CN107057544A - 一种聚脲涂料及其制备方法 - Google Patents

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王明权
陈学梅
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Abstract

本发明涉及一种聚脲涂料及其制备方法，包括A组分——异氰酸酯化合物与固化剂复配物，B组分——氨基化合物与其它功能性助剂复配，在双组分聚脲涂料的B组分中添加助剂——聚苯胺粒子，充分搅拌，使聚苯胺粒子均匀分散在主体为氨基化合物的涂料B组分中，配制成新的聚脲涂料B组分，该新的B组分可直接用于聚脲涂料的喷涂。本发明的聚脲涂料喷涂后的性能良好、增强了材料的附着力，并有效地提高了材料老化后的性能，脂肪族聚脲经2000小时的老化后，其主要性能依然能超过95％。

Description

一种聚脲涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子化学及聚合物技术领域，具体涉及一种聚脲涂料及其制备方法。
背景技术
聚脲涂料(polyureacoatings)是国外近20年来，为适应环保要求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色涂料，该涂料具有：不含催化剂，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型；涂料对水分、湿气不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响；涂料100％固含量，不含任何挥发性有机物(VOC)，对环境友好；具有优异的理化性能，如抗拉强度、伸长率、柔韧性、耐磨性、耐老化、防腐蚀等；具有良好的热稳定性，可在120℃下长期使用，可承受150℃的短时热作用。
聚脲涂料主要为双组分涂料，其主体原料分别由氨基化合物和异氰酸酯化合物组成，一般地，异氰酸酯化合物与固化剂复配物称为A组分；氨基化合物与其它功能性助剂复配，其组成的组分称为B组分。
双组分聚脲技术及其产品，1990年代起源于在美国，我国则是从2000年后着手开发和应用。不过，早期的双组分聚脲体系反应速度极快，固化过程剧烈，施工时必须借助专门的高压喷涂设备，因此限制了许多的应用领域。经过十多年的发展，这种聚脲涂料的反应速度已经有所控制，固化过程得到减缓，因此被认为完成了第一代聚脲到到第二代聚脲的过渡。
目前，国内外广泛研究的聚脲涂料，属于第三代聚脲，是采用含伯胺基的化合物(聚天门冬氨酸酯)与脂肪族异氰酸酯组成的双组分涂料。2000年前后，德国拜耳公司推出了系列聚天门冬氨酸酯产品，商品名为Desmophen系列，随后推出由Desmophen与脂肪族异氰酸酯组成双组分涂料体系，这种体系的聚脲涂料具有更平缓的反应速度，室温下的固化时间在10-30min之间，因此这种体系的表面流平时间充裕，涂层厚度均匀，外观效果好。被逐步应用于地坪、金属制品涂装和户外钢构等的涂装。
聚脲涂料对于经过严格工艺处理的金属底材具有良好的附着力，在钢材上可达到9.8MPa以上，铝材4.5MPa以上。这也保证了聚脲涂料可以在金属表面形成一层致密的保护膜，避免金属直接与氧化介质接触而发生腐蚀。芳香族聚脲的耐紫外线、耐老化性能不理想。在紫外线照射下易氧化生成醌亚胺，使颜色变黄，故不宜在外露的环境条件下长期使用；脂肪族聚脲的耐紫外线，耐老化性能虽然比芳香族聚脲优越得多，但造价也要高2～3倍。根据紫外线加速老化试验结果表明：脂肪族聚脲经6000h紫外线老化后，其主要性能指标的保持率均在90％以上，而芳香族聚脲经4000h紫外线老化后，其主要性能指标的保持率仅为80％左右。一旦聚脲涂料发生老化现象，基材受到腐蚀后会加速涂层的破坏作用，形成恶性循环。
聚苯胺是一种共轭高分子，可以与介质酸掺杂形成掺杂体聚苯胺。近年来，因其具有独特的物理、化学性能，聚苯胺得到了人们的广泛关注，聚苯胺同时具有氧化性和还原性，具有缓蚀性。聚苯胺是一种优异的金属防腐材料，其作用机理尚不明确，科研人员提出了很多理论，包括屏蔽机理、吸附机理、阳极保护机理等，聚苯胺在金属的防护中不但具有机械隔离作用而且具有一定的催化钝化作用。
本发明的目的是在聚脲涂料的氨基化合物与其它功能性助剂复配物，即B组分中添加一种新型的助剂——聚苯胺，以减缓聚脲涂料的老化，并提高聚脲涂料的防腐效果，避免基材受到腐蚀后会加速涂层的破坏作用。
发明内容
聚脲涂料在紫外光照射下氧化生成醌亚胺，发黄甚至老化，不宜在外露的环境条件下长期使用。为了克服上述问题，提高聚脲涂料抗紫外光照射的性能，本发明提供了一种聚脲涂料及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种聚脲涂料，包括A组分——异氰酸酯化合物与固化剂复配物，B组分——氨基化合物与其它功能性助剂复配，在双组分聚脲涂料的B组分中添加助剂——聚苯胺粒子，充分搅拌，使聚苯胺粒子均匀分散在主体为氨基化合物的涂料B组分中，配制成新的聚脲涂料B组分，该新的B组分可直接用于聚脲涂料的喷涂。
进一步的，所述的聚苯胺的分子量为10000～50000，聚苯胺粒子直径不大于15μm。
进一步的，所述聚苯胺为掺杂态聚苯胺，掺杂的介质酸可以是盐酸、硫酸、氨基磺酸、萘磺酸、烷基苯磺酸、烷基磺酸中的一种或几种的混合物，掺杂度为0.5％～10％。
进一步的，所述的聚苯胺的添加量为聚脲涂料B组分质量的0.2％～2.5％。
有益效果：
本发明的聚脲涂料喷涂后的性能良好、增强了材料的附着力，并有效地提高了材料老化后的性能，脂肪族聚脲经2000小时的老化后，其主要性能依然能超过95％。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
A组分：
Bayer公司的Desmodur 3390(异氰酸酯固化剂) 52份
B组分：
将计量后的A、B组分混合且充分搅拌均匀，然后用涂料空气喷枪喷涂于金属物件表面，室温下放置20分钟后涂层表面即可表干，1小时后实干。7天后测试涂膜的物理性能。性能见表1。
实施例2
A组分：
Bayer公司的Desmodur 3390(异氰酸酯固化剂) 50份
B组分：
将计量后的A、B组分混合且充分搅拌均匀，然后用涂料空气喷枪喷涂于金属物件表面，室温下放置20分钟后涂层表面即可表干，1小时后实干。7天后测试涂膜的物理性能。性能见表1。
实施例3
A组分：
Bayer公司的Desmodur 3390(异氰酸酯固化剂) 35份
Bayer公司的Desmodur 3800(异氰酸酯固化剂) 15份
B组分：
Bayer公司的Desmophen NH1420(氨基化合物) 30份
Bayer公司的Desmophen NH1520(氨基化合物) 30份
溶剂39.1份
溶剂配方：醋酸丁酯：丙二醇甲醚醋酸酯＝3:1(质量比)
BYK354(流平剂) 0.2份
掺杂烷基苯磺酸的聚苯胺(掺杂度0.9％、分子量18000、13um) 0.7份
将计量后的A、B组分混合且充分搅拌均匀，然后用涂料空气喷枪喷涂于金属物件表面，室温下放置20分钟后涂层表面即可表干，1小时后实干。7天后测试涂膜的物理性能。性能见表1。
实施例4
A组分：
Bayer公司的Desmodur 3390(异氰酸酯固化剂) 40份
Bayer公司的Desmodur 3600(异氰酸酯固化剂) 10份
B组分：
Bayer公司的Desmophen NH1420(氨基化合物) 35份
Bayer公司的Desmophen NH1520(氨基化合物) 25份
溶剂39.1份
溶剂配方：醋酸丁酯：丙二醇甲醚醋酸酯＝3:2(质量比)
BYK354(流平剂) 0.2份
掺杂萘磺酸的聚苯胺(掺杂度1％、分子量1700、12um) 0.7份
将计量后的A、B组分混合且充分搅拌均匀，然后用涂料空气喷枪喷涂于金属物件表面，室温下放置20分钟后涂层表面即可表干，1小时后实干。7天后测试涂膜的物理性能。性能见表1。
对比例1
A组分：
Bayer公司的Desmodur 3390(异氰酸酯固化剂) 52份
B组分：
Bayer公司的Desmophen NH1420(氨基化合物) 60份
醋酸丁酯(溶剂) 39.8份
BYK354(流平剂) 0.2份
将计量后的A、B组分混合且充分搅拌均匀，然后用涂料空气喷枪喷涂于金属物件表面，室温下放置20分钟后涂层表面即可表干，1小时后实干。7天后测试涂膜的物理性能。性能见表1。
对比例2
A组分：
Bayer公司的Desmodur 3390(异氰酸酯固化剂) 50份
B组分：
将计量后的A、B组分混合且充分搅拌均匀，然后用涂料空气喷枪喷涂于金属物件表面，室温下放置30分钟后涂层表面即可表干，1小时后实干。7天后测试涂膜的物理性能。性能见表1。
对比例3
A组分：
Bayer公司的Desmodur 3390(异氰酸酯固化剂) 35份
Bayer公司的Desmodur 3800(异氰酸酯固化剂) 15份
B组分：
Bayer公司的Desmophen NH1420(氨基化合物) 30份
Bayer公司的Desmophen NH1520(氨基化合物) 30份
溶剂 39.8份
溶剂配方：醋酸丁酯：丙二醇甲醚醋酸酯＝3:1(质量比)
BYK354(流平剂) 0.2份
将计量后的A、B组分混合且充分搅拌均匀，然后用涂料空气喷枪喷涂于金属物件表面，室温下放置20分钟后涂层表面即可表干，1小时后实干。7天后测试涂膜的物理性能。性能见表1。
表1涂膜测试性能
由表1中可见，采用本发明的技术方案，在聚脲B组分中加入聚苯胺后涂膜制品的拉伸强度、断裂伸长率、耐磨性及附着力更好，特别是在紫外光照射的老化情况下，脂肪族聚脲经2000小时的老化后，其主要性能依然能超过95％。说明本发明的技术方案具有很好
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种聚脲涂料，包括A组分——异氰酸酯化合物与固化剂复配物，B组分——氨基化合物与其它功能性助剂复配，其特征在于：在双组分聚脲涂料的B组分中添加助剂——聚苯胺粒子，充分搅拌，使聚苯胺粒子均匀分散在主体为氨基化合物的涂料B组分中，配制成新的聚脲涂料B组分，该新的B组分可直接用于聚脲涂料的喷涂。
2.根据权利要求1所述的聚脲涂料，其特征在于：所述的聚苯胺的分子量为10000～50000，聚苯胺粒子直径不大于15μm。
3.根据权利要求1所述的聚脲涂料，其特征在于：所述聚苯胺为掺杂态聚苯胺，掺杂的介质酸可以是盐酸、硫酸、氨基磺酸、萘磺酸、烷基苯磺酸、烷基磺酸中的一种或几种的混合物，掺杂度为0.5％～10％。
4.根据权利要求1所述的聚脲涂料，其特征在于：所述的聚苯胺的添加量为聚脲涂料B组分质量的0.2％～2.5％。
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