CN102675583B - 双组份慢反应聚脲及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双组份慢反应聚脲及其制法，用异氰酸酯预聚体与环状结构位阻胺反应制备双组份慢反应聚脲，A组分优选TDI和N-220制备，B组份中扩链剂是由环状结构位阻胺混合体和填料组成，环状结构位阻胺主要是采用脂肪族和芳香族两者相结合使用，本发明的双组份慢反应聚脲具有很好的拉伸强度、撕裂强度、断裂延伸率、低温弯折性、抗冲击性、柔韧性能、与基材的粘接强度和剥离强度，另外还有可适宜操作的时间和涂膜性良好的特点，其是一种浸润能力好、涂层的内应力小、附着力强、符合环保要求、可作为搭接材料使用，并可用于修补喷涂聚脲涂层及小场地施工成本低廉的双组分慢反应聚脲。

Description

双组份慢反应聚脲及其制法

技术领域

本发明属于聚氨酯防水涂料领域，特别涉及一种双组份聚脲及其制法。

背景技术

喷涂聚脲弹性体作为一种新型的具有VOC(挥发性有机物)含量低、固化速度快、一次成膜厚度高等优点的绿色环保防护涂料，随着在奥运体育场馆、京津高铁等重点工程项目中的成功应用，已逐渐被人们了解并越来越被市场所接受，特别是2009年5月25日《喷涂聚脲防水涂料》国家标准的正式发布，为聚脲材料的进一步推广和应用创造了更好的条件。但是目前的喷涂聚脲弹性体技术存在以下缺点和不足之处：

1、由于聚脲的反应速度过快，因而对基面的浸润能力较差，容易影响与基面的附着力，且层间的结合不理想，涂层的内应力也较大；

2、聚脲在喷涂施工过程中，由于异氰酸酯基(-NCO)和液态胺等的存在，仍属有毒、有味和刺激性强烈的物质，并不是许多宣传资料所述“该材料对环境友好、是绿色材料、绿色施工”。为此在进行喷涂聚脲施工时，施工人员必须佩戴防毒口罩、防护眼镜、胶皮手套，穿防护服和防护鞋等，且应站在上风口作业；只有在A、B组分经过充分反应，完全聚合并形成大分子的聚脲弹性体，且在不含游离单体的情况下，聚脲涂层才符合环保要求的产品；

3、喷涂聚脲涂层的局部破损部位、拉拔测试点、施工过程中遗留下来的针孔和其他一些特殊部位以及需要施工的小场地等，用喷涂聚脲来修复和施工成本高，质量也难以得到保证。

发明内容

本发明提供了一种浸润能力好、涂层的内应力小、附着力强、符合环保要求、可作为搭接材料使用，并可用于修补喷涂聚脲涂层及小场地施工成本低廉的双组分慢反应聚脲。

本发明的双组份慢反应聚脲，其中聚脲是采用重量比为1～3∶1(即1∶1～3∶1)的A、B两种组分为原料混合制得，制备A组分的原料重量份组成为：

异氰酸酯              14-30

聚醚多元醇            70-86

制备B组分的原料重量份组成为：

本发明的A组份反应原理的反应式1：

反应式1

本发明的A与B组份混合后反应原理的反应式2：

反应式2

本发明的聚醚多元醇选自N-210、N-220、N-330，脂肪族环状结构位阻胺可以选自Desmophen NH1420、F420、F520、Desmophen NH XP-7068、Desmophen NH1220，芳香族环状结构位阻胺可以选自Unilink4200、WanaLink 6200、Unilink4100，但在现有技术范围内，本发明并不局限于上述选择。

本发明所用化学原料缩写名称、商品名、正式名如下：

多苯基多亚甲基多异氰酸酯，简称PAPI，由50％MDI与50％官能度大于2以上的多异氰酸酯组成的混合物。

甲苯二异氰酸酯(Toluene 2，4-Diisocyanate)，简称TDI。

4，4`-二苯基甲烷二异氰酸酯(4，4`-diphenylmethane diisocyanate)，简称MDI。

聚天门冬氨酸酯，商品名DesmophenNH1420、Desmophen NH1220、Desmophen NH XP-7068，由Bayer公司生产；商品名F420和F520为深圳飞扬实业有限公司生产。

4，4`-二仲丁基氨基二苯基甲烷(4，4`-bis(sec-butylamino)diphenylmethane)，商品名UNILINK4200和Unilink4100(美国UOP公司)，商品名WanaLink 6200(烟台万华聚氨酯股份有限公司)。

二氧化钛(Titanium Dioxide)，俗称钛白粉。

分散剂，选自无机分散剂和有机分散剂两大类。无机分散剂有硅酸盐类(例如水玻璃)和碱金属磷酸盐类(例如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠和焦磷酸钠等)。有机分散剂包括三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等，芳香分散剂S、醇类分散剂D(德国byk公司)等。

本发明的双组分慢反应聚脲，其中A组份为TDI和N-220合成的异氰酸酯预聚体时，NCO值为3-9％；A组份为MDI或PAPI和N-220合成的异氰酸酯预聚体时，NCO值为4-7％。

本发明的NCO值是指100g固化剂所含的NCO基团的重量百分含量。

优选的本发明的双组份慢反应聚脲，制备A组分的原料重量份组成为：

TDI                    14-25.7

N-220                74.3-86

制备B组分的原料重量份组成为：

进一步优选的本发明的双组份慢反应聚脲，其中制备A组分的原料重量份组成为：

TDI                  19.85

N-220                80.15

制备B组分的原料重量份组成为：

本发明的双组份慢反应聚脲，制备A组分的原料重量份组成为：

MDI                  27.7

N-220                72.3

制备B组分的原料重量份组成为：

本发明的双组份慢反应聚脲，制备所述A组分的原料重量份组成为：

PAPI                 29.57

N-220                70.43

制备B组分的原料重量份组成为：

本发明的双组份慢反应聚脲，优选的A、B两种组分的重量比为2∶1。

下面进一步解释本发明。

本发明是应用异氰酸酯预聚体与环状结构位阻胺反应制备双组份慢反应聚脲，异氰酸酯预聚体材料可采用TDI和N-220制备，其特点是TDI具有位阻效应高，反应速度慢，使较低的NCO值时仍具有较低的粘度。

B组份中扩链剂是由环状结构位胺混合体和填料组成，环状结构位阻胺主要是采用脂肪族Desmophen NH1420和芳香族Unilink4200两者相结合，可以优势互补。

Desmophen NH1420反应速度慢，凝胶时间长、固化后漆膜硬度大、刚性好、光泽度和抗老化性能优异、与各种底材附着力好、产品耐磨性好和高耐候性等特点，较适宜作为慢反应聚脲的扩链剂和主料使用。同类产品有深圳飞扬的F420和F520，还有Desmophen NH XP-7068和Desmophen NH1220等。

Unilink4200由于其强位阻效应，它的活性比其他胺类低得多，又由于其氨基上的一个氢原子被丁基取代，丁基起内增塑作用，同时也增加了二胺的溶解性，使它几乎与任何多元醇和多元胺混合，在TDI与MDI型配方中应用有较长的适用期，可使弹性体在具有较高强度、附着力、抗冲击性和低温性能的同时具有较好的柔韧性。与其他聚氨酯类产品有较好的相容性。另外还具有湿气低敏感性和低温弯折性好等特点。同类产品有WanaLink 6200和Unilink4100等。

这两种环状结构位阻胺的结合与TDI体系(或MDI、PAPI体系)的低粘度预聚体制备出的双组份慢反应聚脲具有很好的拉伸强度、撕裂强度、断裂延伸率、低温弯折性、抗冲击性、柔韧性能、与基材的粘接强度和剥离强度，另外还有可适宜操作的时间和涂膜性良好的特点。

本发明的双组份慢反应聚脲的制备方法，包括如下步骤：

A组份合成工艺：取异氰酸酯，在常温下加入聚醚多元醇，升温至75-85℃，在此温度范围内反应2-4小时，检测NCO值，待合格后出料。

B组分合成工艺：取脂肪族环状结构位阻胺、芳香族环状结构位阻胺，加入由炭黑、分散剂及助剂研磨好的黑浆，然后再加入由钛白粉、分散剂和助剂研磨好的白浆，搅拌分散10-50min，使各组分分散均匀，出料。

优选的本发明的双组份慢反应聚脲的制备方法，包括如下步骤：

A组份合成工艺：取TDI或MDI或PAPI，在常温下加入N-220，升温至80℃，在此温度范围内反应3小时，检测NCO值，待合格后出料。

B组分合成工艺：取DesmophenNH1420、Unilink4200加入由炭黑、分散剂及助剂研磨好的黑浆，然后再加入由钛白粉、分散剂和助剂研磨好的白浆，搅拌分散30min，使各组分分散均匀，出料。

本发明的有益效果在于，提供了一种反应速度较慢，因而具有与基面良好的浸润能力和附着力且涂层内应力小的双组份慢反应聚脲，该聚脲可用于修补喷涂聚脲涂层的局部破损部位、拉拔测试点、施工过程中遗留下来的针孔和其他一些特殊部位。本发明双组份慢反应聚脲的A组份是预聚体和半预聚体只存在少量的游离的异氰酸酯单体，A、B完全混合时不会像喷涂聚脲喷涂时喷溅到空气中大量有毒有害和刺激性强烈的物质，充分反应后形成高强度的聚脲涂层，该产品完全符合环保要求。本发明的双组份慢反应聚脲减少了在小型场地施工或者修补喷涂聚脲的涂层相应的成本，而且还能得到优异的涂层，达到防护的效果。双组份慢反应聚脲除了可以替代喷涂聚脲产品，还可以作为新旧聚脲的搭接材料使用，若是单独用于新旧聚脲的搭接剥离强度可达9N/mm，若是与本发明人生产的聚脲搭接专用粘结剂配合使用，可用于新旧聚脲的破损和修补，剥离强度可达到12N/mm以上。

下面通过比较进一步说明本发明的效果。

双组份慢反应聚脲和喷涂聚脲弹性体防水涂料的性能指标分别如表1和表2所示。由表1和表2对照可以看出，双组份慢反应聚脲在拉伸强度、撕裂强度、与基层粘接强度、与基层剥离强度和撕裂强度等方面，都比喷涂聚脲弹性体防水涂料的理化性能优异。并且双组份慢反应聚脲可手工涂刷，操作简单方便，在喷涂聚脲防水层的修补方面十分优异由于此材料是聚脲材料和喷涂的涂层相容性很强，所以与喷涂聚脲涂层的附着力很强，剥离强度可以达到9N/mm以上。另外本发明材料按比例混合完全后可操作时间可达30min以上，大大节约了材料和降低了成本与施工的难度。

表1双组份慢反应聚脲的性能指标

表2喷涂聚脲弹性体防水涂料性能指标

*客运专线桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件

下面通过具体实施例进一步说明本发明。

具体实施方式

实施例1、TDI体系的实施例：

NCO值为6.0％时具体配方如下表所示：

A组份

B组份

*此配方比例为A∶B＝2∶1

A组份合成工艺：取TDI，在常温下加入N-220，升温至80℃，在此温度范围内反应3小时，检测NCO值，待合格后出料。

B组分合成工艺：取DesmophenNH1420、Unilink4200加入由炭黑、分散剂及助剂研磨好的黑浆，然后再加入由钛白粉、分散剂和助剂研磨好的白浆，搅拌分散30min，使各组分分散均匀，出料。

将A、B两种组分混合即制得聚脲。

实施例2MDI体系

NCO值为6.0％时具体配方如下表所示：

A组份

B组份

*此配方比例为A∶B＝2∶1

A组份合成工艺：取MDI，在常温下加入N-220，升温至80℃，在此温度范围内反应3小时，检测NCO值，待合格后出料。

B组分合成工艺：取DesmophenNH1420、Unilink4200加入由炭黑、分散剂及助剂研磨好的黑浆，然后再加入由钛白粉、分散剂和助剂研磨好的白浆，搅拌分散30min，使各组分分散均匀，出料。

将A、B两种组分混合即制得聚脲。

实施例3PAPI体系

NCO值为6.0％时具体配方如下表所示：

A组份

B组份

*此配方比例为A∶B＝2∶1

A组份合成工艺：取PAPI，在常温下加入N-220，升温至80℃，在此温度范围内反应3小时，检测NCO值，待合格后出料。

B组分合成工艺：取DesmophenNH1420、Unilink4200加入由炭黑、分散剂及助剂研磨好的黑浆，然后再加入由钛白粉、分散剂和助剂研磨好的白浆，搅拌分散30min，使各组分分散均匀，出料。

施工时，将A、B两种组分混合即制得聚脲。

实施例1-3的技术指标比较见表3：

表3实施例1-3技术指标

实施例4、TDI体系的实施例：

NCO值为9.0％时具体配方如下表所示：

A组份

B组份

*此配方比例为A∶B＝1∶1

A组份合成工艺：

A组份合成工艺：取TDI，在常温下加入N-220，升温至85℃，在此温度范围内反应4小时，检测NCO值，待合格后出料。

B组分合成工艺：取DesmophenNH1420、Unilink4200加入由炭黑、分散剂及助剂研磨好的黑浆，然后再加入由钛白粉、分散剂和助剂研磨好的白浆，搅拌分散30min，使各组分分散均匀，出料。

将A、B两种组分混合即制得聚脲。

实施例5、TDI体系的实施例：

NCO值为3.0％时具体配方如下表所示：

A组份

B组份

*此配方比例为A∶B＝3∶1

A组份合成工艺：取TDI，在常温下加入N-220，升温至75℃，在此温度范围内反应2小时，检测NCO值，待合格后出料。

B组分合成工艺：取DesmophenNH1420、Unilink4200加入由炭黑、分散剂及助剂研磨好的黑浆，然后再加入由钛白粉、分散剂和助剂研磨好的白浆，搅拌分散30min，使各组分分散均匀，出料。

将A、B两种组分混合制得聚脲。

以上所述实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种双组份慢反应聚脲，其特征在于，所述聚脲是采用重量比为2:1的A、B两种组分为原料混合制得，制备所述A组分的原料重量份组成为：

异氰酸酯        14-30

聚醚多元醇      70-86

制备所述B组分的原料重量份组成为：

所述聚醚多元醇选自N-210、N-220、N330，所述脂肪族环状结构位阻胺选自Desmophen NH1420、F420、F520、Desmophen NH XP-7068、Desmophen NH1220，所述芳香族环状结构位阻胺选自Unilink4200、WanaLink6200、Unilink4100。

2.如权利要求1所述的双组份慢反应聚脲，其特征在于，所述A组分为TDI和N-220合成的异氰酸酯预聚体时，NCO值为3-9%；所述A组分为MDI或PAPI和N-220合成的异氰酸酯预聚体时，NCO值为4-7%。

3.如权利要求1所述的双组份慢反应聚脲，其特征在于，所述异氰酸酯为TDI，制备所述A组分的原料重量份组成为：

TDI        14-25.7

N-220      74.3-86

制备所述B组分的原料重量份组成为：

4.如权利要求3所述的双组份慢反应聚脲，其特征在于，制备所述A组分的原料重量份组成为：

TDI        19.85

N-220      80.15

制备所述B组分的原料重量份组成为：

5.如权利要求1所述的双组份慢反应聚脲，其特征在于，所述异氰酸酯为MDI，制备所述A组分的原料重量份组成为：

MDI        27.7

N-220      72.3

制备所述B组分的原料重量份组成为：

6.如权利要求1所述的双组份慢反应聚脲，其特征在于，所述异氰酸酯为PAPI，制备所述A组分的原料重量份组成为：

PAPI       29.57

N-220      70.43

制备所述B组分的原料重量份组成为：

7.如权利要求1-6任一项所述的双组份慢反应聚脲的制备方法，包括如下步骤:

A组分合成工艺：取异氰酸酯，在常温下加入聚醚多元醇，升温至75-85℃，在此温度范围内反应2-4小时，检测NCO值，待合格后出料，

B组分合成工艺：取脂肪族环状结构位阻胺、芳香族环状结构位阻胺，加入由炭黑、分散剂及助剂研磨好的黑浆，然后再加入由钛白粉、分散剂和助剂研磨好的白浆，搅拌分散10-50min，使各组分分散均匀，出料。

8.如权利要求7所述的双组份慢反应聚脲的制备方法，包括如下步骤:

所述异氰酸酯为TDI或MDI或PAPI，所述聚醚多元醇为N-220，所述脂肪族环状结构位阻胺为Desmophen NH1420，所述芳香族环状结构位阻胺为Unilink4200；

A组份合成工艺：取TDI或MDI或PAPI，在常温下加入N-220，升温至80℃，在此温度范围内反应3小时，检测NCO值，待合格后出料；

B组分合成工艺：取DesmophenNH1420、Unilink4200加入由炭黑、分散剂及助剂研磨好的黑浆，然后再加入由钛白粉、分散剂和助剂研磨好的白浆，搅拌分散30min，使各组分分散均匀，出料。