CN106010175B - 一种桥梁抗凝冰型双组分聚脲防水涂料的制备方法及其应用 - Google Patents

一种桥梁抗凝冰型双组分聚脲防水涂料的制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料的制备方法及其应用，所述的桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料主要包括氟改性聚氨酯预聚物组分和含氟复合树脂组分两个部分，其制备方法包括以下步骤：步骤一是将聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯反应后，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂，混合均匀得到氟改性聚氨酯预聚物组分；步骤二是将脂肪族位阻胺化合物、氟碳树脂、脂肪族仲胺扩链剂和助剂混合分散均匀，得到含氟复合树脂组分。本发明所述桥梁抗凝冰型手刮聚脲防水涂料，在除冰高效、安全、环保等优点的同时，还具有耐腐蚀、耐磨损、防老化、表面自洁等复合功能。

Description

一种桥梁抗凝冰型双组分聚脲防水涂料的制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料的制备方法及其应用，属建筑防水与防护涂料技术领域。
背景技术
桥梁工程在各项工程中占据着重要地位，铁路和公路建设中都会涉及到桥梁工程的建设。与具有恒温路基的路面不同，桥面铺装下部临空临水，往往先于路面结冰，车辆由无冰雪路面行驶到结冰的桥面时，因对桥面路况估计不足极易造成交通事故，尤其是低温时节的夜晚，其冰害比路面冰害更具突发性与严重性，是桥面研究面临的重要问题。
从国内外防冰除冰技术的投入成本、技术特点、施工难度、除冰效果等方面的综合对比分析可以看出，传统的人工机械除冰以及化学除冰方法(除冰盐等)已经很难满足当前交通建设和社会发展的需求。
而防冰涂料在工程上简单易行、方便控制、成本较低、无能耗，更不存在环境污染的问题，对使用效果有良好的预期前景，实际上在输电线路、风力涡轮机叶片、飞机机翼等的防冰防雪上已有类似涂料应用。
中国专利CN103059650A公开了一种用于高压输电线路防覆冰的纳米涂料，利用疏水性高分子树脂和无机氟化物来实现涂料的防污和防覆冰，利用类钻碳提升涂料的硬度和耐磨损性，解决了过冷水滴在高压输电线路上结冰的问题。
中国专利CN104449317A公开了一种防冰雪覆盖涂料，以氟硅烷和聚氨酯树脂为基料，解决了公共设施建筑上冰雪粘附的问题。
国外也有类似研究，如西班牙专利ES2230913T3和英国专利GB2463675A，公开并记载了用于风力涡轮机叶片的抗凝冰型涂料。
国外大量研究表明超疏水涂料在防水、自清洁、防结霜、易除冰、抗腐蚀等方面具有突出的表现，若将其应用于路桥防冰领域，可降低冰与基底之间的粘附力，使冻雨和雪可以在行车等自然力的作用下滑落，仅利用重车车辆自行碾压即可达到破冰的目的，可有效减少冰雪天气人员作业的风险；
但当前抗冰涂料在桥梁结构上的应用国际上仍不多见，而若将以上抗冰涂料直接应用于路桥防冰，则存在粘结、耐候、耐磨、耐蚀不足等缺陷，在科技高度发展的今天，能否将防冰涂层技术应用于抑制桥梁结冰，发展生态无害的桥梁防冰技术显得尤为重要。
另一方面，聚脲涂料技术是国内外最近20年开发的一种新材料、新技术，具有固化速率快、理化性能优异、耐老化、耐磨蚀能力强等诸多优点，在诸多有耐磨蚀和耐候要求的场合已有大量应用。但现有当前市场中的聚脲涂料不具备超疏水特性，没有抗凝冰功能，若能将超疏水技术与聚脲涂料技术结合，发展耐候耐磨的抗凝冰涂层将存在重要意义。
发明内容
为了实现传统桥梁防护涂层在抗冰性方面的功能性突破，实现“防水、防冰、耐磨蚀”一体化，本发明将超疏水技术与聚脲技术有机结合并将其应用于路桥防冰领域，提供一种桥梁抗凝冰型手刮聚脲防水涂料的制备方法及其应用，实现重大战略优势，在除冰高效、安全、环保的同时，还具有耐腐蚀、耐磨损、防老化、表面自洁等复合功能。
本发明所述桥梁抗凝冰型手刮聚脲防水涂料是将具有超疏水功能的氟化物引入具有极佳耐磨蚀性能的聚脲防水涂料中，所述涂料兼具防水、防腐、防冰、耐磨、耐老化等功能。
本发明所述的桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料，主要包括氟改性聚氨酯预聚物组分和含氟复合树脂组分两个部分，其制备方法包括以下步骤：
(1)氟改性聚氨酯预聚物组分的制备：聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯进行亲核加成反应后，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂，混合均匀得到氟改性聚氨酯预聚物组分；
(2)含氟复合树脂组分的制备：将脂肪族位阻胺化合物、氟碳树脂、脂肪族仲胺扩链剂和助剂混合分散均匀，得到含氟复合树脂组分。
所述步骤(1)中所述的聚合物多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物；聚醚多元醇与聚酯多元醇的混合比例范围为95:5～65:35；
所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯为主链的二醇或三醇；其数均分子量选用本领域常用数均分子量，优选为2000～4000；所述聚酯多元醇为脂肪族聚酯多元醇，羟基含量为3％～3.5％。
所述聚醚多元醇为N220、N240、N330。
所述聚酯多元醇为拜耳聚合物责任有限公司的Desmophen 670或珠海飞扬化工有限公司的F1190。
所述的全氟聚醚二元醇为PFPE(Perfluoropolyethers)型含氟聚醚二醇，是一类羟基封端、主链含氟的聚醚无规低聚物，其通用结构式如下所示，其中p:q＝0.6～1.2，数均分子量2000-4000；可商购。
OHCH2CF2O(CF2CF2O)P(CF2O)qCF2CH2OH
所述全氟聚醚二元醇为Solvay(索尔维(上海))公司生产的Z-DOL的产品。
在本发明所述的制备方法中，利用上述全氟聚醚二元醇参于与异氰酸酯的预聚反应，可将氟基团引入预聚物软段结构中。
所述的羟基官能团氟类扩链剂包括2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇(C6H6F8O2)、1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇(C8H6F12O2)、2,2,3,3-四氟-1,4-丁烷二醇(C4H6F4O2)等中的至少一种。
在本发明所述的制备方法中，利用上述氟类扩链剂参于与异氰酸酯的预聚反应，可将氟基团引入预聚物硬段结构中。
所述聚醚多元醇、聚酯多元醇、全氟聚醚二元醇与羟基官能团氟类扩链剂之间的质量比为1:(0.07～0.5):(0.1～0.25):(0.01～0.1)。
所述脂肪族异氰酸酯为HDI、IPDI、H12MDI、HDI缩二脲、HDI三聚体、IPDI三聚体中的至少一种，优选为IPDI、H12MDI、HDI三聚体中的至少一种。
所聚醚多元醇、聚酯多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯预聚反应完成后，所得预聚物的异氰酸根含量为7％～9％。
所述预聚反应完成后，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂稀释，所述溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的至少一种以上任意比例混合物。
具体的，在本发明制备方法步骤(1)中，聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯在催化剂存在下反应。所述催化剂为辛酸亚锡和/或二月桂酸二丁基锡，催化剂的用量为聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯总质量的0.01％～0.03％。
通常，为了方便操作，催化剂只选用一种物质，即可以为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。
更为具体的操作可以是：将聚醚多元醇、聚酯二元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂加入聚合釜中，真空度-0.08--0.1MPa、110-120℃下脱水1.5-3小时后，以卡尔费休法测得含水率低于万分之五，通氮气或干燥空气解除真空，降温至68-75℃；加入脂肪族异氰酸酯和催化剂，恒温反应30～40min后，升温至75-85℃恒温反应2-3小时，以甲苯-二正丁胺法，参见GB/T 12009.4-1989，测得预聚体最终异氰酸根含量达聚合反应前设计的最终NCO％理论残留量，反应完成后降温至50-60℃，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂搅拌均匀后得到氟改性聚氨酯预聚物组分。
其中，所述氟改性聚氨酯预聚物组分最终的异氰酸根含量为6～8％。
在本发明中，所述制备方法步骤(2)中所述的脂肪族位阻胺化合物为二聚型聚天门冬氨酸酯，其通用结构式如下所示，可商购。所述聚天门冬氨酸酯的数均分子量在500～700范围内，NH当量在250～350g/mol范围内，其中NH当量是指每mol聚天门冬氨酸酯分子中所含仲氨基的质量。
所述的脂肪族位阻胺化合物为拜耳聚合物责任有限公司的型号为Desmophen NH1420、Desmophen NH 1520的商品。
所述的氟碳树脂为三氟氯乙烯或四氟乙烯与烷基乙烯基醚或酯的共聚物，其分子结构中含有羟基官能团，可参与成膜过程中的交联固化反应，将氟基团大量引入固化后的涂膜分子结构当中；可商购。
所述的氟碳树脂为日本旭硝子公司生产的牌号为LF100、200、302产品。
所述的脂肪族仲胺扩链剂为慢反应型脂肪族二仲胺，是一类新型抗紫外线老化聚脲扩链剂；选自4,4’-双仲丁氨基二环亚己基甲烷，分子式如下；
所述的脂肪族仲胺扩链剂为UOP公司生产的型号为Clearlink T1000，数均分子量322的商品。
所述脂肪族位阻胺化合物、氟碳树脂与脂肪族仲胺扩链剂之间的质量比为1:(0.1～0.5):(0.0087～0.0125)。
所述制备方法步骤(2)中所述的助剂为本领域可选用的多种助剂，具体品种和用量均可由本领域技术人员经试验确定。
所述助剂按质量份数计包括以下组分：分散剂0.2～0.4份、共分散剂0.1～0.3份、颜料5～10份、粉体填料18～35份、流平剂0.2～0.4份、消泡剂0.2～0.4份、触变剂0.2～0.4份、环保型稀释剂5～8份。
上述质量份数的计量基准与前述质量份数基准相同。
具体的，所述分散剂为业内常用阴离子分散剂，市售可得，可选自市售毕克化学公司的BKY-110、BYK-118或东莞市叁漆化工原料有限公司的Lencolo 1250。
所述共分散剂为空间位阻胺2-氨基-2-甲基-1-丙醇，CAS NO.124-68-5，(AMP)，研磨过程中加入，可防止颜料的重新聚集，使颜料分散性能达到最佳，市售可得。
所述颜料选自金红石型钛白粉，炭黑、纳米级氧化铁(黑、红、黄、绿)中的至少一种；
金红石型钛白粉为市售R-103、R-902、R-960；
所述的粉体填料选自细度为800～2000目的滑石粉、碳酸钙、分子筛活化粉中的至少一种。
所述的流平剂可选自市售毕克化学公司的BYK300、BYK306、BYK333或巴斯夫科宁化工公司的F40。
所述消泡剂选自市售毕克化学公司的BYK-A 530、BYK-A 555或普通甲基硅油201。
所述防沉剂选自有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡等业内常用的涂料流变控制剂中的任意一种。
所述聚酰胺蜡为市售日本楠木化成株式会社生产的Disparlon6900-20X或英国海名斯特殊化学公司提供的THIXATROL P200X防沉剂。
所述环保型稀释剂选自碳酸丙酯、碳酸乙酯、丁二甲酸二甲酯、戊二甲酸二甲酯、已二甲酸二甲酯中的一种或多种复合。
本发明所述的桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料应用于路桥混凝土表面防水、防腐、抗冰等功能性防护。
本发明所述的桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料的应用方法：将氟改性聚氨酯预聚物组分与含氟复合树脂组分按质量比1:1配置成漆后，均匀涂覆于路桥混凝土基面或经过处理的路桥混凝土基面。
优选的，涂覆于经表面清洁、抛丸处理、坑洞修补、涂刷底漆等工艺处理后的路桥混凝土基面。
涂布厚度较佳为1.5-3.0mm。
本发明所提供的聚脲涂料可操作时间较长，施工时无需大型喷涂设备，可采用滚涂、刷涂或刮涂的方式施工。与传统的喷涂聚脲不同，施工时无需大型喷涂设备，施工工艺简单，
优选的，单遍涂覆厚度0.5-1.0mm，两遍以上施工。
本发明所述的一种桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料，利用含羟基氟化物分别引入聚脲涂料的预聚物组分和含氟复合树脂组分，与现有技术相比，本发明将拥有超疏水性能的氟链段的更为广泛地分布于涂膜分子链结构中，能够更好的发挥氟化物结构的疏冰、疏水、耐候、耐腐蚀、耐酸碱和抗污自洁等优势，降低冰与桥梁路面之间的粘附力，使冰层可在行车等自然力的作用下滑落，利用重车车辆自行碾压即可达到破冰的目的。
另一方面，本发明利用可刷涂的脂肪族聚脲作为涂料的本体材料，利用其结构中大量的极性基团与基材或经修饰处理的基材结合，发挥聚脲的高强度、高耐磨、高附着力、高耐候等优势，大大提升了涂料的工程耐久性。
具体实施方式
以下是本发明的具体应用实例，但本发明不受以下实施例内容限制；本发明中的原料与试剂均为工业级，市售可得。
实施例中部分原材料的厂家及型号如下：
1、聚醚多元醇，含水率0.1％以下：
(1)江苏钟山化工有限公司生产的聚醚多元醇N220，数均分子量2000；
(2)江苏钟山化工有限公司生产的聚醚多元醇N240，数均分子量4000；
(3)江苏钟山化工有限公司生产的聚醚多元醇N330，数均分子量3000；
2、聚酯多元醇，含水率0.1％以下：
(1)拜耳聚合物责任有限公司生产、型号为Desmophen 670，羟值3.5％(以下简称“Desmophen 670”)；
(2)珠海飞扬化工有限公司生产、型号为F1190，羟值3％(以下简称“F1190”)；
3、全氟聚醚二元醇
(1)索尔维(上海))公司生产、工业品名为Z-DOL，数均分子量2000；
(2)索尔维(上海))公司生产、工业品名为Z-DOL，数均分子量3000；
(3)索尔维(上海))公司生产、工业品名为Z-DOL，数均分子量4000；
4、聚天门冬氨酸酯：
(1)拜耳聚合物责任有限公司生产、型号Desmophen NH 1420(以下简称“Desmophen NH 1420”)，数均分子量554，NH当量277g/mol；
(2)拜耳聚合物责任有限公司生产、型号Desmophen NH 1520(以下简称“Desmophen NH 1520”)，数均分子量582，NH当量291g/mol；
5、氟碳树脂
(1)日本旭硝子公司生产、牌号LF100，固体份50％，羟值26mgKOH/g；
(2)日本旭硝子公司生产、牌号LF200，固体份60％，羟值32mgKOH/g；
(3)日本旭硝子公司生产、牌号LF302，固体份50％，羟值24mgKOH/g；
6、分散剂：
(1)毕克化学公司生产、型号为BKY-110(以下简称“BKY-110”)；
(2)毕克化学公司生产、型号为BKY-118(以下简称“BKY-118”)；
(3)东莞市叁漆化工原料有限公司生产、型号为Lencolo 1250(以下简称“Lencolo1250”)；
7、消泡剂：
(1)毕克化学公司生产、型号为BYK-A 555(以下简称“BYK-A 555”)；
(2)毕克化学公司生产、型号为BYK-A 530(以下简称“BYK-A 530”)；
8、流平剂：
(1)毕克化学公司生产、型号为BYK300(以下简称“BYK300”)；
(2)毕克化学公司生产、型号为BYK306(以下简称“BYK306”)；
(3)毕克化学公司生产、型号为BYK333(以下简称“BYK333”)；
(4)巴斯夫科宁化工公司生产、型号为F40(以下简称“F40”)。
9、防沉剂：
(1)日本楠木化成株式会社生产、型号为Disparlon6900-20X(以下简称“Disparlon6900-20X”)；
(2)英国海名斯特殊化学公司生产、型号为THIXATROL P200X(以下简称“P200X”)。
下述实施例中，作为对比的纯聚脲涂层为苏博特型号为的聚脲涂料产品。
实施例1
(1)将200g聚醚多元醇N220、18g聚酯二元醇F1190、50g全氟聚醚二元醇Z-DOL(数均分子量2000)、2g扩链剂2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇加入反应容器中，真空度-0.08MPa、115℃下脱水3小时(脱水后以卡尔费休法测得含水率0.025％)后，通氮气或干燥空气解除真空，降温至68℃；加入异氰酸酯115.5gIPDI和催化剂0.1g辛酸亚锡，恒温反应30min后，升温至75℃恒温反应2小时，反应完成后降温至50℃，加入128.5g己二酸二甲酯搅拌均匀后， 得到氟改性聚氨酯预聚物组分，通过甲苯-二正丁胺(GB/T 12009.4-1989)法测得预聚体最终异氰酸根含量为6.1％；
(2)在混合釜1中依次加入400g聚天门冬氨酸酯NH1420、40g氟碳树脂LF-100、5g4,4’-双仲丁氨基二环亚己基甲烷、4.2g分散剂BKY-118、3.1g共分散剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇、102.4g钛白粉R902、20.5g炭黑、358.5g粉体填料，40℃下搅拌均匀后，经卧式砂磨机研磨分散，将研磨后的分散体引入混合釜2内，4.2g流平剂BYK300、2.1g消泡剂BYK-A 530、2.5g触变剂Disparlon6900-20X、81.9g碳酸丙酯混合分散30min，得到含氟复合树脂组分。
表1实施例1应用数据
实施例2
(1)将196g聚醚多元醇N330、14g聚酯二元醇F1190、30g全氟聚醚二元醇Z-DOL(数均分子量3000)、2.5g扩链剂1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇加入反应容器中，真空度-0.09MPa、120℃下脱水2小时(脱水后以卡尔 费休法测得含水率0.013％)后，通氮气或干燥空气解除真空，降温至68℃；加入异氰酸酯141.4gH12MDI和催化剂0.04g辛酸亚锡，恒温反应40min后，升温至85℃恒温反应2小时，反应完成后降温至60℃，加入53.5g丁二酸二甲酯搅拌均匀后，得到氟改性聚氨酯预聚物组分，通过甲苯-二正丁胺(GB/T12009.4-1989)法测得预聚体最终异氰酸根含量为7.9％；
(2)在混合釜1中依次加入342g聚天门冬氨酸酯NH1420、100g氟碳树脂LF-100、3g4,4’-双仲丁氨基二环亚己基甲烷、2g分散剂BKY-110、1g共分散剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇、27.5g钛白粉R103、6.9g炭黑、308.5g滑石粉、50g分子筛活化粉，45℃下搅拌均匀后，经卧式砂磨机研磨分散，将研磨后的分散体引入混合釜2内，2g流平剂BYK333、2g消泡剂BYK-A555、2g触变剂Disparlon6900-20X、34.4g戊二酸二甲酯混合分散35min，得到含氟复合树脂组分。
表2实施例2应用数据
实施例3
(1)将180g聚醚多元醇N240、90g聚酯二元醇Desmophen 670、20g全氟聚醚二元醇Z-DOL(数均分子量4000)、5.4g扩链剂2,2,3,3-四氟-1,4-丁烷二醇加入反应容器中，真空度-0.1MPa、110℃下脱水1.5小时(脱水后以卡尔费休法测得含水率0.022％)后，通氮气或干燥空气解除真空，降温至75℃；加入异氰酸酯305.26gHDI三聚体和催化剂0.12g辛酸亚锡，恒温反应35min后，升温至80℃恒温反应2.5小时，反应完成后降温至55℃，加入52.3g乙酸乙酯和40g乙酸丁酯搅拌均匀后，得到氟改性聚氨酯预聚物组分，通过甲苯-二正丁胺(GB/T 12009.4-1989)法测得预聚体最终异氰酸根含量为6.5％；
(2)在混合釜1中依次加入300g聚天门冬氨酸酯NH1520、150g氟碳树脂LF-200、3g4,4’-双仲丁氨基二环亚己基甲烷、2.2g分散剂Lencolo 1250、0.75g共分散剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇、59.3g钛白粉R960、14.8g氧化铁黑、163g碳酸钙，50℃下搅拌均匀后，经卧式砂磨机研磨分散，将研磨后的分散体引入混合釜2内，1.5g流平剂BYK306、1.5g消泡剂甲基硅油201、1.5g触变剂THIXATROLP200X、43.7g碳酸乙酯混合分散40min，得到含氟复合树脂组分。
表3实施例3应用数据
实施例4
(1)将200g聚醚多元醇N220、50g聚酯二元醇Desmophen 670、20g全氟聚醚二元醇Z-DOL(数均分子量2000)、4g扩链剂2,2,3,3-四氟-1,4-丁烷二醇加入反应容器中，真空度-0.088MPa、115℃下脱水2小时(脱水后以卡尔费休法测得含水率0.028％)后，通氮气或干燥空气解除真空，降温至70℃；加入异氰酸酯97.66gH12MDI和54.36gHDI三聚体和0.09g催化剂二月硅酸二丁基锡，恒温反应35min后，升温至80℃恒温反应2小时，反应完成后降温至60℃，加入60.8g戊二甲酸二甲酯搅拌均匀后，得到氟改性聚氨酯预聚物组分，通过甲苯-二正丁胺(GB/T 12009.4-1989)法测得预聚体最终异氰酸根含量为7.2％；
(2)在混合釜1中依次加入300g聚天门冬氨酸酯NH1420、150g氟碳树脂LF-302、3g4,4’-双仲丁氨基二环亚己基甲烷、2g分散剂Lencolo 1250、1.4g共分散剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇、40.9g钛白粉R960、13.6g氧化铁红、122.6g滑石粉，40℃下搅拌均匀后，经卧式砂磨机研磨分散，将研磨后的分散体引入混合釜2内，2g流平剂F40、2g消泡剂甲基硅油201、2.7g触变剂THIXATROLP200X、40.9g丁二甲酸二甲酯混合分散45min，得到含氟复合树脂组分。
表4实施例4应用数据
实施例5
(1)将200g聚醚多元醇N220、18g聚酯二元醇F1190、50g全氟聚醚二元醇Z-DOL(数均分子量2000)、2g扩链剂2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇加入反应容器中，真空度-0.08MPa、115℃下脱水3小时(脱水后以卡尔费休法测得含水率0.025％)后，通氮气或干燥空气解除真空，降温至68℃；加入异氰酸酯86.8gHDI和催化剂0.1g辛酸亚锡，恒温反应30min后，升温至75℃恒温反应2小时，反应完成后降温至50℃，加入84.2g己二酸二甲酯搅拌均匀后，得到氟改性聚氨酯预聚物组分，通过甲苯-二正丁胺(GB/T 12009.4-1989)法测得预聚体最终异氰酸根含量为6.2％；
(2)在混合釜1中依次加入400g聚天门冬氨酸酯NH1420、40g氟碳树脂LF-100、5g4,4’-双仲丁氨基二环亚己基甲烷、4.2g分散剂BKY-118、3.1g共分散剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇、102.4g钛白粉R902、20.5g炭黑、358.5g粉体填料，40℃下搅拌均匀后，经卧式砂磨机研磨分散，将研磨后的分散体引入混合釜2内，4.2g流平剂BYK300、2.1g消泡剂BYK-A 530、2.5g触变剂Disparlon6900-20X、81.9g碳酸丙酯混合分散30min，得到含氟复合树脂组分。
表5实施例5应用数据
由上述实施例5与实施例1～4的对比中可以看出，以优选异氰酸酯体系所制备的面漆体系具有更优异的耐紫外能力(＞4000h)。
由上述实施例1～5中可以看出，所得的桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料整体表现出极佳的耐化学腐蚀、耐磨蚀和耐紫外性能。同时，与传统的纯聚脲涂层相比，本发明的抗凝冰型手刮聚脲防水涂料在耐人工气候老化及抗冰性能方面有极大的提升，其中耐人工气候能力可提高至4000～6000h，涂层表面接触角可提高至130～140°，此外，冰与涂层之间的粘结力也由普通纯聚脲涂层体系的0.14MPa降低至0.01～0.019MPa，大幅降低了冰在涂层表面的附着能力。从重物敲击试验可以看出，本发明的抗凝冰型手刮聚脲防水涂料可大大提升冰层的易除性，实现仅依靠重车车辆自行碾压即可达到破冰的效果。

Claims (11)

1.一种桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料的制备方法，其特征在于，所述双组份是指氟改性聚氨酯预聚物组分和含氟复合树脂组分，其制备方法包括以下步骤：
(1)氟改性聚氨酯预聚物组分的制备：聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯进行亲核加成反应后，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂，混合均匀得到氟改性聚氨酯预聚物组分；
(2)含氟复合树脂组分的制备：将脂肪族位阻胺化合物、氟碳树脂、脂肪族仲胺扩链剂和助剂混合分散均匀，得到含氟复合树脂组分；
步骤(1)中所述的聚合物多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物；聚醚多元醇与聚酯多元醇的混合比例范围为95:5～65:35；
所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯为主链的二醇或三醇；其数均分子量为2000～4000；
所述聚酯多元醇为脂肪族聚酯多元醇，羟基含量为3％～3.5％；所述的全氟聚醚二元醇为PFPE(Perfluoropolyethers)型含氟聚醚二醇，是一类羟基封端、主链含氟的聚醚无规低聚物，其通用结构式如下所示，其中p:q＝0.6～1.2，数均分子量2000-4000；
OHCH2CF2O(CF2CF2O)PCF2OqCF2CH2OH
所述的羟基官能团氟类扩链剂包括2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇(C6H6F8O2)、1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇(C8H6F12O2)、2,2,3,3-四氟-1,4-丁烷二醇(C4H6F4O2)中的至少一种；
所述聚醚多元醇、聚酯多元醇、全氟聚醚二元醇与羟基官能团氟类扩链剂之间的质量比为1:(0.07～0.5):(0.1～0.25):(0.01～0.1)；
所述脂肪族异氰酸酯为HDI、IPDI、H12MDI、HDI缩二脲、HDI三聚体、IPDI三聚体中的至少一种；
所聚醚多元醇、聚酯多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯预聚反应完成后，所得预聚物的异氰酸根含量为7％～9％；
前述氟改性聚氨酯预聚物用溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的至少一种以上任意比例混合物；
步骤(2)中所述的脂肪族位阻胺化合物为二聚型聚天门冬氨酸酯，其通用结构式如下图所示；所述二聚型聚天门冬氨酸酯的数均分子量在500～700范围内，NH当量在250～350g/mol范围内，其中NH当量是指每mol聚天门冬氨酸酯分子中所含仲氨基的质量；
所述的氟碳树脂为三氟氯乙烯或四氟乙烯与烷基乙烯基醚或酯的共聚物，其分子结构中含有羟基官能团；
所述的脂肪族仲胺扩链剂为慢反应型脂肪族二仲胺，是一类抗紫外线老化聚脲扩链剂；选自4,4’-双仲丁氨基二环亚己基甲烷，分子式如下；
所述脂肪族位阻胺化合物、氟碳树脂与脂肪族仲胺扩链剂之间的质量比为1:(0.1～0.5):(0.0087～0.0125)；
步骤(2)中所述的所述助剂按质量份数计包括以下组分：分散剂0.2～0.4份、共分散剂0.1～0.3份、颜料5～10份、粉体填料18～35份、流平剂0.2～0.4份、消泡剂0.2～0.4份、防沉剂0.2～0.4份、环保型稀释剂5～8份；
所述分散剂选自市售毕克化学公司的BYK-118或东莞市叁漆化工原料有限公司的Lencolo 1250；
所述共分散剂为空间位阻胺2-氨基-2-甲基-1-丙醇，研磨过程中加入；
所述颜料选自金红石型钛白粉，炭黑、纳米级氧化铁中的至少一种；
金红石型钛白粉为市售R-103、R-902、R-960；
所述的粉体填料选自细度为800～2000目的滑石粉、碳酸钙、分子筛活化粉中的至少一种；
所述的流平剂可选自市售毕克化学公司的BYK300、BYK306、BYK333或巴斯夫科宁化工公司的F40；
所述消泡剂选自市售毕克化学公司的BYK-A 530、BYK-A 555或普通甲基硅油201；
所述防沉剂选自有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡中的任意一种；
所述环保型稀释剂选自碳酸丙酯、碳酸乙酯、丁二甲酸二甲酯、戊二甲酸二甲酯、已二甲酸二甲酯中的一种或多种复合。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述脂肪族异氰酸酯为IPDI、H12MDI、HDI三聚体中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述聚醚多元醇为N220、N240、N330；所述聚酯多元醇为拜耳聚合物责任有限公司的Desmophen 670或珠海飞扬化工有限公司的F1190；所述全氟聚醚二元醇为Solvay(索尔维(上海))公司生产的Z-DOL的产品。
4.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，步骤(1)中，聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯在催化剂存在下反应；所述催化剂为辛酸亚锡和/或二月桂酸二丁基锡，催化剂的用量为聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯总质量的0.01％～0.03％。
5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，步骤(1)具体为：将聚醚多元醇、聚酯二元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂加入聚合釜中，真空度-0.08--0.1MPa、110-120℃下脱水1.5-3小时后，以卡尔费休法测得含水率低于万分之五，通氮气或干燥空气解除真空，降温至68-75℃；加入脂肪族异氰酸酯和催化剂，恒温反应30～40min后，升温至75-85℃恒温反应2-3小时，以甲苯-二正丁胺法，参见GB/T 12009.4-1989，测得预聚体最终异氰酸根含量达聚合反应前设计的最终NCO％理论残留量，反应完成后降温至50-60℃，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂搅拌均匀后得到氟改性聚氨酯预聚物组分。
6.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，所述的脂肪族位阻胺化合物为拜耳聚合物责任有限公司的型号为Desmophen NH 1420、Desmophen NH 1520的商品；
所述的氟碳树脂为日本旭硝子公司生产的牌号为LF100、200、302产品；
所述的脂肪族仲胺扩链剂为UOP公司生产的型号为Clearlink T1000，数均分子量322的商品。
7.根据权利要求1或2所述方法，其特征在于，步骤(2)中所述防沉剂为市售日本楠木化成株式会社生产的Disparlon6900-20X或英国海名斯特殊化学公司提供的THIXATROLP200X防沉剂。
8.权利要求1-7中的任一项所述方法所得的桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料的应用方法，其特征在于，将氟改性聚氨酯预聚物组分与含氟复合树脂组分按质量比1:1配置成漆后，均匀涂覆于路桥混凝土基面或经过处理的路桥混凝土基面；采用滚涂、刷涂或刮涂的方式施工。
9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，将氟改性聚氨酯预聚物组分与含氟复合树脂组分按质量比1:1配置成漆后，涂覆于经表面清洁、抛丸处理、坑洞修补、涂刷底漆工艺处理后的路桥混凝土基面。
10.根据权利要求8或9所述方法，其特征在于，涂布厚度为1.5-3.0mm。
11.根据权利要求8或9所述方法，其特征在于，单遍涂覆厚度0.5-1.0mm，两遍以上施工。
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