CN102993930A

CN102993930A - 高耐磨喷涂聚脲弹性涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN102993930A
Application number: CN2012103805342A
Authority: CN
Inventors: 王新锋; 李红英
Original assignee: Beijing Oriental Yuhong Waterproof Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Oriental Yuhong Waterproof Technology Co Ltd
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明公开了一种高耐磨喷涂聚脲弹性涂料，是一种由A、B组分构成的双组分涂料，其中A组分由40～70重量份多异氰酸酯与30～60重量份聚醚多元醇组成；B组分由35～60重量份端氨基聚醚、25～40重量份液态胺扩链剂、0～10重量份聚四氟乙烯微粉、0～20重量份颜填料以及0～10重量份助剂组成。本发明公开的涂料经喷涂得到的涂层耐磨性高、耐冲击性好、耐腐蚀性、附着力强，特别适用于作为车辆和机械设备的衬里材料。

Description

高耐磨喷涂聚脲弹性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种高耐磨的喷涂用聚脲弹性涂料及其制备方法，属于化学材料领域。

背景技术

涂料是一种在建筑物、运输设备、机械设备等在内衬或表面、侧壁上经常涂装的一种化学材料，在卡车货箱内衬通常采用高固体份环氧涂料进行涂装，其耐磨性和耐冲击性较差，使用一段时间后，频繁的摩擦和机械冲击会导致油漆脱落，严重影响到货车的使用寿命；其它机械设备，例如煤矿设备(煤矿流槽、水泥砂浆处理设备、振动筛、浮选槽、洗矿滚筒、螺旋分离器、研磨设备)等，使用时由水泥砂浆和矿石造成的磨损非常严重，导致设备使用寿命大大缩短，维修费用居高不下。

近些年的研究发现，喷涂聚脲弹性涂料以其优异耐磨性和耐冲击性，相比传统的聚氨酯和环氧耐磨涂料，特别适合于作为车辆和机械设备的耐磨衬里材料，但是目前在工业上已有应用的喷涂聚脲弹性涂料通常面临一些自身难以克服的问题，例如CN 102492357 A公开了一种抗粘耐磨聚脲涂料及其制备方法。虽然其制备的聚脲具有较好的耐磨性能，但是聚脲产品中对耐磨性起重要作用的复合纳米金属氧化物表面活性材料加入量大，在B组分中不仅容易沉淀，而且增加粘度，不利于喷涂施工应用。其他的一些喷涂聚脲弹性涂料，如CN102181221A、CN102533090A等多注重阻燃性能的改善，并没有针对耐磨性能进行专门的研究，耐磨性能相对较差；CN1817989虽然公开了一种专注于耐磨性能的喷涂聚脲弹性涂料，但是其硬度、抗拉强度，耐磨性存在严重不足，无法应用于需要高耐磨的环境下。

通过以上所述可以看出，本领域依旧需要一种能够提供足够好的耐磨性能的喷涂聚脲弹性涂料。

发明内容

针对现有技术中存在的聚脲弹性涂料的缺陷，本发明公开了一种高耐磨的可以在现场喷涂成型的聚脲弹性涂料，本发明实现的一个目的是提供一种便于现场喷涂施工应用的聚脲弹性涂料，进一步的目的是提供一种能够提供足够高的硬度、拉伸强度，并具有足够高的耐磨性能的聚脲弹性涂料，进一步的在上述基础上本发明还提供了一种制备所述聚脲弹性涂料的制备方法。

为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

高耐磨喷涂聚脲弹性涂料，是由A、B两种组分构成的双组分涂料，其中A组分由40～70重量份异氰酸酯与30～60重量份聚醚多元醇组成；B组分由35～60重量份端氨基聚醚、25～40重量份液态胺扩链剂、0～10重量份聚四氟乙烯微粉、0～20重量份颜填料以及0～10重量份助剂组成。

在上述描述中，申请人对某些成分的用量使用了0-x(如10、20)等的限定，此种限定并非表示这些成分可以不用本发明，而是这些成分的用量是可以根据其他成分用量的不同进行从小到大的调整的，其具体的用量多或者少是在生产时根据产品的性质、用途和技术指标的要求进行调整的，也就是说，其中的限定是不包含0值的。

相应的，本发明公开了所述高耐磨喷涂聚脲弹性涂料的制备方法，包括下述步骤：(1)所述A组分的制备方法：将聚醚多元醇加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热，真空脱水2～3小时，去掉真空，降温至60℃及以下加入异氰酸酯，加热至80～90℃反应3～4小时，降温搅拌均匀出料即为A组分；(2)所述B组分的制备方法：按重量份数依次加入端氨基聚醚、液态胺类扩链剂、聚四氟乙烯微粉、颜填料和助剂到拉缸中，高速搅拌1～1.5小时，混合均匀出料即为B组分。

为了保证A组分的制备速度和性能，其中步骤(1)优选的搅拌加热温度为加热至110～120℃，真空脱水的真空度为-0.095Mpa。

申请人进行的实验证实，本发明的高耐磨喷涂聚脲弹性涂料具有良好的凝胶时间，便于现场喷涂成型，并且具有优异的硬度、拉伸强度、耐磨等多方面性能，可直接喷涂于车辆和机械设备表面，一次喷涂至所需厚度，所得涂层耐磨性高、耐冲击性好、耐腐蚀性、附着力强，可大大延长车辆和机械设备的使用寿命，降低维修费用，有效控制应用成本。

在本发明的进一步详述和具体实施中，本发明公开了所用的各种成分的优选类型，以便更好、更清楚的阐明本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不依靠这些细节信息而采用本发明技术领域其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。

在本发明中，所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，多次甲基多苯基多异氰酸酯的芳香族异氰酸酯中的一种和/或一种以上的混合物；和/或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异氰酸酯中的一种和/或一种以上的混合物，优选的，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，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中的一种和/或一种以上的混合物。

在本发明中，所述聚醚多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇中的一种和/或一种以上的混合物；或者选自由前述中的一种或一种以上的化合物组成的共聚物中的一种或一种以上的混合物。

其中，在上述陈述中申请人使用“前述”一词是出于描述的更清楚的需要，指的是聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇。

上述所述的聚醚多元醇，优选的是聚醚多元醇羟值当量在1000～3000之间。

在本发明中，所述的端氨基聚醚为具有不同官能度的伯胺或仲胺封端的聚醚树脂，通常为分子量为2000-5000的以伯胺封端的胺封端的聚醚树脂，优选美国亨斯曼(Huntsman)公司JEFFAMINE T-5000，JEFFAMINE D-2000或二者的混合物。

在本发明中，所述的液态胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺(如DEDTA-80)、二甲硫基甲苯二胺(如Etchacure-300)、N，N’-二烷基甲基二苯胺(如宜兴辉煌系列产品)、4，4’-二氨基二苯基甲烷(如Unilink系列产品)、3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯基甲烷(如浙江常山化工系列产品)，脂肪族类扩链剂中的一种和/或一种以上的混合物，其中所述的脂肪族类扩链剂通常为脂肪族多元胺，例如脂肪族二仲胺Clearlmk 1000系列、混合扩链剂Jefflink 555系列等。

在本发明中，所述的聚四氟乙烯微粉选自美国3M公司TF9207、TF9208中的一种和/或一种以上的混合物，在商业上还存在多种其他公司出品的各种不同规格的聚四氟乙烯微粉，均可用于本发明。

在本发明中，所述的颜填料选自炭黑、碳酸钙、滑石粉，高岭上、有机膨润土、气相二氧化硅、二氧化钛中的一种和/或一种以上的混合物。

在本发明中，所述的助剂包括抗氧剂、紫外线吸收剂、流动改进剂和/或增强材料，这些助剂用于增进涂料不同方面特定的理化性能，所述的抗氧剂，例如抗氧剂1010、抗氧剂333等涂料领域常用的均可用于本发明；所述的紫外线吸收剂如UV-326、UV-327、UV-328、UV-320、Tinuvin 326、Tinuvin 213、Tinuvin101、B-97等；流动改进剂，如气相三氧化二铝、Jietonda SA5502、SG-204等.

在以上描述中，申请人对所用各种组分的种类和常见的商品名进行了列举，仅用于说明本发明可以如何快速有效的实现，并非限定仅可采用上述型号，本领域技术人员使用其他厂家或类别的材料只要起到了同样的作用和功能，依旧属于本发明的保护范围。

具体实施方式

在下述实施例中，申请人提供了具体的组成和制备方法用于说明本发明可以如何实现，所提供的具体实施仅用于说明如何实现，而非构成特别限定。本领域技术人员在理解掌握本发明发明实质的基础上，对其进行的替换、变更、更改依旧属于本发明的保护范围，本发明的保护涵盖于权利要求及其等同变换。

实施例1

所述A组分是由以下重量份数的原材料合成的半预聚物：二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-100(烟台万华)55份、聚四氢呋喃醚二醇PTMEG 1000(德国巴斯夫)45份；

所述B组分是由以下重量份数的原材料制成：端氨基聚醚JEFFAMINE T-5000(美国亨斯曼公司)10份、端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000(美国亨斯曼公司)55份、胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100(美国雅宝)30份、聚四氟乙烯微粉TF9207(美国3M公司)1份、炭黑MA100(日本三菱)2份、紫外线吸收剂B97(德国巴斯夫)2份。

本实例之高耐磨喷涂聚脲弹性涂料的制备方法，包括以下步骤：

A组分的制备方法：将45份聚四氢呋喃醚二醇PTMEG 1000加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至110～120℃，真空度为-0.095MPa条件下脱水2小时，去掉真空，降温至60℃及以下加入55份二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATEMDI-100，加热至80～90℃反应3小时，降温搅拌均匀出料即为A组分。

B组分的制备方法：依次加入10份端氨基聚醚JEFFAMINE T-5000、55份端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000、30份胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100、1份聚四氟乙烯微粉TF9207、2份炭黑MA100、2份紫外线吸收剂B97到拉缸中，高速搅拌1小时，混合均匀出料即为B组分。

使用时，A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和FusionMP喷枪按1∶1(体积比)喷涂于车辆和机械设备表面，涂层性能测试结果见表1所述：

表1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	22MPa
		断裂伸长率	345％
撕裂强度	90KN/m
		硬度，邵D	58
耐磨性(H-18轮，1Kg/1000r)	46mg

实施例2

所述A组分是由以下重量份数的原材料合成的半预聚物：二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-50(烟台万华)40份、聚四氢呋喃醚二醇PTMEG 2000(德国巴斯夫)60份；

所述B组分是由以下重量份数的原材料制成：端氨基聚醚JEFFAMINE T-5000(美国亨斯曼公司)10份、端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000(美国亨斯曼公司)53份、胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100(美国雅宝)32份、聚四氟乙烯微粉TF9207(美国3M公司)1份、炭黑MA100(日本三菱)2份、紫外线吸收剂B97(德国巴斯夫)2份。

A组分的制备方法：将40份聚四氢呋喃醚二醇PTMEG 2000加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至110～120℃，真空度为-0.095MPa条件下脱水2小时，去掉真空，降温至60℃及以下加入60份二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATEMDI-50，加热至80～90℃反应3小时，降温搅拌均匀出料即为A组分。

B组分的制备方法：依次加入10份端氨基聚醚JEFFAMINE T-5000、53份端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000、32份胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100、1份聚四氟乙烯微粉TF9207、2份炭黑MA100、2份紫外线吸收剂B97到拉缸中，高速搅拌1小时，混合均匀出料即为B组分。

使用时，A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和FusionMP喷枪按1∶1(体积比)喷涂于车辆和机械设备表面，涂层性能测试结果见表2所述：

表2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	21MPa
		断裂伸长率	360％
撕裂强度	85KN/m
		硬度，邵D	55
耐磨性(H-18轮，1Kg/1000r)	55mg

实施例3

所述A组分是由以下重量份数的原材料合成的半预聚物：二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-50(烟台万华)40份、聚丙二醇醚GE-220A(上海高桥石化三厂)60份；

A组分的制备方法：将40份聚丙二醇醚GE-220A加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至110～120℃，真空度为-0.095MPa条件下脱水2小时，去掉真空，降温至60℃及以下加入60份二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-50，加热至80～90℃反应3小时，降温搅拌均匀出料即为A组分。

使用时，A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和FusionMP喷枪按1∶1(体积比)喷涂于车辆和机械设备表面，涂层性能测试结果见表3所述：

表3聚脲弹性体的主要物理性能

项目	指标
		凝胶时间	6秒
拉伸强度	19.5MPa
		断裂伸长率	310％
撕裂强度	85KN/m
		硬度，邵D	53
耐磨性(H-18轮，1Kg/1000r)	95mg

对比实施例1

所述B组分是由以下重量份数的原材料制成：端氨基聚醚JEFFAMINE T-5000(美国亨斯曼公司)10份、端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000(美国亨斯曼公司)53份、胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100(美国雅宝)33份、炭黑MA100(日本三菱)2份、紫外线吸收剂B97(德国巴斯夫)2份。

B组分的制备方法：依次加入10份端氨基聚醚JEFFAMINE T-5000、53份端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000、33份胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100、2份炭黑MA100、2份紫外线吸收剂B97到拉缸中，高速搅拌1小时，混合均匀出料即为B组分。

表3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	20MPa
		断裂伸长率	325％
撕裂强度	83KN/m
		硬度，邵D	52
耐磨性(H-18轮，1Kg/1000r)	330mg

由上述实验数据可以看出，本发明的涂料加入了聚四氟乙烯微粉，不仅使产品具有良好的耐磨性，并且同时保持优异的拉伸和撕裂强度，具有良好的凝胶时间，显示本发明的涂料通过在所述的组成下各项性能均良好，满足应用需求。

Claims

1.高耐磨喷涂聚脲弹性涂料，是由A、B组分构成的双组分涂料，其特征在于，A组分由40～70重量份异氰酸酯与30～60重量份聚醚多元醇组成；B组分由35～60重量份端氨基聚醚、25～40重量份液态胺扩链剂、0～10重量份聚四氟乙烯微粉、0～20重量份颜填料以及0～10重量份助剂组成。

2.根据权利要求1所述的高耐磨喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，多次甲基多苯基多异氰酸酯的芳香族异氰酸酯中的一种和/或一种以上的混合物；和/或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异氰酸酯中的一种和/或一种以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的高耐磨喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，所述二苯基甲烷二异氰酸酯选自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中的一种和/或一种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的高耐磨喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇中的一种和/或一种以上的混合物；或者选自由前述中的一种或一种以上的化合物组成的共聚物中的一种或一种以上的混合物。

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

6.根据权利要求1所述的高耐磨喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，所述液态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，脂肪族类扩链剂中的一种和/或一种以上的混合物。

7.根据权利要求1所述的高耐磨喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，所述颜填料选自碳酸钙、滑石粉，高岭上、有机膨润土、气相二氧化硅、二氧化钛中的一种和/或一种以上的混合物。

8.根据权利要求1所述的高耐磨喷涂聚脲弹性涂料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、紫外线吸收剂、流动改进剂、增强材料中的一种或多种。

9.一种高耐磨喷涂聚脲弹性涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)所述A组分的制备方法：将聚醚多元醇加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热，真空脱水2～3小时，去掉真空，降温至60℃及以下加入异氰酸酯，加热至80～90℃反应3～4小时，降温搅拌均匀出料即为A组分；(2)所述B组分的制备方法：按重量份数依次加入端氨基聚醚、液态胺类扩链剂、聚四氟乙烯微粉、颜填料和助剂到拉缸中，高速搅拌1～1.5小时，混合均匀出料即为B组分。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，搅拌加热温度为加热至110～120℃，真空脱水的真空度为-0.095Mpa。