CN102492357A - 一种抗粘耐磨聚脲涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种抗粘耐磨聚脲涂料及其制备方法，该涂料由A、B组分混配而成；A组分由以下重量份数的原料合成：异氰酸酯90～120份、聚醚醇40～60份和氟碳二元醇20～30份；B组分由以下重量份数的原料制成：聚醚胺500～800份、有机硅二元胺400～600份、高活性聚醚醇300～400份、氨基扩链剂400～550份、氨基交联剂80～100份、高沸点稀释剂100～150份、复合催化剂5～10份、复合纳米金属氧化物表面活性材料400～600份、填料600～800份、颜料40～60份。本发明还包括该抗粘耐磨聚脲涂料的制备方法。本发明之抗粘耐磨聚脲涂料，喷涂得到的涂层附着力强，抗粘附性、耐磨损性、耐腐蚀性、耐冲击性好，特别适于喷涂在重型运输自卸车衬里表面。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料及其制备方法，尤其是涉及一种抗粘耐磨聚脲涂料及其制备方法。
背景技术
目前，基础建设过程中使用的重型运输自卸车的车厢，有的没有衬里，仅有防腐但不抗粘的涂层，有的使用PE板做衬里材料，这种车在装载煤炭、泥沙等流体材料时，流体材料特别容易粘附在车厢内，这就使得在卸货过程中要使用挖掘机对车厢内剩余的材料进行卸载，这一卸货程序严重影响了重型运输自卸车的工作效率。此外，这种借助于挖掘机卸货的方式容易破坏车厢表面的防锈涂层或者PE板衬里材料，表面保护层被破坏的车厢很容易磨损腐蚀。这样，既降低了重型运输自卸车的工作效率，又缩短了重型运输自卸车车厢的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足，提供一种抗粘耐磨聚脲涂料及其制备方法。
本发明解决所述技术问题所采取的技术方案是：
本发明之抗粘耐磨聚脲涂料，由A组分和B组分按照0.5～1.5︰1的体积比混配而成；
所述A组分是由以下重量份数的原料合成的半预聚物：异氰酸酯90～120份、聚醚醇40～60份和氟碳二元醇20～30份；
所述B组分由以下重量份数的原料制成：聚醚胺500～800份、有机硅二元胺400～600份、高活性（环氧乙烷封端）聚醚醇300～400份、氨基扩链剂400～550份、氨基交联剂80～100份、高沸点（沸点为190～400℃）稀释剂100～150份、复合催化剂5～10份、复合纳米金属氧化物表面活性材料400～600份、填料600～800份以及颜料40～60份。
所述A组分中的异氰酸酯优选官能度为2.0～2.7的异氰酸酯，更优选碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种；
所述A组分中的聚醚醇优选聚氧化丙烯醚二元醇、聚氧化丙烯醚三元醇、聚四氢呋喃二元醇、聚四氢呋喃三元醇、聚酯二元醇、聚酯三元醇中的一种或几种；
所述A组分中的氟碳二元醇优选氟烯烃-乙烯基醚共聚物（FEVE）；
所述B组分中的聚醚胺优选聚氧丙烷基二胺、聚氧丙烷基三胺中的至少一种；
所述B组分中的有机硅二元胺优选含有两个伯胺基团或者两个仲胺基团，或者含有一个伯胺基团与一个仲胺基团的有机硅二元胺，优选日本信越公司KBM-602、KBM-603、KBE-603中的一种;
所述B组分中的高活性聚醚醇优选高活性聚氧化丙烯醚二元醇、高活性聚氧化丙烯醚三元醇、高活性聚酯二元醇和高活性聚酯三元醇中的一种或几种；
所述氨基扩链剂优选二甲硫基甲苯二胺、N,N'-二仲丁基亚甲基二苯胺、3,3’-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、N,N'-二氨基二苯基甲烷、3,5-二乙基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、4,4-亚甲基双（2,6-二乙苯胺）中的一种或几种；
所述B组分中的高沸点稀释剂优选邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、尼尤酸甲酯（DBE）中的一种；
所述B组分中的氨基交联剂优选T-403（Huntsman公司产品）、D-230（Huntsman公司产品）、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或几种；
所述B组分中的复合纳米金属氧化物表面活性材料优选纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化镁中的至少两种；
所述B组分中的复合催化剂优选叔胺类化合物与有机金属盐复合的催化剂；
所述叔胺类化合物优选三乙基二胺或者二甲基乙醇胺；
所述有机金属盐优选二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅或者环烷酸铅中的一种或几种；
所述B组分中的填料优选绢云母、轻质碳酸钙、高岭土或者滑石粉中的一种或几种；
所述B组分中的颜料优选碳黑、钛白、铁蓝、深黄中的一种或几种。
本发明之抗粘耐磨聚脲涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分的制备方法：先将A组分原料中的异氰酸酯和氟碳二元醇加入反应釜中，匀速搅拌，搅拌速度为80～120rpm，加热至60～80℃，保温反应2－3h，然后加入原料中的聚醚醇，在搅拌速度为80～120rpm、温度为70～85℃条件下继续保温反应2－3h，取样测异氰酸根的质量百分含量（NCO%），异氰酸根的质量百分含量达到设计值的98－102％后，冷却，得到A组分半预聚物，出料，包装；
所述异氰酸根的质量百分含量设计值为15－25%；
（2）B组分的制备方法：先将B组分原料中的聚醚胺、高活性聚醚醇、复合纳米金属氧化物表面活性材料、填料以及颜料加入到密闭式球磨机中研磨3～6小时，然后将研磨浆料和B组分中的其余原料一起加入到反应釜中，混合均匀，在搅拌速度为80～120rpm、温度为100～108℃、真空度为-0.090～-0.095MPa的条件下脱水2－5小时，水分含量低于500ppm后出料，即得B组分，包装。
本发明之抗粘耐磨聚脲涂料，可以直接喷涂于车厢内表面，一次成膜厚度可达数毫米，施工效率高，涂层与车体底材附着力强，抗粘附性、耐磨损性、耐腐蚀性、耐冲击性好，能有效的防止煤炭、泥沙等材料对厢体的粘附，可以有效解决车厢粘附流体材料以及发生磨损腐蚀的问题，特别适于喷涂在重型运输自卸车衬里，能有效提高重型运输自卸车的工作效率，延长重型运输自卸车车厢的使用寿命。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本实施例由A组分和B组分按照0.8︰1的体积比混配而成；
所述A组分是由以下重量份数的原料合成的半预聚物：官能度为2.1的碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯100份、聚氧化丙烯醚三元醇GMN-3050（上海高桥）22份和聚酯二元醇PS70L（南京斯泰潘）25份和氟碳二元醇WF-Q211 24份（无锡万博化工公司）；
所述B组分由以下重量份数的原料制成：聚氧丙烷基二胺D-2000（Huntsman公司）650份、有机硅二元胺KBM-602 500份、高活性聚氧化丙烯醚三元醇GEP-360N(上海高桥) 335份、氨基扩链剂3,3’-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷145份、氨基扩链剂3,5-二乙基甲苯二胺124份、氨基扩链剂N,N'-二仲丁基亚甲基二苯胺160份、氨基交联剂T-403 86份、高沸点稀释剂DBE 105份、三乙基二胺7份、二月桂酸二丁基锡0.7份、复合纳米氧化锌与钠米氧化钛表面活性材料430份（氧化锌与氧化钛质量比1:1）、绢云母725份以及碳黑50份。
本实施例之抗粘耐磨聚脲涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分的制备方法：先将100份官能度为2.1的碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯和24份氟碳二元醇WF-Q211加入到反应釜中，在搅拌速度为100rpm、温度为65℃条件下反应2小时，然后加入22份聚氧化丙烯醚三元醇GMN-3050和25份的聚酯二元醇PS70L，在搅拌速度为100rpm、温度为75℃条件下继续反应2小时，检测异氰酸根的质量百分含量达到18.2%（设计值为18.5%），冷却，得到A组分半预聚物，出料，包装；
（2）B组分的制备方法：先将650份聚氧丙烷基二胺D-2000、335份高活性高活性聚氧化丙烯醚三元醇GEP-360N 、430份 复合纳米氧化锌与钠米氧化钛表面活性材料、725份绢云母、50份碳黑加入到密闭式球磨机中研磨5小时，然后将研磨浆料与500份有机硅二元胺KBM-602、145份氨基扩链剂3,3’-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、124份氨基扩链剂3,5-二乙基甲苯二胺、160份氨基扩链剂N,N'-二仲丁基亚甲基二苯胺、86份氨基交联剂T-403、105份高沸点稀释剂DBE、7份三乙基二胺、0.7份二月桂酸二丁基锡一起加入到反应釜中，在搅拌速度为85rpm、温度为102℃、真空度为-0.092MPa的条件下脱水3小时，取样检测水分为315ppm，合格，出料，即得B组分，包装。
将A组分和B组分按照0.8︰1的体积比，采用高压喷涂设备，喷涂到车厢内表面，涂层性能检测结果见表1。
本实施例之涂膜一次成膜厚度为2.3毫米，涂膜机械性能高、涂层与车体底材附着力强，耐沾污、耐磨损、耐冲击性好。
样车经过一年的北方工程使用（车厢内装载煤炭和泥沙）后，涂层不粘附流体材料，同时涂层仍无明显磨损。
表1 实施例1涂层性能检测方法标准及结果数据
| 项目 | 指标 | 检测方法 |
| 拉伸强度，MPa | 22 | GB/T528-1988 |
| 撕裂强度，KN/m | 95 | GB/T529-1999 |
| 断裂伸长率，% | 87 | GB/T528-1988 |
| 耐污性能（等级） | 1 | GB/T9780-2005 |
| 表面硬度（邵D） | 61 | GB/T531-1999 |
| 磨耗体积，cm3/1.61km | 0.06 | GB/T1689-1998 |
| 附着力（剥离法），KN/m | 9.0 | GB/T2790-1995 |
实施例2
本实施例之抗粘耐磨聚脲涂料，由A组分和B组分按照1.2︰1的体积比混配而成；
所述A组分是由以下重量份数的原料合成的半预聚物：官能度为2.1的碳化二亚胺改性的4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯50份、官能度为2.7的多亚甲基多苯基多异氰酸酯60份、聚氧化丙烯醚二元醇GE-220(上海高桥)27份和聚四氢呋喃二元醇POLYTHF2000（德国巴斯夫）23份和氟碳二元醇ZH-04 26份（上海东氟化工科技公司）；
所述B组分由以下重量份数的原料制成：聚氧丙烷基三胺T-5000（Huntsman公司）100份、聚氧丙烷基二胺D-2000（Huntsman公司）580份、有机硅二元胺KBM-603 430份、高活性聚醚多元醇GEP-330N (上海高桥)375份、氨基扩链剂3,5-二乙基甲苯二胺 120份、氨基扩链剂N,N'-二仲丁基亚甲基二苯胺205份、氨基扩链剂2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯155份、氨基交联剂D-230 93份、稀释剂DOP 130份、环烷酸铅8份、515份复合纳米氧化锆与纳米氧化钛表面活性材料（氧化锆与氧化钛的质量比为2:3）、高岭土610份以及钛白41份。
本实施例之抗粘耐磨聚脲涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）A组分的制备方法：先将官能度为2.1的碳化二亚胺改性的4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯50份、官能度为2.7的多亚甲基多苯基多异氰酸酯60份、26份氟碳二元醇ZH-04加入到反应釜中，在搅拌速度为90rpm、温度为68℃条件下反应2.5小时，然后加入27份聚氧化丙烯醚二元醇GE-220和23份的聚四氢呋喃二元醇POLYTHF2000，在搅拌速度为90rpm、温度为80℃条件下继续反应2小时，检测异氰酸根的质量百分含量达到20.7%（设计值为21%），合格，得到A组分半预聚物，出料，包装；
（2）B组分的制备方法：先将100份聚氧丙烷基三胺T-5000、580份聚氧丙烷基二胺D-2000、375份高活性聚醚多元醇GEP-330N、515份复合纳米氧化锆与氧化钛表面活性材料、610份高岭土、41份钛白、5份碳黑加入到密闭式球磨机中研磨4小时，然后将研磨浆料与430份有机硅二元胺KBM-603、120份氨基扩链剂3,5-二乙基甲苯二胺、205份氨基扩链剂N,N'-二仲丁基亚甲基二苯胺、155份氨基扩链剂2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、130份稀释剂DOP、93份氨基交联剂D-230、8份环烷酸铅一起加入到反应釜中，在搅拌速度为100rpm、温度为106℃、真空度为-0.090MPa的条件下脱水2.5小时，取样检测水分为360ppm，合格后出料，即得B组分，包装。
将A组分和B组分按照1.2︰1的体积比，采用高压喷涂设备，喷涂到车厢内表面，本实施例之涂层性能检测结果见表2。
本实施例之涂膜一次成膜厚度为2.7毫米，涂膜机械性能高、涂层与车体底材附着力强，耐沾污、耐磨损、耐冲击性好。
样车经过一年的北方工程使用（车厢内装载煤炭和泥沙）后涂层不粘附流体材料，同时涂层仍无明显磨损。
表2 实施例2涂层性能检测方法标准及结果数据
| 项目 | 指标 | 检测方法 |
| 拉伸强度，MPa | 25 | GB/T528-1988 |
| 撕裂强度，KN/m | 101 | GB/T529-1999 |
| 断裂伸长率，% | 47 | GB/T528-1988 |
| 耐污性能（等级） | 1 | GB/T9780-2005 |
| 表面硬度（邵D） | 63 | GB/T531-1999 |
| 磨耗体积，cm3/1.61km | 0.04 | GB/T1689-1998 |
| 附着力（剥离法），KN/m | 10.5 | GB/T2790-1995 |
Claims (6)
1. 一种抗粘耐磨聚脲涂料，其特征在于，由A组分和B组分按照0.5～1.5︰1的体积比混配而成；
所述A组分是由以下重量份数的原料合成的半预聚物：异氰酸酯90～120份、聚醚醇40～60份和氟碳二元醇20～30份；
所述B组分由以下重量份数的原料制成：聚醚胺500～800份、有机硅二元胺400～600份、高活性聚醚醇300～400份、氨基扩链剂400～550份、氨基交联剂80～100份、高沸点稀释剂100～150份、复合催化剂5～10份、复合纳米金属氧化物表面活性材料400～600份、填料600～800份以及颜料40～60份；
所述高活性聚醚醇为环氧乙烷封端的聚醚醇；
所述高沸点稀释剂为沸点是190～400℃的稀释剂。
2.根据权利要求1所述的抗粘耐磨聚脲涂料，其特征在于，所述A组分中的异氰酸酯为官能度为2.0～2.7的异氰酸酯；所述A组分中的聚醚醇为聚氧化丙烯醚二元醇、聚氧化丙烯醚三元醇、聚四氢呋喃二元醇、聚四氢呋喃三元醇、聚酯二元醇、聚酯三元醇中的一种或几种；所述A组分中的氟碳二元醇为氟烯烃-乙烯基醚共聚物；所述B组分中的聚醚胺为聚氧丙烷基二胺、聚氧丙烷基三胺中的至少一种；所述B组分中的有机硅二元胺为含有两个伯胺基团或者两个仲胺基团，或者含有一个伯胺基团与一个仲胺基团的有机硅二元胺；所述B组分中的高活性聚醚醇为高活性聚氧化丙烯醚二元醇、高活性聚氧化丙烯醚三元醇、高活性聚酯二元醇和高活性聚酯三元醇中的一种或几种；所述氨基扩链剂为二甲硫基甲苯二胺、N,N'-二仲丁基亚甲基二苯胺、3,3’-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、N,N'-二氨基二苯基甲烷、3,5-二乙基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、4,4-亚甲基双（2,6-二乙苯胺）中的一种或几种；所述B组分中的高沸点稀释剂为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、尼尤酸甲酯中的一种；所述B组分中的氨基交联剂为T-403、D-230、二乙醇胺、三乙醇胺中的一种或几种；所述B组分中的复合纳米金属氧化物表面活性材料为纳米氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化锌、纳米氧化铝、纳米氧化镁中的至少两种； 所述B组分中的复合催化剂为叔胺类化合物与有机金属盐复合的催化剂； 所述B组分中的填料为绢云母、轻质碳酸钙、高岭土或者滑石粉中的一种或几种；所述B组分中的颜料为碳黑、钛白、铁蓝、深黄中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的抗粘耐磨聚脲涂料，其特征在于，所述A组分中的异氰酸酯为碳化二亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的抗粘耐磨聚脲涂料，其特征在于，所述B组分中的有机硅二元胺为日本信越公司KBM-602、KBM-603、KBE-603中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的抗粘耐磨聚脲涂料，其特征在于，所述B组分中的叔胺类化合物为三乙基二胺或者二甲基乙醇胺；所述有机金属盐为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅或者环烷酸铅中的一种或几种。
6.一种如权利要求1或2所述的抗粘耐磨聚脲涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）A组分的制备：先将A组分原料中的异氰酸酯和氟碳二元醇加入反应釜中，匀速搅拌，搅拌速度为80～120rpm，加热至60～80℃，保温反应2－3h，然后加入原料中的聚醚醇，在搅拌速度为80～120rpm、温度为70～85℃条件下继续保温反应2－3h，取样测异氰酸根的质量百分含量，异氰酸根的质量百分含量达到设计值的98－102％后，冷却，得到A组分半预聚物，出料，包装；
所述异氰酸根的质量百分含量设计值为15－25%；
（2）B组分的制备：先将B组分原料中的聚醚胺、高活性聚醚醇、复合纳米金属氧化物表面活性材料、填料以及颜料加入到密闭式球磨机中研磨3～6小时，然后将研磨浆料和B组分中的其余原料一起加入到反应釜中，混合均匀，在搅拌速度为80～120rpm、温度为100～108℃、真空度为-0.090～-0.095MPa的条件下脱水2－5小时，水分含量低于500ppm后出料，即得B组分，包装。
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