CN107513341A - 快干高固体聚脲涂料、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快干高固体聚脲涂料、其制备方法及应用。该快干高固体聚脲涂料按照重量份数计，快干高固体聚脲涂料包括：20～45份的改性聚天门冬氨酸酯树脂、15～35份的异氰酸酯类固化剂、5～15份的复合防锈颜料、10～45份的颜填料、1～5份的助剂和5～15份的溶剂；其中，改性聚天门冬氨酸酯树脂为胺类单体与顺丁烯二酸酐、醇类的单体按摩尔比1:1.8～2.3:3.8～4.9制备而成。本发明的快干高固体聚脲涂料由于其特定的上述成分及成分含量的完美配合，使得本发明所提供的快干高固体聚脲涂料具有优异的机械性能、防腐性能和装饰性能，可以明显改善施工生产效率，减少施工时间、能源消耗、VOC排放和人工成本。

Description

快干高固体聚脲涂料、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及防腐涂料技术领域，具体而言，涉及一种快干高固体聚脲涂料、其制备方法及应用。
背景技术
聚天门冬氨酸酯是一类分子结构较为特殊的仲胺，在分子上，仲胺基周围的非反应型官能团对仲胺基的活化及仲胺基与其它官能团反应的进行有位阻效应，可利用这种位阻效应，对聚天门冬氨酸酯的反应活性在分子水平上进行设计，以获得具备不同适用期的以聚天门冬氨酸酯为基料的涂料，与一般小分子仲胺相比，聚天门冬氨酸酯与异氰酸酯类固化剂的适用期得到很大延长，大大拓展了聚脲涂料的应用范围，例如和工业聚氨酯涂料一样应用于工程机械的涂装与防护，以聚天门冬氨酸酯、异氰酸酯类固化剂为基料制备的聚脲涂料彻底改变了传统聚脲以伯胺为原料、反应速度太快、附着力差的缺点，并且胶凝时间大大延长，具有优异的表面流平性、润湿和渗透特性，并具有很强的界面粘结强度。
在过去十年中，聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的高性能和高生产效率已经在各种工业防腐应用中获得验证。与传统聚氨酯相比，促进聚天门冬氨酸酯中胺与聚异氰酸酯之间的反应不需催化剂，而且允许较高的涂料厚度施工。另外，还可以消除聚氨酯涂料在高湿条件下施工产生二氧化碳气体引起的微小气泡。聚天门冬氨酸酯中的水与聚异氰酸酯不容易发生反应，而大气水汽则可促进聚天门冬氨酸酯固化反应。这就出现一个独特的情形，由于涂层表面暴露在大气湿度中，涂层快速固化，但却保持了可行的适用期。早期涂料配方基于传统的聚异氰酸酯三聚体和缩二脲，对温度和湿度条件敏感，不仅影响干燥时间，而且影响修补重涂附着力。在高温高湿环境中，涂层会迅速交联，赋予高耐化学性，但是妨碍修补涂料渗入到原始涂层中，这会导致层间附着力问题。Bayer已经开发了第二代异氰酸酯交联剂，专门克服了上述问题，这种异氰酸酯交联剂平衡了交联密度、反应活性和耐化学性，获得整体性能的全面平衡。
但用户要求生产效率时，厚膜涂装就是优势。除了明显的生产效率优势，涂层减少可使浪费更少，步骤减少可降低复杂性。厚膜聚天门冬氨酸酯施工的附加优势还包括低温固化、低VOC、优异的边缘保留性和耐候性。由于上述优点，聚天门冬氨酸酯技术已经成功用于许多涂料领域，包括工业维护和工业涂料。最近，许多研究评估了单层或两层聚天门冬氨酸酯涂料技术，发现单层聚天门冬氨酸酯涂料可以替代两层涂料体系(环氧底漆+聚氨酯面漆)，两层涂料体系(富锌底漆+聚天门冬氨酸酯面漆)的性能相当于三层涂料体系(富锌底漆+环氧中间漆+聚氨酯面漆)。开发具有良好附着力和高性能的快干高固底面合一涂料一直是涂料行业的一项挑战，对于施工人员快速及时完成部件涂装，高生产效率与固化速度结合至关重要。
聚天门冬氨酸酯聚脲涂料做得非常成功，但是，这类涂料的问题是必须以具有可接受的速度固化，才能获得良好的金属底材附着力和高性能。
另外，近年来，人们越来越关注环境治理和温室效应的认识和讨论，日趋严厉的环保法令要求减少挥发性有机化合物(VOC)排放和能源消耗，各级政府和部门也陆续采取了严格的环保强制措施。因此，涂料和涂装企业都面临着前所未有的巨大挑战和考验。
发明内容
本发明旨在提供一种快干高固体聚脲涂料、其制备方法及应用，以提供一种既具有环氧防腐性和聚氨酯耐久美观性，又可改善常温施工生产效率，减少施工时间、能源消耗和人工成本的聚脲涂料。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种快干高固体聚脲涂料。该快干高固体聚脲涂料按照重量份数计，快干高固体聚脲涂料包括：20～45份的改性聚天门冬氨酸酯树脂、15～35份的异氰酸酯类固化剂、5～15份的复合防锈颜料、10～45份的颜填料、1～5份的助剂和5～15份的溶剂；其中，改性聚天门冬氨酸酯树脂为胺类单体与顺丁烯二酸酐、醇类的单体按摩尔比1:1.8～2.3:3.8～4.9制备而成。
进一步地，所用改性聚天门冬氨酸酯树脂通过以下方法制备得到：先将胺类单体加入通氮气的反应器中，升温至60～100℃，边搅拌边加入催化剂、顺丁烯二酸酐及过量醇类，维持0.2～0.6MPa的反应压力，控制顺丁烯二酸酐及醇类的加入速度，反应6～20h，进一步纯化即得胺值在155～320范围内的改性聚天门冬氨酸酯树脂；其中，胺类单体为脂肪族伯胺、脂肪族伯仲胺、芳香族胺、脂环族胺按照摩尔比1～5：0～3：0～2：0～2混合而成。
进一步地，脂肪族伯胺选在由乙二胺、1,2-丙二胺、1,4-丁二胺、1,6-二氨基己烷、2,5-二氨基-2,5-甲基己烷、2,2,4-三乙基-1,6-二氨基己烷、2,4,4-三乙基-1,6-二氨基己烷、1,11-二氨基十一烷、1,12-二氨基十二烷和1-氨基-3,3,5-三乙基-5-氨甲基环己烷组成的组中的一种或多种；脂肪族伯仲胺为选自由二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和多乙烯多胺组成的组中的一种或多种；芳香族胺为选自由间苯二甲胺、间苯二胺、4,4-二胺基二苯基砜和2,6-六氢化甲苯二胺组成的组中的一种或多种；脂环族胺为IPDA和/或DMDC。
进一步地，异氰酸酯类固化剂为非醌化、耐黄变型异氰酸酯类，由1,6-已二异氰酸酯、2,6-二异氰酸基己酸甲酯、二聚脂肪酸二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、三甲基六次甲基二异氰酸酯、2,2,4-十二甲基二异氰酸酯、2,4,4-十二甲基二异氰酸酯1,4-二异氰酸环己烷、异佛尔酮二异氰酸酯、2,4-二异氰酸二环己基甲烷、4,4-二异氰酸二环己基甲烷、2,4-二异氰酸二苯基甲烷或4,4-二异氰酸二苯基甲烷单体中的至少一种及此类单体的聚合物与三羟基甲烷的加成物、脂肪族与芳香族杂化型三聚异氰酸酯或1,6-己二异氰酸酯缩二脲多异氰酸酯按照摩尔比0～2:3～5共混而成。
进一步地，异氰酸酯类固化剂NCO当量与改性聚天门冬氨酸酯树脂NH当量的比率为0.8:1～1.2:1之间。
进一步地，复合防锈颜料为有机防锈颜料和无机防锈颜料的共混物，其中，有机防锈颜料为选自5-硝基-1，3苯二甲酸锌盐、2-(1,3-苯并塞唑-2-硫基)丁二酸中的至少一种，无机防锈颜料为选自正磷酸盐、聚磷酸盐、亚磷酸盐、钼酸盐、硼酸盐以及锌改性三聚磷酸铝、锶改性三聚磷酸铝、改性正磷酸盐中的至少一种，有机防锈颜料和无机防锈颜料的质量比为1：0.8～2。
进一步地，溶剂选自异氰酸酯当量为4500～25000及以上的芳烃类、醇类、酮类、醚醇类或酯类溶剂中的一种或多种。
进一步地，助剂包括流变助剂、流平剂、分散剂、光稳定剂和紫外吸收剂；其中流变助剂为低剪开稀型、中高剪增稠型、高剪开稀型三种功能型流变剂共同组成的有机或有机-无机共混缔合分散体；其中所用流平剂为添加硅烷类附着力促进剂以达到功能补强作用的分散体，其中硅烷类附着力促进剂选自环氧基、氨基、酮亚胺基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基类硅烷中的一种或多种；其中光稳定剂和紫外吸收剂为有机物包覆改性物。
根据本发明的另一方面，提供了一种上述快干高固体聚脲涂料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：1)20～45份的改性聚天门冬氨酸酯树脂搅拌中加入5～15份的复合防锈颜料、10～45份的颜填料、1～5份的助剂和部分溶剂，研磨至细度达到20微米，温度达到60～65℃；加入剩余部分的溶剂，混合均匀后，得到A组分；2)15～35份的异氰酸酯类固化剂为B组分；3)使用前，将A组分和B组分混合，制备得到快干高固体聚脲涂料。
进一步地，步骤1)中采用溶剂调整A组分的粘度。
根据本发明的再一方面，提供了一种上述快干高固体聚脲涂料在工程机械、风电、轨道车辆、军事装备和基础设施上形成防腐涂层中的应用。
根据本发明的又一方面，提供了一种工程机械、风电、轨道车辆、军事装备或基础设施，其表面上形成有防腐涂层，防腐涂层由上述任一种快干高固体聚脲涂料涂覆形成。
本发明的快干高固体聚脲涂料包括特定成分含量的改性聚天门冬氨酸酯树脂、异氰酸酯类固化剂、复合防锈颜料、颜填料、助剂和溶剂，其中，加入复合防锈颜料，可以明显提高聚脲涂料的防腐性能，例如耐盐雾性、抗冷凝性。加入助剂可以改善聚脲涂料的外观装饰性；由于其特定的上述成分及成分含量的完美配合，使得本发明所提供的快干高固体聚脲涂料具有优异的机械性能、防腐性能和装饰性能，可以明显改善施工生产效率，减少施工时间、能源消耗、VOC排放和人工成本。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
目前，对于工程机械、风力发电、轨道车辆、基础设施、军事装备等领域，防腐最有效的方法之一，就是选用快干高固体涂料，既可提供耐久防腐性能、更快生产效率和更低施工成本，又可在产品性能、成本价值和环保节能方面取得最佳平衡。
针对此，根据本发明一种典型的实施方式，提供一种快干高固体聚脲涂料。按照重量份数计，快干高固体聚脲涂料包括：20～45份的改性聚天门冬氨酸酯树脂、15～35份的异氰酸酯类固化剂、5～15份的复合防锈颜料、10～45份的颜填料、1～5份的助剂和5～15份的溶剂；其中，改性聚天门冬氨酸酯树脂为胺类单体与顺丁烯二酸酐、醇类的单体按摩尔比1:1.8～2.3:3.8～4.9制备而成。
本发明的快干高固体聚脲涂料包括特定成分含量的改性聚天门冬氨酸酯树脂、异氰酸酯类固化剂、复合防锈颜料、颜填料、助剂和溶剂，其中，加入复合防锈颜料，可以明显提高聚脲涂料的防腐性能，例如耐盐雾性、抗冷凝性。加入助剂可以改善聚脲涂料的外观装饰性；由于其特定的上述成分及成分含量的完美配合，使得本发明所提供的快干高固体聚脲涂料具有优异的机械性能、防腐性能和装饰性能，可以明显改善施工生产效率，减少施工时间、能源消耗、VOC排放和人工成本。上述组分是底面合一聚脲涂料最重要的成分，保证其具有较好的机械性、防腐性和耐候性。
聚脲涂料成膜物为聚异氰酸酯和聚天门冬氨酸酯组成，其中聚天门冬氨酸酯为酯化聚胺，可以是伯胺或仲胺，也就是说，每个分子单元可以包含一个或两个氢(即R-NH2或R-NH-R’)。
异氰酸酯与胺反应形成聚脲。异氰酸酯(R-NCO)与伯胺(R’-NH2)反应形成分子式为R-NH-C(＝O)-NH-R’的聚脲，而异氰酸酯(R-NCO)与仲胺(R’-NH-R”)反应形成分子式为R-NH-C(＝O)-N(R’)-R”的聚脲。
优选的，本发明的快干高固体聚脲涂料适用的聚天门冬氨酸酯分子式如下：
其中，X代表n价有机基团，与异氰酸酯基团不反应；R1和R2可以相同或不同，代表有机基团，与异氰酸酯基团不反应；R3和R4可以完全相同或不同，代表氢和有机基团，与异氰酸酯基团不反应；n是整数，至少为2。
其中所用改性聚天门冬氨酸酯树脂通过以下方法制备得到：先将胺类单体加入通氮气的反应器中，升温至60～100℃，边搅拌边加入催化剂、顺丁烯二酸酐及过量醇类，维持0.2～0.6MPa的反应压力，通过流量控制顺丁烯二酸酐及醇类的加入速度，反应6～20h，进一步纯化即得胺值在155～320范围内的改性聚天门冬氨酸酯树脂；其中，胺类单体为脂肪族伯胺、脂肪族伯仲胺、芳香族胺、脂环族胺按照摩尔比1～5：0～3：0～2：0～2混合而成，以制备出反应活性适中的改性聚天门冬氨酸酯树脂，保障基于该树脂制备涂料的适用期满足工程机械涂装及涂装车辆修补需求。
其中脂肪族伯胺选在由乙二胺、1,2-丙二胺、1,4-丁二胺、1,6-二氨基己烷、2,5-二氨基-2,5-甲基己烷、2,2,4-三乙基-1,6-二氨基己烷、2,4,4-三乙基-1,6-二氨基己烷、1,11-二氨基十一烷、1,12-二氨基十二烷和1-氨基-3,3,5-三乙基-5-氨甲基环己烷组成的组中的一种或多种；脂肪族伯仲胺为选自由二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和多乙烯多胺组成的组中的一种或多种；芳香族胺为选自由间苯二甲胺、间苯二胺、4,4-二胺基二苯基砜和2,6-六氢化甲苯二胺组成的组中的一种或多种；脂环族胺为IPDA(异佛尔酮二胺)和/或DMDC(3,3'-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷)。
适用的改性聚天门冬氨酸酯树脂可由如下产品复配而成：
聚天门冬氨酸酯：Desmophen NH 1220，Bayer
聚天门冬氨酸酯：Desmophen NH 1420，Bayer
聚天门冬氨酸酯：Desmophen NH 1520，Bayer
根据本发明一种典型的实施方式，异氰酸酯类固化剂为非醌化、耐黄变型异氰酸酯类，由1,6-已二异氰酸酯、2,6-二异氰酸基己酸甲酯、二聚脂肪酸二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、三甲基六次甲基二异氰酸酯、2,2,4-十二甲基二异氰酸酯、2,4,4-十二甲基二异氰酸酯1,4-二异氰酸环己烷、异佛尔酮二异氰酸酯、2,4-二异氰酸二环己基甲烷、4,4-二异氰酸二环己基甲烷、2,4-二异氰酸二苯基甲烷或4,4-二异氰酸二苯基甲烷单体中的至少一种及此类单体的聚合物与三羟基甲烷的加成物、脂肪族与芳香族杂化型三聚异氰酸酯或1,6-己二异氰酸酯缩二脲多异氰酸酯按照摩尔比0～2:3～5共混而成，以实现和改性聚天门冬氨酸酯树脂功能性搭配，确保基于二者制备涂层的优异性能。
众所周知，一种或多种固化剂NCO当量与一种或多种改性聚天门冬氨酸酯树脂NH当量的比率的选择，对涂料性能起到一定的作用。优选的，异氰酸酯类固化剂NCO当量与改性聚天门冬氨酸酯树脂NH当量的比率为0.8:1～1.2:1之间。
聚异氰酸酯类固化剂可由如下产品复配而成：
脂肪族聚异氰酸酯：Desmodur N 3900，Bayer
脂肪族聚异氰酸酯：Desmodur N 3600，Bayer
脂肪族聚异氰酸酯：Desmodur N 3800，Bayer
脂肪族聚异氰酸酯：Tolonate HDT-LV2，Rhodia
脂肪族聚异氰酸酯：Desmodur N 3390，Bayer
脂肪族聚异氰酸酯：Tolonate HDT 90，Rhodia
脂肪族聚异氰酸酯：Basonat HI 190B/S，BASF
脂肪族聚异氰酸酯：Desmodur N 75，Bayer
脂肪族聚异氰酸酯：Tolonate HDB 75MX，Rhodia
脂肪族聚异氰酸酯：Basonat HI 175MP/X，BASF
为了便于快干高固体聚脲涂料容易施工，例如喷涂、刷涂或辊涂，快干高固体聚脲涂料控制在60～80KU。
根据本发明一种典型的实施方式，复合防锈颜料为有机防锈颜料和无机防锈颜料的共混物，其中，有机防锈颜料为选自5-硝基-1，3苯二甲酸锌盐、2-(1,3-苯并塞唑-2-硫基)丁二酸中的至少一种，无机防锈颜料为选自正磷酸盐、聚磷酸盐、亚磷酸盐、钼酸盐、硼酸盐以及锌改性三聚磷酸铝、锶改性三聚磷酸铝、改性正磷酸盐中的至少一种，有机防锈颜料和无机防锈颜料的质量比为1：0.8～2，以保证防腐功能协同性。
根据本发明一种典型的实施方式，溶剂选自异氰酸酯当量为4500～25000及以上的芳烃类、醇类、酮类、醚醇类或酯类溶剂中的一种或多种。例如，芳烃类(二甲苯、三甲苯)；酯类(丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯)；酮类(甲乙酮、甲异丁酮、甲异戊酮)和其混合物。
根据本发明一种典型的实施方式，助剂包括流变助剂、流平剂、分散剂、光稳定剂和紫外吸收剂；优选的，流变助剂为低剪开稀型、中高剪增稠型、高剪开稀型三种功能型流变剂共同组成的-有机或有机-无机共混缔合分散体，使得聚脲涂料具备良好的储存稳定性，同时兼具优良的喷涂流速及施工时的优异抗飞溅性、抗流挂性；优选的，所用流平剂为添加硅烷类附着力促进剂以达到功能补强作用的分散体，可减少涂层干燥过程中产生的发污、泛白等不良状态的产生，同时降低表面能，提高对盐分及油污的憎性；硅烷类附着力促进剂选自环氧基、氨基、酮亚胺基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基等类硅烷中的一种或多种，以提高复合材料的机械强度，改善耐湿性和附着力，漆膜长时间浸水后也完全不会剥离，能有效地防止点状腐蚀、缝隙腐蚀、不同金属接触腐蚀和应力腐蚀；光稳定剂和紫外吸收剂为有机物包覆改性物。硅烷类附着力促进剂可以提高复合材料的机械强度，改善耐湿性和附着力，漆膜甚至长时间浸水后也完全不会剥离，能有效地防止点状腐蚀、缝隙腐蚀、不同金属接触腐蚀和应力腐蚀。优选的附着力促进剂如下：
硅烷：Silquest A-187Silane，Momentive
硅烷：Dynasylan GLYMO，Evonik
硅烷：Dow Corning Z-6040，Dow Corning
本发明提供的快干高固体聚脲涂料的颜填料，选择耐蚀性优异的钛白粉、氧化铁、硫酸钡和滑石粉。
所用分散剂可以为丙烯酸、有机硅两类共聚物共混分散体，可实现对可实现对无机、有机颜填料的良好亲和，同时利用位阻效应将无机、有机颜填料良好分散。
其中，流挂剂可以是Crayvallac Super(Cray Valley)；湿润分散剂可以是Disperbyk-110(BYK)、Disperbyk-192(BYK)、Anti-Terra U(BYK)；流平剂可以是BYK-358(BYK)、BYK-306(BYK)、BYK-307(BYK)；光稳定剂和紫外吸收剂可以是Tinuvin 292(Ciba/BASF)、Tinuvin 1130(Ciba/BASF)。
本发明的快干高固体聚脲涂料为常温固化体系，固化温度范围为-10℃至40℃。
根据本发明一种典型的实施方式，复合防锈颜料选自改性磷酸盐和有机硝化锌盐中的一种或多种。优选的，改性磷酸盐为正磷酸锌铝，正磷酸锌铝是一种改性的磷酸锌防锈颜料，抑制水溶性能力比普通磷酸锌更强，从而可在金属表面形成更好的防腐层。有机硝化锌是一种特别有效的有机缓蚀剂。利用改性磷酸盐颜料与有机缓蚀剂，可以把两者的性能特征结合起来充分发挥其防腐增效作用。这种结合可以减少起泡，改善早期底材防护、附着力和湿附着力，延长防护时间。无机防锈颜料与有机缓蚀剂的独特协同效应，为主流高科技应用开辟了道路。这种效应可降低配方成本，因此，越来越多的人使用有机缓蚀剂来优化防腐涂料的防护性能。
优选的防锈颜料如下：
正磷酸锌铝：Heucophos ZPA，Heubach
有机硝化锌盐：Heucorin RZ，Heubach
本发明的快干高固体聚脲涂料包括颜填料，即颜料和填料。某些颜料和填料对防腐性能有利，例如钛白粉、氧化铁、硫酸钡和滑石粉。
本发明的快干高固体聚脲涂料还包括其它常用的涂料成分。这些涂料成分包括助剂，例如抗流挂剂、湿润分散剂、流平剂、缓蚀剂、防沉剂、光稳定剂和紫外吸收剂，可以改善底材湿润、漆膜流平、涂料表面张力、颜料分散和光泽。
其中，流挂剂可以是Crayvallac Super(Cray Valley)；湿润分散剂可以是Disperbyk-110(BYK)、Disperbyk-192(BYK)、Anti-Terra U(BYK)；流平剂可以是BYK-358(BYK)、BYK-306(BYK)、BYK-307(BYK)；光稳定剂和紫外吸收剂可以是Tinuvin 292(Ciba/BASF)、Tinuvin 1130(Ciba/BASF)。
另外，涂料组成一般含有一种或多种溶剂。例如，芳烃类(二甲苯、三甲苯)；酯类(丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、乙二醇乙醚醋酸酯)；酮类(甲乙酮、甲异丁酮、甲异戊酮)和其混合物。
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种快干高固体聚脲涂料的制备方法。该制备方法包括以下步骤：1)20～45份的改性聚天门冬氨酸酯树脂搅拌中加入5～15份的复合防锈颜料、10～45份的颜填料、1～5份的助剂和部分溶剂，研磨至细度达到20微米，温度达到60～65℃；加入0.1～1.5份的附着力促进剂和剩余部分的溶剂，混合均匀后，得到A组分；2)15～35份的异氰酸酯类固化剂为B组分；3)使用前，将A组分和B组分混合，制备得到快干高固体聚脲涂料。
优选的，步骤1)中采用溶剂调整A组分的粘度。
根据本发明一种典型的实施方式，根据施工技术，本发明的快干高固体聚脲涂料的固体体积要求达到80～100％。
涂料制备：
采用涂料行业通用技术制备涂料。首先，用高速分散机、砂磨机等设备来混合分散各种成分。然后，用过滤袋、振动筛或其它过滤器过滤。
涂料施工：
本发明的快干高固体聚脲涂料可以采用众所周知的标准施工方法涂装，例如传统空气喷涂、无气喷涂、混气喷涂、刷涂或辊涂。
除性能外，本发明快干高固体聚脲涂料的施工特性也十分突出。容易采用刷涂、喷涂和辊涂方式施工，固化温度可低至-10℃。这些性能与传统聚氨酯涂料非常相似。
涂料配套体系：
本发明快干高固体聚脲涂料的配套体系，适用于工程机械、风力发电、轨道车辆、基础设施、军事装备等领域。
工程机械：标准涂料配套，ISO 12944标准C3环境
快干高固体聚脲涂料 100-120微米
轨道车辆：漏斗车外表面涂料配套，ISO 12944标准C3环境
快干高固体聚脲涂料 280-320微米
风力发电：塔筒外表面涂料配套，ISO 12944标准C5-M环境
高固体环氧富锌底漆 200微米
快干高固体聚脲涂料 120微米
风力发电：塔筒内表面涂料配套，ISO 12944标准C3/C4环境
高固体环氧富锌底漆 120微米
快干高固体聚脲涂料 80微米
基础设施：桥梁外表面涂料配套，ISO 12944标准C3/C4环境
高固体环氧富锌底漆 80微米
快干高固体聚脲涂料 140微米
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种快干高固体聚脲涂料在工程机械、风电、轨道车辆、军事装备和基础设施上形成防腐涂层中的应用。
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种工程机械、风电、轨道车辆、军事装备或基础设施，其表面上形成有防腐涂层，防腐涂层由本发明的快干高固体聚脲涂料涂覆形成。
下面将结合实施例来详细说明本发明。
实施例1至6
本发明中实施例1至6中的快干高固体聚脲涂料通过以下生产工艺实现：
A组分：加入改性聚天门冬氨酸酯树脂，搅拌中加入除水剂、流变剂、湿润分散剂、流平剂、防锈颜料和颜填料；研磨至细度达到20微米，温度达到60～65℃；加入光稳定剂、紫外吸收剂、附着力促进剂和醋酸丁酯，混合均匀；用甲氧基丙基醋酸酯调整粘度。
B组分：聚异氰酸酯。
使用前，按照表1所示的重量比将A组分和B组分混合，制备本发明的快干高固体聚脲涂料。
实施例1至6提供的快干高固体聚脲涂料组成、物理参数和漆膜性能见表1。
对比例1
本发明中对比例1中的快干高固体聚脲涂料通过以下生产工艺实现：
A组分：加入改性聚天门冬氨酸酯树脂，搅拌中加入除水剂、流变剂、湿润分散剂、流平剂、防锈颜料和颜填料；研磨至细度达到20微米，温度达到60-65℃；加入光稳定剂、紫外吸收剂、附着力促进剂和醋酸丁酯，混合均匀；用甲氧基丙基醋酸酯调整粘度。
B组分：聚异氰酸酯。
使用前，按照表1所示的重量比将A组分和B组分混合，制备本发明的快干高固体聚脲涂料。
对比例1提供的快干高固体聚脲涂料组成、物理参数和漆膜性能见表1。
表1：快干高固体聚脲涂料组成、物理参数和漆膜性能
从实施例1-6与对比例1的数据可知，附着力促进剂与复合防锈颜料配合有利于改善快干高固体聚脲涂料的附着力和防腐性。
在本发明的快干高固体聚脲涂料中，将附着力促进剂与复合防锈颜料配合加入到优化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料中，可以明显地改善涂层的机械性能和防腐性能，例如附着力、抗冲击性、柔韧性、耐冷热循环性、延伸率，同时保持其耐磨性、耐擦伤性和硬度。以上几方面的因素，使得本发明所提供的快干高固体聚脲涂料具有优异的机械性、防腐性和耐候性，可以提高施工生产效率和减少维护运营成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种快干高固体聚脲涂料，其特征在于，按照重量份数计，所述快干高固体聚脲涂料包括：20～45份的改性聚天门冬氨酸酯树脂、15～35份的异氰酸酯类固化剂、5～15份的复合防锈颜料、10～45份的颜填料、1～5份的助剂和5～15份的溶剂；其中，所述改性聚天门冬氨酸酯树脂为胺类单体与顺丁烯二酸酐、醇类的单体按摩尔比1:1.8～2.3:3.8～4.9制备而成。
2.根据权利要求1所述的快干高固体聚脲涂料，其特征在于，所用改性聚天门冬氨酸酯树脂通过以下方法制备得到：
先将所述胺类单体加入通氮气的反应器中，升温至60～100℃，边搅拌边加入催化剂、顺丁烯二酸酐及过量醇类，维持0.2～0.6MPa的反应压力，控制顺丁烯二酸酐及醇类的加入速度，反应6～20h，进一步纯化即得胺值在155～320范围内的改性聚天门冬氨酸酯树脂；
其中，所述胺类单体为脂肪族伯胺、脂肪族伯仲胺、芳香族胺、脂环族胺按照摩尔比1～5：0～3：0～2：0～2混合而成。
3.根据权利要求2所述的快干高固体聚脲涂料，其特征在于，
所述脂肪族伯胺选在由乙二胺、1,2-丙二胺、1,4-丁二胺、1,6-二氨基己烷、2,5-二氨基-2,5-甲基己烷、2,2,4-三乙基-1,6-二氨基己烷、2,4,4-三乙基-1,6-二氨基己烷、1,11-二氨基十一烷、1,12-二氨基十二烷和1-氨基-3,3,5-三乙基-5-氨甲基环己烷组成的组中的一种或多种；
所述脂肪族伯仲胺为选自由二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和多乙烯多胺组成的组中的一种或多种；
所述芳香族胺为选自由间苯二甲胺、间苯二胺、4,4-二胺基二苯基砜和2,6-六氢化甲苯二胺组成的组中的一种或多种；
所述脂环族胺为IPDA和/或DMDC。
4.根据权利要求3所述的快干高固体聚脲涂料，其特征在于，所述异氰酸酯类固化剂为非醌化、耐黄变型异氰酸酯类，由1,6-已二异氰酸酯、2,6-二异氰酸基己酸甲酯、二聚脂肪酸二异氰酸酯、2,2,4-三甲基己二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、三甲基六次甲基二异氰酸酯、2,2,4-十二甲基二异氰酸酯、2,4,4-十二甲基二异氰酸酯1,4-二异氰酸环己烷、异佛尔酮二异氰酸酯、2,4-二异氰酸二环己基甲烷、4,4-二异氰酸二环己基甲烷、2,4-二异氰酸二苯基甲烷或4,4-二异氰酸二苯基甲烷单体中的至少一种及此类单体的聚合物与三羟基甲烷的加成物、脂肪族与芳香族杂化型三聚异氰酸酯或1,6-己二异氰酸酯缩二脲多异氰酸酯按照摩尔比0～2:3～5共混而成。
5.根据权利要求1所述的快干高固体聚脲涂料，其特征在于，所述异氰酸酯类固化剂NCO当量与所述改性聚天门冬氨酸酯树脂NH当量的比率为0.8:1～1.2:1之间。
6.根据权利要求1所述的快干高固体聚脲涂料，其特征在于，所述复合防锈颜料为有机防锈颜料和无机防锈颜料的共混物，其中，所述有机防锈颜料为选自5-硝基-1，3苯二甲酸锌盐、2-(1,3-苯并塞唑-2-硫基)丁二酸中的至少一种，所述无机防锈颜料为选自正磷酸盐、聚磷酸盐、亚磷酸盐、钼酸盐、硼酸盐以及锌改性三聚磷酸铝、锶改性三聚磷酸铝、改性正磷酸盐中的至少一种，所述有机防锈颜料和所述无机防锈颜料的质量比为1：0.8～2。
7.根据权利要求1所述的快干高固体聚脲涂料，其特征在于，所述溶剂选自异氰酸酯当量为4500～25000及以上的芳烃类、醇类、酮类、醚醇类或酯类溶剂中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的快干高固体聚脲涂料，其特征在于，所述助剂包括流变助剂、流平剂、分散剂、光稳定剂和紫外吸收剂；其中所述流变助剂为低剪开稀型、中高剪增稠型、高剪开稀型三种功能型流变剂共同组成的有机或有机-无机共混缔合分散体；其中所用流平剂为添加硅烷类附着力促进剂以达到功能补强作用的分散体，其中所述硅烷类附着力促进剂选自环氧基、氨基、酮亚胺基、乙烯基、甲基丙烯酰氧基、丙烯酰氧基类硅烷中的一种或多种；其中所述光稳定剂和紫外吸收剂为有机物包覆改性物。
9.一种如权利要求1至8中任一项所述的快干高固体聚脲涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)20～45份的改性聚天门冬氨酸酯树脂搅拌中加入5～15份的复合防锈颜料、10～45份的颜填料、1～5份的助剂和部分溶剂，研磨至细度达到20微米，温度达到60～65℃；加入剩余部分的溶剂，混合均匀后，得到A组分；
2)15～35份的异氰酸酯类固化剂为B组分；
3)使用前，将所述A组分和所述B组分混合，制备得到所述快干高固体聚脲涂料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中采用所述溶剂调整所述A组分的粘度。
11.一种如权利要求1至8中任一项所述的快干高固体聚脲涂料在工程机械、风电、轨道车辆、军事装备和基础设施上形成防腐涂层中的应用。
12.一种工程机械、风电、轨道车辆、军事装备或基础设施，其表面上形成有防腐涂层，其特征在于，所述防腐涂层由如权利要求1至8中任一项所述的快干高固体聚脲涂料涂覆形成。
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