CN103436148A - 一种聚脲涂料配方及用其制备的聚脲涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚脲涂料配方及用其制备的聚脲涂料。一种聚脲涂料配方,包括A组分和B组分,A组分是活性基团为R-NH-R’的脂肪族聚脲树脂,B组分是活性基团为-NCO的异氰酸酯预聚体;A组分和B组分按官能团摩尔比-NCO/-NH- =1.0~1.2:1.0。本发明与现有技术相比,具有以下优点:1)本发明的聚脲涂料可以象传统聚氨酯双组份涂料一样刷涂、辊涂或使用普通喷涂设备施工,无需专用的喷涂设备和过渡涂层。2)因涂层交联密度高,成膜物中不含易被紫外线破坏的不饱和双键、苯环和醚键,含有丰富的氢化六元环、脲键、氨酯键、氢键,使涂层成膜时附着力优异,并具有3H以上的硬度和好的耐冲击韧性。3)本发明的涂层材料适用涂覆于马口铁板、不锈钢板、金属水管、玻璃、PVC、ABS、聚酯、混泥土等基材。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚脲涂料配方及用其制备的聚脲涂料。
背景技术:
喷涂聚脲是近年发展起来的一种性能优异的新材料、新技术,从第一代芳香族到第二代脂肪族再到第三代聚天门冬氨酸酯聚脲,各有优长但也都存着反应速度过快,需要价格昂贵的专用喷涂设备,适用于大型工程、需要过渡涂层来解决附着力,颜料润湿及装饰性欠缺的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种聚脲涂料配方,使用该配方制备的聚脲涂料可以象传统聚氨酯双组份涂料一样施工,无需专用的喷涂设备和过渡涂层。
本发明还提供一种采用上述配方制备的聚脲涂料,其可以象传统聚氨酯双组份涂料一样施工,无需专用的喷涂设备和过渡涂层,且成膜时附着力优异,并具有3H以上的硬度和好的耐冲击韧性。
本发明采用如下的技术方案:
一种聚脲涂料配方,包括A组分制备的色浆和B组分,A组分是活性基团为R-NH-R’的脂肪族聚脲树脂,B组分是活性基团为-NCO的异氰酸酯预聚体;A组分和B组分按官能团摩尔比-NCO/-NH- =1.0~1.2:1.0。
上述所述A组分按如下步骤制备:
第一步按官能团摩尔比-NCO/-OH=2:1制备预聚物:在4口瓶中加入脂肪族异氰酸酯,通氮气并升温到45℃左右,然后再分批加入含水量低于0.05%的二元醇,,在45℃~65℃之间反应一段时间后,测定NCO含量,当NCO质量百分含量变化≤0.05%时停止反应并降温,再用含水量低于0.05%的DBE调整粘度并使其固含量为75%;
第二步按官能团摩尔比-NH- / -NCO =2:1制备A组分:在4口瓶中加入脂环胺或聚天门冬氨酸酯的至少一种,通氮气并升温到45℃左右,然后再分批加入第一步合成的预聚物,在45~65℃之间反应一段时间后测定其粘度,当连续两次测定的粘度变化≤20mPas.s/25℃时可得A组分,用含水量低于0.05%的DBE调整粘度并使其固含量为60%左右。
上述所述B组份按如下步骤制备:
在4口瓶中加入脂肪族异氰酸酯,通氮气并升温到45℃左右,然后分批加入脂环胺或聚天门冬氨酸酯的至少一种,在45℃~65℃之间反应并连续测定NCO含量,当NCO质量百分含量变化≤0.05%时停止反应降温,用含水量低于0.05%的DBE调整粘度并使其固含量为60%,密封待用。
上述所述脂肪族异氰酸酯是HDI、IPDI、H12MDI、HDI三聚体、IPDI三聚体中的一种或几种混合。
上述所述二元醇是1,4-丁二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇中的一种或几种的混合。
上述所述聚天门冬氨酸酯是Desmophen NH 1520、Desmophen NH1420、Desmophen NH 1220中的一种或几种混合,所述脂环胺是3,3'-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷。
如上所述的聚脲涂料配方制备的聚脲涂料,其特征在于首先制备A组分色浆,按重量百分比计包括以下组分:
将以上各组分充分搅拌分散至混合均匀,再用实验室快手研磨分散至细度合格,得A组分色浆;
然后将A组分色浆、B组分、适量不含活性氢组分的有机溶剂混合均匀即可制得所需聚脲涂料。
上述所述不含活性氢组分的有机溶剂指由质量份数30%的二甲苯、质量份数 20%的三甲苯、质量份数50%的醋酸丁酯组成的复配物。
本发明与现有技术相比,具有以下优点:1)本发明的聚脲涂料可以象传统聚氨酯双组份涂料一样刷涂、辊涂或使用普通喷涂设备施工,无需专用的喷涂设备和过渡涂层。2)因涂层交联密度高,成膜物中不含易被紫外线破坏的不饱和双键、苯环和醚键,含有丰富的氢化六元环、脲键、氨酯键、氢键,使涂层成膜时附着力优异,并具有3H以上的硬度和好的耐冲击韧性。3)本发明的涂层材料在不添加任何助剂的情况下,可直接涂覆于马口铁板、不锈钢板、金属水管、玻璃、PVC、ABS、聚酯、混泥土等基材,具有优异的附着力。
具体实施例
为了进一步说明本发明的特征,下面结合具体实施例进行阐述,但并不是对本发明的限制。
以下所用原料包括:
1,4-丁二醇、甲基丙二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇;
六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、氢化苯基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)、HDI三聚体、IPDI三聚体;
3,3'-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷;
德国拜耳Desmophen NH 1520、Desmophen NH 1420、DesmophenNH 1220;
高沸点溶剂混合二元酸酯(杜邦称DBE)为二元酸酯混合物;
APW-1为广西南宁江南精细化工厂产的复合三聚磷酸铝;
WD-500为江苏无锡万达科技产的防锈填料;
不含活性氢组分的有机溶剂是由质量份数30%的二甲苯、质量份数 20%的三甲苯、质量份数50%的醋酸丁酯组成的复配物。
实施例1
1)制备A组分
第一步按官能团摩尔比-NCO/-OH=2:1制备预聚物:在4口瓶中加入1.2molH12MDI,搅拌通氮气并升温到45℃,分批加入0.6mol含水量低于0.05%的2,4-二乙基-1,5-戊二醇,在45℃~65℃之间反应4小时后连续测定NCO含量,当NCO质量百分含量变化≤0.05%时停止反应降温,用含水量低于0.05%的DBE调整粘度,并使其固含量为75%,所得预聚物为无色透明液体,粘度980mPa.s/45℃,NCO=9.15%,密封待用。
第二步按官能团摩尔比-NH -/ -NCO =2:1制备A组分:在4口瓶中加1.2mol Desmophen NH 1420,搅拌通氮气并升温到45℃,分批加入0.6mol第一步合成的预聚物在45~65℃之间反应6小时后连续测定其粘度,当粘度变化连续两次≤20mPas.s/25℃时用含水量低于0.05%的DBE调整粘度并使其固含量为60%,得A组分,所得产品为淡黄色透明液体,粘度5300mPa.s/25℃。
2)A组分色浆的制备:
将以上各组分充分搅拌分散至混合均匀,再用实验室快手研磨分散至细度≤15um,得A组分色浆。
3)、制备B组分:在4口瓶中加入1molHDI三聚体,搅拌通氮气并升温到45℃,按先后顺序分批加入0.40mol的Desmophen NH 1420和0.10mol的Desmophen NH 1220,在45~65℃之间反应6小时后连续测定NCO基含量,当NCO质量百分含量变化≤0.05%时停止反应降温,用含水量低于0.05%的DBE调整粘度,并使其固含量为60%,所得B组分为淡黄色透明液体,粘度1020mPa.s/25℃,NCO%=5.96%,密封待用。
4)制备涂层:按官能团摩尔比-NCO/-NH- =1.0:1.0配比,称取250克A组分磨成的色浆,65克B组分和80克不含活性氢组分的有机溶剂混合均匀,涂覆于马口铁板上,7天后进行性能测试。
硬度:3H(中华铅笔)
附着力:0级(划格法)
耐冲击性:50CM冲击漆膜无裂纹、皱纹及剥落现象。
实施例2
1)制备A组分
第一步按官能团摩尔比-NCO/-OH=2:1制备预聚物:在4口瓶中加入1.2molIPDI,搅拌通氮气并升温到45℃,分批加入0.6mol含水量低于0.05%的2-乙基-1,3-己二醇,在45℃~65℃之间反应4小时后连续测定NCO基含量,当NCO质量百分含量变化≤0.05%时停止反应降温,用含水量低于0.05%的DBE调整粘度,并使其固含量为75%,所得预聚物为无色透明液体,粘度1030mPa.s/45℃,NCO=10.50%,密封待用。
第二步按官能团摩尔比-NH -/- NCO =2:1制备A组分:在4口瓶中加1.2molDesmophen NH 1520,搅拌通氮气并升温到45℃,分批加入0.6mol第一步合成的预聚物在45~65℃之间反应6小时后连续测定其粘度,当粘度变化连续两次≤20mPas.s/25℃时用含水量低于0.05%的DBE调整粘度并使其固含量为60%,得A组分,所得产品为淡黄色透明液体,粘度4800mPa.s/25℃。
2)A组分色浆的制备:
将以上各组分充分搅拌分散至混合均匀,再用快手研磨分散至细度≤15um,得A组分色浆。
3)、制备B组分:在4口瓶中加入1molHDI三聚体,搅拌通氮气并升温到45℃,按先后顺序分批加入0.30mol的Desmophen NH 1520和0.20mol的Desmophen NH 1220在45~65℃之间反应6小时后连续测定NCO基含量,当NCO质量百分含量变化≤0.05%时停止反应降温,用含水量低于0.05%的DBE调整粘度,并使其固含量为60%,所得B组分为淡黄色透明液体,粘度1080mPa.s/25℃,NCO%=6.03%,密封待用。
4)制备涂层:按官能团摩尔比-NCO/-NH- =1.1:1.0配比,称取250克A组分磨成的色浆,62.5克B组分和85克不含活性氢组分的有机溶剂混合均匀,涂覆于马口铁板上,7天后进行性能测试。
硬度:3H(中华铅笔)
附着力:0级(划格法)
耐冲击性:50CM冲击漆膜无裂纹、皱纹及剥落现象。
实施例3
1)制备A组分
第一步按官能团摩尔比-NCO/-OH=2:1制备预聚物:在4口瓶中加入1.2molIPDI,搅拌通氮气并升温到45℃,分批加入0.6mol含水量低于0.05%的1,4-丁二醇,在45℃~65℃之间反应4小时后连续测定NCO基含量,当NCO质量百分含量变化≤0.05%时停止反应降温,用含水量低于0.05%的DBE调整粘度,并使其固含量为75%,所得预聚物为无色透明液体,粘度1180mPa.s/45℃,NCO=11.68%,密封待用。
第二步按官能团摩尔比-NH -/ -NCO =2:1制备A组分:在4口瓶中加1.2molDesmophen NH 1520和适量含水量低于0.05%的DBE,搅拌通氮气并升温到45℃,分批加入0.6mol第一步合成的预聚物在45~65℃之间反应6小时后连续测定其粘度,当粘度变化连续两次≤20mPas.s/25℃时用DBE调整粘度并使其固含量为60%,得A组分,所得产品为淡黄色透明液体,粘度6000mPa.s/25℃。
2)A组分色浆的制备:
将以上各组分充分搅拌分散至混合均匀,再用实验室快手研磨分散至细度≤15um,得A组分色浆。
3)、制备B组分:在4口瓶中加入1molHDI三聚体,搅拌通氮气并升温到45℃,按先后顺序分批加入0.25mol的Desmophen NH 1520和0.25mol的3,3'-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷在45~65℃之间反应6小时后连续测定NCO基含量,当NCO质量百分含量变化≤0.05%时停止反应降温,用含水量低于0.05%的DBE调整粘度,并使其固含为60%,所得B组分为淡黄色透明液体,粘度1100mPa.s/25℃,NCO%=6.55%,密封待用。
4)制备涂层:按官能团摩尔比-NCO/-NH- =1.2:1.0配比,称取250克A组分磨成的色浆,60克B组分和90克不含活性氢组分的有机溶剂混合均匀,涂覆于马口铁板上,7天后进行性能测试。
硬度:3H(中华铅笔)
附着力:0级(划格法)
耐冲击性:50CM冲击漆膜无裂纹、皱纹及剥落现象。
上面三个实施例中,步骤4)制备涂层时,不含活性氢组分的有机溶剂的用量为涂料总重量的20~25%即可,并不受各实施例的限制。
Claims (8)
1.一种聚脲涂料配方,包括A组分和B组分,A组分是活性基团为R-NH-R’的脂肪族聚脲树脂,B组分是活性基团为-NCO的异氰酸酯预聚体;A组分和B组分按官能团摩尔比-NCO/-NH- =1.0~1.2:1.0。
2.如权利要求1所述的一种聚脲涂料配方,其特征在于:所述A组分按如下步骤制备:
第一步按官能团摩尔比-NCO/-OH=2:1制备预聚物:在4口瓶中加入脂肪族异氰酸酯,通氮气并升温到45℃左右,然后再分批加入含水量低于0.05%的二元醇,,在45℃~65℃之间反应一段时间后,测定NCO含量,当NCO质量百分含量变化≤0.05%时停止反应并降温,再用含水量低于0.05%的DBE调整粘度并使其固含量为75%;
第二步按官能团摩尔比-NH- / -NCO =2:1制备A组分:在4口瓶中加入脂环胺或聚天门冬氨酸酯的至少一种,通氮气并升温到45℃左右,然后再分批加入第一步合成的预聚物,在45~65℃之间反应一段时间后测定其粘度,当连续两次测定的粘度变化≤20mPas.s/25℃时可得A组分,用含水量低于0.05%的DBE调整粘度并使其固含量为60%左右。
3.如权利要求1所述的一种聚脲涂料配方,其特征在于:所述B组份按如下步骤制备:
在4口瓶中加入脂肪族异氰酸酯,通氮气并升温到45℃左右,然后分批加入脂环胺或聚天门冬氨酸酯的至少一种,在45℃~65℃之间反应并连续测定NCO含量,当NCO质量百分含量变化≤0.05%时停止反应降温,用含水量低于0.05%的DBE调整粘度并使其固含量为60%,密封待用。
4.如权利要求2或3所述的一种聚脲涂料配方,其特征在于:所述脂肪族异氰酸酯是HDI、IPDI、H12MDI、HDI三聚体、IPDI三聚体中的一种或几种混合。
5.如权利要求2或3所述的一种聚脲涂料配方, 其特征在于:所述二元醇是1,4-丁二醇、2-乙基-1,3-己二醇、2,4-二乙基-1,5-戊二醇中的一种或几种的混合。
6.如权利要求2或3所述的一种聚脲涂料配方,其特征在于:所述聚天门冬氨酸酯是Desmophen NH 1520、Desmophen NH 1420、DesmophenNH 1220中的一种或几种混合,所述脂环胺是3,3'-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷。
7.如上所述的聚脲涂料配方制备的聚脲涂料,其特征在于首先制备A组分色浆,按重量百分比计包括以下组分:
将以上各组分充分搅拌分散至混合均匀,再用实验室快手研磨分散至细度合格,得A组分色浆;
然后将A组分色浆、B组分、适量不含活性氢组分的有机溶剂混合均匀即可制得所需聚脲涂料。
8.如权利要求7所述的聚脲涂料,其特征在于:所述不含活性氢组分的有机溶剂指由质量份数30%的二甲苯、质量份数 20%的三甲苯、质量份数50%的醋酸丁酯组成的复配物。
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