CN104497823A - 一种防爆吸能聚脲弹性涂料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防爆吸能聚脲弹性涂料及制备方法。该涂料由A、B组分构成，其中A组分由40～80重量份异氰酸酯、15～35重量份聚醚多元醇、0～10重量份扩链剂以及5～15重量份稀释剂组成；B组分由40～80重量份端氨基聚醚、20～40重量份胺扩链剂、0～10重量份填料以及0～10重量份助剂组成。本发明还包括该防爆吸能聚脲弹性涂料的制备方法。本发明的防爆吸能聚脲弹性涂料，经喷涂得到的涂层在具有超高强度性能的同时，仍具有良好柔韧性，可有效抵御爆炸物的冲击波和碎片，特别适合于用作武器装备的复合装甲以及军事设施的防护层。

Description

一种防爆吸能聚脲弹性涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及到一种弹性涂料及其制备方法，尤其是涉及一种防爆吸能聚脲弹性涂料及制备方法。
背景技术
坦克、装甲车、越野车等军用车辆由于所使用的金属材料刚性较强，容易被爆炸物碎片击穿，对内部人员造成严重伤害。此外，像仓库、防御工事等军事设施也极易被爆炸物冲击波破坏，造成较大损失。
喷涂聚脲弹性材料因具有高强高韧的特性，可很好的吸收能量，而不发生破坏。与车辆底部复合装甲相结合后，可以有效地抵御爆炸物碎片对车辆底部的破坏；喷涂于军事设施表面后，将大大提高军事设施的防护性能，避免爆炸物冲击波对设施结构的破坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种防爆吸能聚脲弹性涂料，以提高军用车辆以及军事设施的防护性能。该涂料在固化后形成的涂层在具有超高强度的同时，仍具有较好的柔韧性，此外还具有耐磨性、耐腐蚀性以及附着力强等优异性能。
本发明的目的之二在于提供该材料的制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种防爆吸能聚脲弹性涂料，由A、B组分构成，其特征在于，所述A组分是由异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂以及稀释剂组成；所述B组分由端氨基聚醚、液态胺扩链剂、颜料以及助剂组成，其中各组分重量份数如下：
A组分由40～80重量份异氰酸酯、15～35重量份聚醚多元醇、0～10重量份扩链剂以及5～15重量份稀释剂组成；
B组分由40～80重量份端氨基聚醚、20～40重量份液态胺扩链剂、0～10重量份填料以及0～10重量份助剂组成。
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；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或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的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或一种以上的混合物；或者选自由聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或一种以上组成的共聚物中的一种或一种以上的混合物。优选的是聚醚多元醇羟值当量在1000～3000之间。
在本发明中，所述的扩链剂选自乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇中的一种或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的稀释剂选自邻苯二甲基二丁酯、邻苯二甲基二辛酯、邻苯二甲基二异壬酯、邻苯二甲基二异癸酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯、碳酸丙烯酯中的一种或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的端氨基聚醚官能度在2～3之间，分子量在200～5000之间，具体选自美国亨斯曼公司JEFFAMINE T-5000、JEFFAMINE D-2000、JEFFAMINE D-400中的一种和/或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的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。
在本发明中，所述的填料选自碳酸钙、滑石粉，高岭土、有机膨润土、气相二氧化硅、二氧化钛、炭黑中的一种和/或一种以上的混合物。
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。
进一步的，本发明公开了所述的防爆吸能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：将聚醚多元醇和扩链剂加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至100～105℃，真空度为-0.095MPa条件下脱水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，降温至60℃及以下加入稀释剂，搅拌均匀出料即为A组分；
B组分的制备方法：按重量分数依次加入端氨基聚醚、扩链剂、填料和助剂到拉缸中，搅拌1～1.5小时，混合均匀出料即为B组分。
本发明所述的防爆吸能聚脲弹性涂料可直接喷涂于车辆和设施表面，一次喷涂至所需厚度，涂层具有超高强度与柔韧性，同时具有耐磨、耐腐蚀和附着力强等特性，可大大提高车辆和设施的防护能力，降低爆炸物造成的损害。
具体实施方式
实施例l
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)70份、聚四氢呋喃醚二醇PTMEG 2000(德国巴斯夫)18份、1,4丁二醇(山西三维)4份；碳酸丙烯酯JeffsolTM PC(美国亨斯曼)8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)7份、端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000(美国亨斯曼公司)60份、端氨基聚醚JEFFAMINE D-400(美国亨斯曼公司)4份、胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100(美国雅宝)25份、二氧化钛R902(美国杜邦公司)1份、炭黑MA100(日本三菱)1份、紫外线吸收剂B97(德国巴斯夫)2份。
本实例之防爆吸能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18份聚四氢呋喃醚二醇PTMEG 2000和4份1,4丁二醇加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至100℃，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70份二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-50，加热至80反应3小时，降温至60℃及以下加入8份碳酸丙烯酯JeffsolTM PC搅拌均匀出料即为A组分。
B组分的制备方法：依次加入7份端氨基聚醚JEFFAMINE T-5000、60份端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000、4份端氨基聚醚JEFFAMINE D-400、25份胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100、1份二氧化钛R902、1份炭黑MA100、2份紫外线吸收剂B97到拉缸中，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Fusion MP喷枪按1:1(体积比)喷涂于车辆和设施表面，2mm厚度的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 4秒
表干时间 10秒
拉伸强度 33.5MPa
断裂伸长率 340％
100％拉伸模量 11.9MPa
200％拉伸模量 18.2MPa
300％拉伸模量 31.7MPa
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-100(烟台万华)67份、聚四氢呋喃醚二醇PTMEG 1000(德国巴斯夫)20份、1,4丁二醇(山西三维)3份；碳酸丙烯酯JeffsolTM PC(美国亨斯曼)10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)5份、端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000(美国亨斯曼公司)62份、端氨基聚醚JEFFAMINE D-400(美国亨斯曼公司)4份、胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100(美国雅宝)25份、二氧化钛R902(美国杜邦公司)1份、炭黑MA100(日本三菱)1份、紫外线吸收剂B97(德国巴斯夫)2份。
本实例之防爆吸能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20份聚四氢呋喃醚二醇PTMEG 1000和3份1,4丁二醇加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至105℃，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67份二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-100，加热至90℃反应3小时，降温至60℃及以下加入10份碳酸丙烯酯JeffsolTM PC搅拌均匀出料即为A组分。
B组分的制备方法：依次加入5份端氨基聚醚JEFFAMINE T-5000、62份端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000、4份端氨基聚醚JEFFAMINE D-400、25份胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100、1份二氧化钛R902、1份炭黑MA100、2份紫外线吸收剂B97到拉缸中，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Fusion MP喷枪按1:1(体积比)喷涂于车辆和设施表面，2mm厚度的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 3秒
表干时间 10秒
拉伸强度 31.8MPa
断裂伸长率 325％
100％拉伸模量 10.5MPa
200％拉伸模量 16.8MPa
300％拉伸模量 29.5MPa
对比实施例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)62份、聚丙二醇醚GE-220A(上海高桥石化三厂)28份、碳酸丙烯酯JeffsolTM PC(美国亨斯曼)10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)5份、端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000(美国亨斯曼公司)62份、端氨基聚醚JEFFAMINE D-400(美国亨斯曼公司)4份、胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100(美国雅宝)25份、二氧化钛R902(美国杜邦公司)1份、炭黑MA100(日本三菱)1份、紫外线吸收剂B97(德国巴斯夫)2份。
本实例之防爆吸能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28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100～105℃，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62份二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-100，加热至80～90℃反应3小时，降温至60℃及以下加入10份碳酸丙烯酯JeffsolTM PC搅拌均匀出料即为A组分。
B组分的制备方法：依次加入5份端氨基聚醚JEFFAMINE T-5000、62份端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000、4份端氨基聚醚JEFFAMINE D-400、25份胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100、1份二氧化钛R902、1份炭黑MA100、2份紫外线吸收剂B97到拉缸中，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Fusion MP喷枪按1:1(体积比)喷涂于车辆和设施表面，2mm厚度的涂层性能测试结果见表2所述：
表3聚脲弹性体的主要物理性能
项目 指标
凝胶时间 3秒
表干时间 12秒
拉伸强度 18.5MPa
断裂伸长率 470％
100％拉伸模量 6.2MPa
200％拉伸模量 9.6MPa
300％拉伸模量 17.5MPa
由上述实验数据可以看出，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 (10)

1.一种防爆吸能聚脲弹性涂料，由A、B组分构成，其特征在于，所述A组分由异氰酸酯、聚醚多元醇、扩链剂以及稀释剂组成；B组分由端氨基聚醚、胺扩链剂、填料以及助剂组成，其中各组分重量份数如下：
A组分由40～80重量份异氰酸酯、15～35重量份聚醚多元醇、0～10重量份扩链剂以及5～15重量份稀释剂组成；
B组分由40～80重量份端氨基聚醚、20～40重量份胺扩链剂、0～10重量份填料以及0～10重量份助剂组成；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；
并且A、B组分的体积比为1:1。
2.根据权利要求1所述的防爆吸能聚脲弹性涂料，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；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或两种以上的混合物。
3.据权利要求1所述的防爆吸能聚脲弹性涂料，其特征在于所述的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或两种以上的混合物；或者选自由聚乙二醇醚、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或两种以上组成的共聚物中的一种或两种以上的混合物。
4.据权利要求3所述的防爆吸能聚脲弹性涂料，其特征在于所述的聚醚多元醇分子量在1000～3000之间。
5.据权利要求1所述的防爆吸能聚脲弹性涂料，其特征在于所述的扩链剂选自乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇中的一种或两种以上的混合物。
6.据权利要求1所述的防爆吸能聚脲弹性涂料，其特征在于所述的稀释剂选自邻苯二甲基二丁酯、邻苯二甲基二辛酯、邻苯二甲基二异壬酯、邻苯二甲基二异癸酯、己二酸二丁酯、己二酸二辛酯、碳酸丙烯酯中的一种或两种以上的混合物。
7.据权利要求1所述的防爆吸能聚脲弹性涂料，其特征在于所述的端氨基聚醚官能度在2～3之间，分子量在200～5000之间。
8.据权利要求1所述的防爆吸能聚脲弹性涂料，其特征在于所述的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或两种以上的混合物。
9.据权利要求1所述的防爆吸能聚脲弹性涂料，其特征在于所述的填料选自碳酸钙、滑石粉，高岭土、有机膨润土、气相二氧化硅、二氧化钛、炭黑中的一种或两种以上的混合物。
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。
10.据权利要求1所述的防爆吸能聚脲弹性涂料的制备方法，其特征在于：
所述A组分的制备方法：将聚醚多元醇和扩链剂加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至100～105℃，真空度为-0.095Mpa，条件下脱水2～3小时，去掉真空，降温至60℃以下加入异氰酸酯，加热至80～90℃反应3～4小时，降温至60℃及以下加入稀释剂，搅拌均匀出料即为A组分；
所述B组分的制备方法：按重量分数依次加入端氨基聚醚、胺扩链剂、填料和助剂到拉缸中，搅拌1～1.5小时，混合均匀出料即为B组分。
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