固化快、对湿气(以及温度)不敏感、施工周期短、耐高温、耐老化、物理性能优异等特点，而成为近年来研究的技术热点。

喷涂聚脲弹性体使用了端氨基聚醚和胺扩链剂，其与异氰酸酯组分的反应活性极高，无需任何催化剂，即可在室温(甚至0℃以下)瞬间完成反应，从而有效地消除喷涂聚氨酯(包括聚氨酯(脲))弹性体过程中，因环境温度和湿度的影响而发泡，造成材料性能急剧下降的致命缺点。

随着人类安全环保环境意识的日益增强，许多国家在建筑、交通、船舶等领域对阻燃性能的要球越来越高，具体规定了不同使用场合的阻燃标准。喷涂聚脲体系本身是一种易燃的高聚物，为了充分发挥喷涂聚脲弹性体的特点，扩大其应用范围，需要对喷涂聚脲弹性体涂料进行阻燃性能的改进。

发明内容：

本发明的目的是提供一种阻燃型喷涂聚脲弹性涂料，该涂料固化后表现出优异的性能，例如高阻燃性、高强度、高伸长率、防水、防腐和耐磨性、耐溶剂等。

本发明的一种阻燃型喷涂聚脲弹性涂料，所述涂料为现场喷涂成型的A组分和B组分构成的双组分弹性涂料，其中A组分是由30～60重量份多异氰酸酯与30～50重量份聚醚多元醇合成的半预聚体和10～30重量份阻燃剂反应而得；B组分由30～60重量份端氨基聚醚、20～40重量份液态胺扩链剂、0～10重量份颜料、0～5重量份助剂以及10～40重量份阻燃剂组成。

所述A组分将聚醚多元醇加入有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至100～120℃，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至50～60℃加入相应量的多异氰酸酯，加热至70～90℃反应3小时，游离的异氰酸酯基含量在10％～19％之间时降温至40～60℃加入阻燃剂，搅拌20分钟而得。

所述的多异氰酸酯是选自4，4’二苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4，4’二苯基甲烷二异氰酸酯，高2，4异构体含量的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，多次甲基多苯基多异氰酸酯，选自环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的脂肪族多异氰酸酯，或其混合物。

所述的多异氰酸酯选自4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，高2，4异构体含量的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或其混合物。

所述的聚醚多元醇是选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚或其混合物，其中官能度为2～4，羟值当量至少为500，优选1000～3000之间。

所述胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、N，N’-烷基甲基二苯胺、4，4’-二氨基二苯基甲烷、3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯基甲烷，脂肪族类扩链剂或其混合物。

所述阻燃剂选自磷系、溴系或氯系液体阻燃剂，或者固体阻燃剂，或其混合物，优选为选自甲基磷酸二甲酯、二溴苯基多元醇、三氯乙基磷酸酯、氢氧化铝、硼酸锌或三氧化二锑等。

所述B组分中还可包括抗氧剂、紫外线吸收剂、流动改进剂、颜填料和/或增强材料等。

所述的B组分中的端氨基聚醚是该技术的关键原材料之一，它是一类由伯氨基或仲氨基封端的聚环氧烷烃化合物，其与异氰酸酯的反应活性大大提高，因此聚脲的生成反应不必依靠催化剂的作用就可顺利进行，产品稳定性好。目前大量采用的端氨基聚醚为美国Huntsman公司的产品，该产品有两个系列，即三官能度的T系列和二官能度的D系列。

B组分中三官能度和而官能度的端氨基聚醚的比例是可以调整的，这主要取决于所需的最终产品的性能，要想得到拉伸强度高的弹性体，应增加三官能度端氨基聚醚的用量，要想得到断裂伸长率高的弹性体应增加二官能度聚醚的用量。

B组分中，根据需要也可加入抗氧剂、紫外光吸收剂、流动改进剂等助剂，例如使用抗氧剂Irganox 1010和1076(CIBAGEIGY公司)，Yoshinox BHT、BB、GSY-930等(YOSHITOM SEIYAKU公司)，又如使用紫外光吸收剂TinuvinP327、328、B97(CIBAGEIGY公司)等，该类助剂的用量为B树脂总量的0.2～2重量份。

B组分中，根据需要还可加入颜填料，例如碳酸钙、硫酸钡、滑石粉、高岭土、沸石、硅藻土、珍珠岩、蛭石、气相二氧化硅、炭黑、钛白粉、酞青蓝、大红粉。

B组分的制备方法为：先把端胺基聚醚加入到反应釜中，然后搅拌下加入助剂升温至(70～90)℃加入阻燃剂，升温至(100～120)℃，抽真空3小时，降温至(50～80)℃加入胺扩链剂，颜填料，助剂等混合均匀，用200目筛网过滤后出料。

本发明阻燃型喷涂聚脲弹性体涂料的施工时喷涂设备可使用美国Gusmer⑧公司的H-3500或H-20/35主机和GX-7或GX-8喷枪，Glas-Craft公司的MX/MH主机和Probler喷枪，Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和Fusion MP喷枪等。

本发明对喷涂聚脲弹性体涂料进行阻燃改性研究，要兼顾到体系的粘度、比例和力学性能等综合因素，其研制难度要比非阻燃体系大得多，主要体现在以下三个方面：第一喷涂聚脲弹性体要求体系的粘度应尽量低，而体系中引入固体阻燃剂会导致粘度增加，若处理不当会导致混合不均；第二喷涂聚脲弹性体设定两组份的比例为1∶1，而引入阻燃剂后可能会导致调整比例为1∶1变得比较困难，使配方设计难度加大；第三阻燃剂的加入在一定程度上对材料的力学性能有不利影响，因此在配方设计上要充分考虑到混合性、阻燃性和力学性能的综合平衡，以确定最佳配方。本发明人考虑到前述因素，提出喷涂聚脲体系要添加阻燃剂应具备下列条件：添加量小而阻燃性好，阻燃效果持久：与原料的混溶性好；对基料的粘度影响小、可操作性好；无毒或毒性小；在体系中后贮存稳定性好。只有这样才具有较好的实用性和经济性。

本发明的阻燃型喷涂聚脲弹性体涂料显著优点是固化速度快，一般在低于10秒的时间内迅速固化，层间施工间隔只需几分钟，如施工600m²/2.0mm厚的涂层，仅需4小时即可完成施工，1～2小时即可投入使用。

本发明另一个显著特点就是100％固含量，只要正确使用本技术，无论是施工期间，还是材料投入使用后，涂层均不产生有害物质和刺激性气味。

本发明的阻燃型喷涂聚脲弹性体涂料固化后表现出优异的综合性能，例如高阻燃性、高强度、高伸长率、耐磨性、耐溶剂性、耐高温、耐老化等。性能指标见实施例。

阻燃型喷涂聚脲弹性体涂料应用最大的领域之一是混凝土高铁桥梁面板防水的保护。传统的沥青卷材、浇注环氧、浇注聚氨酯等材料都存在着以下缺点：①硬度有余韧性不足，在热应力或冲击作用下极易开裂，过早的开裂可能导致渗漏，修补及保养导致费用增加；②难以在垂直面或顶面施工；③体系含有机溶剂，对人体有害且污染环境；④必须采用多道施工，施工周期长，效率低。本发明阻燃型喷涂聚脲弹性体涂料有效地解决了上述难题，具有阻燃性、无污染、不流挂、施工快等特点，喷涂成型的聚脲弹性体柔韧性好，伸长率高达350％，可以将底材上的毛细裂纹连接在一起，防渗漏效果极佳。

阻燃型喷涂聚脲弹性体涂料可用作大型工厂的地坪涂料和树脂墙面，以替代传统的环氧地坪涂料。由于该体系不含有机挥发物，无毒害作用，适用于食品工业、制药厂的车间、药房、医院的手术室等领域。

阻燃型喷涂聚脲弹性体涂料可替代浇注型聚氨酯用于混凝土运动场地，具有很好的耐磨和防滑性能，其突出的特点是可通过控制体系的凝胶时间(小于10秒)和喷枪角度，可获得不同尺寸颗粒的自防滑毛面，外观非常均匀，美观舒适，这是传统的手工浇注法望尘莫及的。

具体实施方式

以下给出几个典型实施例，但本发明并不仅仅局限在以下实例中。

其中：

suprasec 3051 4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(美国Huntsman公司制造)

JEFFAMINE T-5000、JEFFAMIE D-2000端氨基聚醚(美国untsman公司制造)

DETDA二乙基甲苯二胺(美国Albemarle公司制造)

MDI-100 4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(烟台合成革厂制造)

实施例1：

将当量为1000的聚醚二元醇30重量份加入充氮的反应釜中，加温至(105～115)℃，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至(50～60)℃加入suprasec 3051 40重量份、MDI-100 20重量份，加热至(70～90)℃反应3小时，获得NCO％为16％的半预聚物，降温至(50～60)℃加入阻燃剂10重量份，搅拌20min，即为A组分。B组分是由7重量份JEFFAMIE T-5000、22重量份JEFEAMINE D-2000、22重量份DETDA、18重量份DMTDA、25重量份甲基磷酸二甲酯和5重量份三氧化二锑在反应釜中搅拌混合均匀制成。A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和Fusion MP喷枪按1∶1(体积比)喷涂形成聚脲弹性体。该体系通过调节喷枪角度，可获得外观均匀的颗粒表面，适合于运动场地、人行天桥、过道、停车场、矿山耐磨等领域。该聚脲弹性体的主要物理性能见表1

表1聚脲弹性体的主要物理性能

项目	指标
		凝胶时间	5秒
拉伸强度	14MPa
		断裂伸长率	300％
撕裂强度	50KN/m
		硬度，邵A	92
氧指数	26

实施例2：

将当量为1000的聚醚二元醇40重量份加入充氮的反应釜中，加温至(105～115)℃，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至(50～60)℃加入suprasec 3051 40重量份，加热至(70～90)℃反应3小时，获得NCO％为14％的半预聚物，降温至(50～60)℃加入阻燃剂20重量份，搅拌20min，即为A组分。B组分是由30重量份JEFFAMIE T-5000、30重量份JEFEAMINE D-2000、20重量份DETDA、15重量份甲基磷酸二甲酯和5重量份三氧化二锑在反应釜中搅拌混合均匀制成。A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和Fusion MP喷枪按1∶1(体积比)喷涂形成聚脲弹性体。该体系通过调节喷枪角度，可获得外观均匀的颗粒表面，适合于工厂地坪、水处理设施等领域。该聚脲弹性体的主要物理性能见表2。

表2聚脲弹性体的主要物理性能

项目	指标
		凝胶时间	8秒
拉伸强度	11MPa
		断裂伸长率	350％
撕裂强度	40KN/m
		硬度，邵A	75
氧指数	26

实施例3

将当量为1000的聚醚二元醇50重量份加入充氮的反应釜中，加温至(105～115)℃，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至(50～60)℃加入MDI-100 30重量份，加热至(70～90)℃反应3小时，获得NCO％为13％的半预聚物，降温至(50～60)℃加入阻燃剂20重量份，搅拌20min，即为A组分。B组分是由13重量份JEFFAMIE T-5000、27重量份JEFEAMINE D-2000、18重量份DETDA、12重量份DMTDA、25重量份甲基磷酸二甲酯和15重量份三氧化二锑在反应釜中搅拌混合均匀制成。A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和Fusion MP喷枪按1∶1(体积比)喷涂形成聚脲弹性体。该体系通过调节喷枪角度，可获得外观均匀的颗粒表面，适合于运动场地、人行天桥、过道、停车场、矿山耐磨等领域。该聚脲弹性体的主要物理性能见表3

表3聚脲弹性体的主要物理性能

项目	指标
		凝胶时间	10秒
拉伸强度	12MPa
		断裂伸长率	300％
撕裂强度	50KN/m
		硬度，邵A	90
氧指数	26

实施例4：

将当量为1000的聚醚二元醇30重量份加入充氮的反应釜中，加温至(105～115)℃，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至(50～60)℃加入suprasec 3051 40重量份，加热至(70～90)℃反应3小时，获得NCO％为14％的半预聚物，降温至(50～60)℃加入阻燃剂30重量份，搅拌20min，即为A组分。B组分是由24重量份JEFFAMIE T-5000、26重量份JEFEAMINE D-2000、26重量份DETDA、14重量份DMTDA、10重量份甲基磷酸二甲酯在反应釜中搅拌混合均匀制成。A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和Fusion MP喷枪按1∶1(体积比)喷涂形成聚脲弹性体。该体系通过调节喷枪角度，可获得外观均匀的颗粒表面，适合于运动场地、人行天桥、过道、停车场、矿山耐磨等领域。该聚脲弹性体的主要物理性能见表4

表4聚脲弹性体的主要物理性能

项目	指标
		凝胶时间	10秒

拉伸强度	13MPa
		断裂伸长率	330％
撕裂强度	50KN/m
		硬度，邵A	85
氧指数	26

对比例1

将当量为1000的聚醚二元醇40重量份加入充氮的反应釜中，加温至(105～115)℃，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至(50～60)℃加入suprasec 3051 40重量份、MDI-100 20重量份，加热至(70～90)℃反应3小时，获得NCO％为16％的半预聚物，降温至(50～60)℃加入阻燃剂，搅拌20min，即为A组分。B组分是由38重量份JEFFAMIE T-5000、26重量份JEFEAMINE D-2000、36重量份DETDA在反应釜中搅拌混合均匀制成。A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP3主机和Fusion MP喷枪按1∶1(体积比)喷涂形成聚脲弹性体。该聚脲弹性体的主要物理性能见表5

表5聚脲弹性体的主要物理性能

项目	指标
		凝胶时间	3秒
拉伸强度	12.5MPa
		断裂伸长率	370％
撕裂强度	48KN/m
		硬度，邵A	87
氧指数	18

Claims

1.一种阻燃型喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于所述涂料为现场喷涂成型的A组分和B组分构成的双组分弹性涂料，其中

A组分是由30～60重量份多异氰酸酯与30～50重量份聚醚多元醇合成的半预聚体和10～30重量份阻燃剂反应而得；

B组分由30～60重量份端氨基聚醚、20～40重量份液态胺扩链剂、0～10重量份颜料、0～5重量份助剂以及10～40重量份阻燃剂组成。

2.根据权利要求1的阻燃型喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，所述的多异氰酸酯是选自4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，高2，4异构体含量的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，多次甲基多苯基多异氰酸酯，环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的脂肪族多异氰酸酯，或其混合物。

3.据权利要求1的阻燃型喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，所述的聚醚多元醇是选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚或其混合物，其中官能度为2～4，羟值当量至少为500。

4.据权利要求5的阻燃型喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，所述的聚醚多元醇羟值当量在1000～3000之间。

5.据权利要求1的阻燃型喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，B组分中的胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、N，N’-二烷基甲基二苯胺、4，4’-二氨基二苯基甲烷、3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯基甲烷，脂肪族类扩链剂或其混合物。

6.据权利要求1的阻燃型喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，B组分中的阻燃剂选自磷系、溴系或氯系液体阻燃剂，或者固体阻燃剂，或其混合物。

7.据权利要求8的阻燃型喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，所述阻燃剂选自甲基磷酸二甲酯、二溴苯基多元醇、三氯乙基磷酸酯、氢氧化铝、硼酸锌或三氧化二锑。

8.据权利要求1的阻燃型喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，B组分中还可包括抗氧剂、紫外线吸收剂、流动改进剂、颜填料和/或增强材料。