CN104327696A

CN104327696A - 一种聚碳酸酯多元醇型喷涂聚脲弹性体涂料及制备方法

Info

Publication number: CN104327696A
Application number: CN201410561646.7A
Authority: CN
Inventors: 耿志忠; 王新锋; 段文锋
Original assignee: SHANGHAI ORIENTAL YUHONG WATERPROOF TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI ORIENTAL YUHONG WATERPROOF TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2015-02-04

Abstract

一种聚碳酸酯多元醇型喷涂聚脲弹性体涂料及制备方法，属于涂料技术领域。A组分质量百分含量：聚碳酸酯多元醇:1.0－50％，聚醚多元醇:0-50％，二异氰酸酯:1.0－60％，催化剂:0.01－0.1％、增塑剂:0－50％；B料中：聚醚多元醇0－80％、端胺基聚醚1.0－80％，扩链剂0.1－30.0％、增塑剂:0－40％、消泡剂:0.1－0.5％、催化剂:0.1－1.0％、紫外光吸收剂:0.1－0.5％、偶联剂0.3－2.0％，其他助剂0-3％。本发明减少喷涂聚脲材料在实际使用过程出现的翘边和脱落等问题。

Description

一种聚碳酸酯多元醇型喷涂聚脲弹性体涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种新型的喷涂聚脲弹性体涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。

背景技术

目前，喷涂聚脲弹性体(Spray Polyurea Elastomer简称SPUA)技术是国外近十年来，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色环保施工技术。该材料具有力学强度高、耐磨、耐腐蚀、耐油、耐水、耐老化、耐交变温度(压力)等突出性能；在施工方面具有施工速度快、整体性能优异、环保性好等特点。现已针对不同底材和应用要求开发出凝胶时间从几秒到几十分钟，由弹性体至刚性材料的系列产品及配套底漆、层间粘合剂、填充材料等，经大量工程应用表明：它能够很好地保护橡胶、混凝土、玻璃钢、EPS泡沫、木材、钢、铝等材料，施工工艺和材料配套成熟可靠，应用领域非常广泛。

喷涂聚脲弹性体涂料在京沪高铁等大型工程中得到了广泛的应用，但是实际使用后，材料出现不同程度的翘边和脱落现象，影响其使用效果。这是由于材料本身存在大量高结晶度的脲键，随着时间的延长，脲键中的氢原子能够与硬段中的羰基形成三维网状结构，使硬段发生位移，并且高度集中，增加其内聚力和表面张力，在聚脲与底漆结合不紧密处形成翘边和脱落。

针对上述问题，本发明采用在A料中使用聚碳酸酯二醇替代部分聚醚多元醇。聚碳酸酯二醇的最大特点是其分子链中含量大量的羰基，研究表明，羰基与氢原子结合形成氢键的能力要远高于聚醚多元醇中的醚键。在A组分中引入聚碳醚酯二醇后，其含有的羰基能与脲键中的氢原子形成氢键，从而使硬段中的氢与软段中的羰基的结合，最终的目的是减少硬段与硬段间的结合，降低硬段的位移能力，从而在原料体系上，减少出现翘边和脱落现象的发生。同时在体系中可以引入增塑剂，进一步降低体系的结晶性。

未发现使用聚碳酸酯二醇来制备喷涂聚脲弹性体材料的相关专利。

发明内容

本发明的目的是提高一种喷涂聚脲弹性体涂料，解决现有技术中出现的翘边和脱落现象。

为解决上述问题本发明采用聚碳酸酯多元醇为主要多元醇反应物，与异氰酸酯反应形成高分子聚合物。

本发明的聚脲弹性体涂料，其特征在于，为含有聚碳酸酯多元醇型喷涂聚脲弹性体涂料，其中A组分质量百分含量：聚碳酸酯多元醇:1.0－50％，推荐值为10－40％、聚醚多元醇:0-50％，推荐值为1.0－20％、二异氰酸酯:1.0－60％，推荐值为40－60％、催化剂:0.01－0.1％、增塑剂:0－50％，推荐值为0－30％；B料中：聚醚多元醇0－80％、端胺基聚醚1.0－80％，扩链剂0.1－30.0％、增塑剂:0－40％、消泡剂:0.1－0.5％、催化剂:0.1－1.0％、紫外光吸收剂:0.1－0.5％、偶联剂0.3－2.0％，其他助剂0-3％。A组分中与二异氰酸酯反应的是聚碳酸酯多元醇或者聚碳酸酯多元醇与聚醚多元醇的混合物；二异氰酸酯的摩尔数相对于聚碳酸酯多元醇与聚醚多元醇的总摩尔数过量；A组分反应是由聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、增塑剂和催化剂的混合物经加热搅拌脱水后与过量二异氰酸酯在氮气保护下反应而成；B组分是端胺基聚醚、聚醚多元醇、扩链剂、消泡剂、偶联剂、紫外光吸收剂、增塑剂和其他小分子助剂的混合物，在110－120℃抽真空脱水而成。上述A组分中聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、增塑剂和催化剂的混合物经加热搅拌脱水后与过量二异氰酸酯在氮气保护下反应条件为60‐80℃，具体反映的时间可根据需要进行调节，此为常规技术，一般反应2-4小时，搅拌速率不低于80r/min。

其中A组分中聚醚多元醇和聚碳酸酯多元醇的比例没有限制，其混合后与异氰酸酯的配比没有限制，但优选是二异氰酸酯摩尔数相对于聚醚多元醇和聚碳酸酯多元醇的总摩尔数过量，进一步优选制备出的A组分的粘度要低于2000mPa.s，最好在500～1500mPa.s之间。B组分中配比原则上没有限制，但是使用时一般其羟基和氨基的总摩尔数要低于A组分中的异氰酸酯的摩尔数。

聚碳酸酯多元醇可以使用分子量为500－5000，官能度为2－3。

聚醚多元醇分子量可以为500－8000，官能度为2－3。可以使用环氧丙烷基聚醚多元醇、环氧乙烷基聚醚多元醇、聚四氢呋喃聚醚多元醇中的一种或几种。

端胺基聚醚可以使用分子量500－8000，官能度为2－3之间。

二异氰酸酯可以使用芳香族异氰酸酯，如对苯二甲基二异氰酸酯(PPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、奈二异氰酸酯(NDI)。也可以使用脂肪族异氰酸酯，如六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、三苯基甲烷三异氰酸酯(TTI)、二环已基甲烷二异氰酸酯(HMDI)。也可以将上述两种或者二种以上二异氰酸酯混合使用。

扩链剂可以使用端胺基扩链剂，如二乙基甲苯二胺(E100)、3,3’‐二氯‐4,4’二氨基二苯基甲烷(MOCA)等，也可使用醇类扩链剂，如1,4丁二醇、三羟甲基丙烷等；官能度在2－3之间。

增塑剂中不含醇或者酸类物质，可以使用邻苯二甲酸酯类、柠檬酸酯类、环氧化类等增塑剂。

消泡剂优选为聚二甲氧基硅氧烷类消泡剂。

偶联剂为氨基硅氧烷类偶联剂，包括(氨丙基三乙氧基硅烷，r-氨丙基三甲氧基硅烷，N-(ρ-氨乙基)-r-氨丙基三甲氧基硅烷)等。

紫外光吸收剂可以是水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类等常用紫外光吸收剂、及其混合物。

催化剂可以是金属类，如二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸铅等，也可以是叔胺类，如三乙胺、二乙烯三胺等。也可以是上述催化剂中的几种的混合物。

本发明采用聚碳酸酯多元醇为主要反应物质，与纯聚醚型喷涂聚脲弹性体涂料最大的不同在于聚碳酸酯中的羰基(碳氧双键)能与体系中的脲键形成氢键，关系硬段与硬段结晶的程度，从而减少喷涂聚脲材料在实际使用过程出现的翘边和脱落等问题。

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，而非构成本发明的限定。本领域技术人员在理解掌握本发明实质的基础上，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要求及其等同变换。

A组分与B组分中喷涂过程中采取的是体积比1：1，其真实质量比与喷涂仪器有一定关系，一般质量比在1.05：1。

实施例1

A组分：

合成工艺：

1.聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、邻苯二甲酸二丁酯、催化剂加入到反应釜中，搅拌开启，升温至110℃，抽真空3小时除水，开始降温至60℃；

2.加入异氰酸酯，温度稳定后升温至80℃，反应3小时；

3.每半小时检测一次NCO％含量，达到13.2％，即可出料；

B组分：

合成工艺：

1.将上述原料依次加入反应釜，110－120℃抽真空搅拌3小时后出料。

使用方法：

使用喷涂聚脲专用的喷涂设备进行施工，要求物料加热到50℃以上。

喷涂后立即放入标准养护室内进行养护，七天后检测指标；

其主要指标如下：

项目	指标
		表干时间s	10
实干时间s	60
		拉伸强度MPa	16-18
断裂伸长率％	300-400
		与混凝土粘接强度MPa	0.2-0.35
翘边和脱落现象	在使用过程没有出现

注：上述指标中的粘接强度是上述喷涂聚脲弹性体涂料与混凝土进行拉拔实验的数据，标准条件下养护7天，使用了底漆。

实施例2

A组分

合成工艺：

1.聚碳酸酯醇、聚醚、邻苯二甲酸二丁酯、催化剂加入到反应釜中，搅拌开启，升温至110℃，真空3小时除水，开始降温至60℃；

2.加入异氰酸酯，温度稳定后升温至80℃，反应3小时；

3.每半小时检测一次NCO％含量，达到16.5％即可出料；

B组分

合成工艺：

使用方法：

喷涂后立即放入标准养护室内进行养护，七天后检测指标；

其主要指标如下：

项目	指标
		表干时间s	10
实干时间s	60
		拉伸强度MPa	19-20
断裂伸长率％	150－300
		与混凝土粘接强度MPa	0.2-0.35
翘边和脱落现象	在使用过程没有出现

Claims

1.一种喷涂聚脲弹性体涂料，其特征在于，为含有聚碳酸酯多元醇型喷涂聚脲弹性体涂料，其中A组分质量百分含量：聚碳酸酯多元醇:1.0－50％，聚醚多元醇:0-50％，二异氰酸酯:1.0－60％，催化剂:0.01－0.1％、增塑剂:0－50％；B料中：聚醚多元醇0－80％、端胺基聚醚1.0－80％，扩链剂0.1－30.0％、增塑剂:0－40％、消泡剂:0.1－0.5％、催化剂:0.1－1.0％、紫外光吸收剂:0.1－0.5％、偶联剂0.3－2.0％，其他助剂0-3％。

2.按照权利要求1的一种喷涂聚脲弹性体涂料，其特征在于，A中聚碳酸酯多元醇为10－40％；聚醚多元醇1.0－20％；二异氰酸酯40－60％；增塑剂0－30％。

3.按照权利要求1的一种喷涂聚脲弹性体涂料，其特征在于，A组分中与二异氰酸酯反应的是聚碳酸酯多元醇或者聚碳酸酯多元醇与聚醚多元醇的混合物；二异氰酸酯的摩尔数相对于聚碳酸酯多元醇与聚醚多元醇的总摩尔数过量；A组分反应是由聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、增塑剂和催化剂的混合物经加热搅拌脱水后与过量二异氰酸酯在氮气保护下反应而成；B组分是端胺基聚醚、聚醚多元醇、扩链剂、消泡剂、偶联剂、紫外光吸收剂、增塑剂和其他小分子助剂的混合物，在110－120℃抽真空脱水而成。

4.按照权利要求3的一种喷涂聚脲弹性体涂料，其特征在于，A组分中聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、增塑剂和催化剂的混合物经加热搅拌脱水后与过量二异氰酸酯在氮气保护下反应条件为60‐80℃；反应2‐4小时，搅拌速率不低于80r/min。

5.按照权利要求1的一种喷涂聚脲弹性体涂料，其特征在于，A组分的粘度要低于2000mPa.s。

6.按照权利要求1的一种喷涂聚脲弹性体涂料，其特征在于，A组分的粘度在500～1500mPa.s之间。

7.按照权利要求1的一种喷涂聚脲弹性体涂料，其特征在于，聚碳酸酯多元醇可以使用分子量为500－5000，官能度为2－3；

聚醚多元醇分子量可以为500－8000，官能度为2－3；

端胺基聚醚使用分子量500－8000，官能度为2－3之间；

二异氰酸酯选自芳香族异氰酸酯、脂肪族异氰酸酯；

扩链剂使用端胺基扩链剂或醇类扩链剂，官能度为2－3；

增塑剂中不含醇或者酸类物质；

偶联剂为氨基硅氧烷类偶联剂。

8.按照权利要求1的一种喷涂聚脲弹性体涂料，其特征在于，聚醚多元醇选自环氧丙烷基聚醚多元醇、环氧乙烷基聚醚多元醇、聚四氢呋喃聚醚多元醇中的一种或几种；二异氰酸酯选自对苯二甲基二异氰酸酯(PPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、奈二异氰酸酯(NDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、三苯基甲烷三异氰酸酯(TTI)、二环已基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种或几种；增塑剂使用邻苯二甲酸酯类、柠檬酸酯类、环氧化类增塑剂；消泡剂为聚二甲氧基硅氧烷类消泡剂。

9.按照权利要求1的一种喷涂聚脲弹性体涂料，其特征在于，偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷，r-氨丙基三甲氧基硅烷，N-(ρ-氨乙基)-r-氨丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

10.按照权利要求1的一种喷涂聚脲弹性体涂料，其特征在于，紫外光吸收剂是水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类紫外光吸收剂或其混合物；催化剂为金属类或叔胺类。