CN107524131B - 一种具有防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材及制法 - Google Patents

Abstract

一种具有防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材及制法，所述板材的原料包括有机硅、有机氟改性后的聚氨酯树脂，耐磨材料、增强材料、着色剂、光稳定剂、抗氧剂、偶联剂和分散剂，经混炼、脱气、成型、硫化、熟化、与纤维布热合工艺，制作而成；本发明具有优异的抗拉伸、抗穿刺、耐候、耐磨、耐腐蚀性能和低表面能，可有效防止生物污损和无法涂装防污涂料的场合，适用于海工结构海生物重附着区；可与矿脂膏类防腐产品协同使用，实现重防腐和防污双重功能；或者附加于现有PTC等包覆防腐体系外层，增加PTC等技术的防污功能，拓宽PTC等包覆防腐技术的使用领域，适合做生产制造海上平台的建材，可解决江河湖海中建筑和舰船结构防腐防污及高强度的技术难题。

Description

一种具有防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材及制法

技术领域

本发明涉及一种防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材及制法，属于防污防腐材料技术领域。

背景技术

目前，针对处于海洋浪花飞溅区和潮差区以及江河湖泊中的结构物、钢结构节点等局部重点区域和关键部位，以FRP、PTC、HDPE、耐蚀钢等包覆防腐技术为最有效防护技术，对结构物有长效保护效果，但这些技术均未进行防污设计，不能防止藻类、贝类等生物在防护外层附着生长，尤其在江河、海洋中的建筑设施，如码头钢桩、海洋平台等，由于大量生物附着形成阻力，使水流、涌浪等的冲击对这些设施的结构稳定性造成很大影响，是亟需解决的技术难题。尤其是海上平台，潮差区部位有大量海生物附着，目前尚无有效手段及时迅速清除，附着海生物增加了平台的动力载荷和静载荷，在涌浪冲击下，平台的结构安全存在巨大隐患。

发明内容

为克服现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种具有防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材及其制法，用以满足海上平台的建材需要，解决江河湖海中建筑和舰船结构防腐防污及高强度的技术难题。

为实现其目的，本发明人在自己的工作实践中，通过长期的观察、研究、分析和实验，最后研制出具有防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材的原料，并成功试制出这种复合聚氨酯板材，从而完成本发明的技术方案。该技术方案的特点是：

1、所述具有防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材的原料：包括有机硅、有机氟改性后的聚氨酯树脂，耐磨材料、增强材料、着色剂、光稳定剂、抗氧剂、偶联剂和分散剂；所述板材各原料的重量百分比为：有机硅0-20%、有机氟0-20%改性后的聚氨酯树脂40-70%，耐磨材料1-10%、增强材料0-5%、着色剂0-10%、光稳定剂0.1-1%、抗氧剂0.1-1%、偶联剂2-10%和分散剂0.1-10%，经混炼、脱气、成型、硫化、熟化、与纤维布热合工艺，制作而成；

2、所述耐磨材料为氧化铝，所述增强材料为石墨烯、无机陶瓷纤维或/和聚合物纤维或/和金属纤维，所述着色剂、所述光稳定剂、所述抗氧剂、所述偶联剂、所述分散剂为、所述着色剂均为现有的商品化原料；

3、所制作的高强度复合聚氨酯板材，厚度为1-10mm；

4、一种具有防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材的制作方法，所述制作方法是：先按重量百分比备齐如下板材的原料待用：有机硅0-20%、有机氟0-20%改性后的聚氨酯树脂40-70%，耐磨材料1-10%、增强材料0-5%、着色剂0-10%、光稳定剂0.1-1%、抗氧剂0.1-1%、偶联剂2-10%和分散剂0.1-10%；再经混炼、脱气、成型、硫化、熟化、与纤维布热合工艺，制成单层的多功能复合聚氨酯板材；然后用两张单层的多功能复合聚氨酯板材组成双层板材，并在双层板材间嵌入金属纤维布、高强聚合物纤维布或无机非金属纤维布，在热压机下进一步热压复合成型，冷却后即为具有防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材先选购所需原料待用，再经混炼、脱气、成型、硫化、熟化、与纤维布热合工艺，制成单层的多功能复合聚氨酯板材，然后用两张单层的多功能复合聚氨酯板材组成双层板材，并在双层板材间嵌入金属纤维布、高强聚合物纤维布或无机非金属纤维布，在热压机下进一步热压复合成型，用以提高其机械性能，成为高强度高记忆复合聚氨酯板材，以便用于拉伸强度大、撕裂强度高的场合；

5、所述具有防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材的制造方法，所述方法是：先将所备原料重量的有机硅0-20%、有机氟0-20%改性后的聚氨酯树脂40-70%，在70-130℃下脱气处理，添加1-10%氧化铝无机非金属耐磨粉体、0-5%石墨烯、1-15%无机陶瓷纤维或/和聚合物纤维或/和金属纤维、0-10%纳米二氧化钛、0.1-1%光稳定剂、0.1-1%抗氧剂、2-10%偶联剂、0.1-10%分散剂、0-10%着色剂，在90-150℃下充分混炼并脱气，挤压成为0.1-5mm厚板材，90-130℃下硫化10-200分钟，常温下熟化1-10天，并裁切成设计要求的尺寸和颜色的板材成品。

与现有技术相比，本发明有如下实质性的特点和显著地进步：

其特点表现在：因本发明选取的原料有：具有防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材的原料，生产方法采用先热压成单板，再在两张单板之间嵌入金属纤维布、高强聚合物纤维布或无机非金属纤维布，在热压机下进一步热压复合成型；

其显著地进步表现在：本发明所述板材具有优异的抗拉伸、抗穿刺、耐候、耐磨、耐腐蚀性能，并具有优异的低表面能，可有效防止生物污损，可用于无法涂装防污涂料的场合，尤其适用于海工结构海生物重附着区；也可与矿脂膏类防腐产品协同使用，实现重防腐和防污双重功能。或者附加于现有PTC等包覆防腐体系外层，增加PTC等技术的防污功能，拓宽PTC等包覆防腐技术的使用领域，适合做生产制造海上平台的建材，可解决江河湖海中建筑和舰船结构防腐防污及高强度的技术难题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1：

添加4%有机硅、5%有机氟对聚氨酯树脂进行改性，在95℃下脱气处理。按改性聚氨酯70%、 6%氧化铝、3%纳米二氧化钛、5%陶瓷纤维、4%碳纤维、0.3%抗氧剂、5%偶联剂、3.5%分散剂、0.5%光稳定剂、2.7%碳黑，在110℃下充分混炼、脱气，用双杆挤出机挤压成为1mm厚板材，95℃下硫化20分钟，常温下熟化1天，根据设计要求裁切，成为黑色板材；

所制备的复合聚氨酯板材，拉伸强度27MPa，撕裂强度185kN/m，表面能16.37mJ/m²。适合对处于静水中建筑设施的防污保护。

实施例2：

添加7.5%有机硅、9%有机氟对聚氨酯树脂进行改性，在95℃下脱气处理。按改性聚氨酯60%、2.5%石墨烯、7%氧化铝、3.5%金属纤维、5%聚乙烯纤维、2.5%二氧化钛、0.5%抗氧剂、5%偶联剂、2%光稳定剂、3%分散剂、7.5%钛白、1.1%柠檬、0.4%黄酞箐蓝，在115℃下充分混炼、脱气，用双杆挤出机挤压成为3mm厚板材，95℃下硫化90分钟，常温下熟化3天，根据设计要求裁切，成为宝蓝色板材；

所制备的复合聚氨酯板材，拉伸强度54MPa，撕裂强度236kN/m，磨耗指数154%，表面能9.64mJ/m²。适合对处于近海中建筑设施的防污保护。

实施例3：

以实施例2所得板材为面材，

按聚氨酯75%、3%碳酸钙、8%聚合无纤维、3%偶联剂、2.5%分散剂、4%氧化锌、1%抗氧剂、0.5%光稳定剂、3%碳黑，在115℃下充分混炼、脱气，用双杆挤出机挤压成为2mm厚板材，90℃下硫化60分钟，常温下熟化2天，制备为黑色板材；以此板材为背材，将面材、0.2mm厚高强聚乙烯布、背材均匀加热至105℃，热压复合为一体，得到厚度5.2mm高记忆高强度复合板材；

所制备的高记忆高强度复合聚氨酯板材，拉伸强度114MPa，撕裂强度536kN/m，磨耗指数154%，表面能9.64mJ/m²。适合海洋石油平台的防污保护；可以将本板材通过高强度锁带等，包覆在PTC包覆防腐技术最外层，或者直接替代PTC防护罩，实现重防腐、防污双重功能。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制，但凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案，均应属于本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种具有防污功能的高强度高记忆复合聚氨酯板材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先制备面材，添加7.5％有机硅、9％有机氟对聚氨酯树脂进行改性，在95℃下脱气处理，得到改性聚氨酯树脂；按重量百分数称取改性聚氨酯60％、2.5％石墨烯、7％氧化铝、3.5％金属纤维、5％聚乙烯纤维、2.5％二氧化钛、0.5％抗氧剂、5％偶联剂、2％光稳定剂、3％分散剂、7.5％钛白、1.1％柠檬、0.4％黄酞箐蓝，在115℃下充分混炼、脱气，用双杆挤出机挤压成3mm厚板材，95℃下硫化90min，常温下熟化3天，根据设计要求尺寸裁切成为宝蓝色板材；得到面材，所制作出的面材拉伸强度为54MPa，撕裂强度为236kN/m，磨耗指数为154％，表面能9.64mJ/m²；

其次制备背材，将重量百分数的聚氨酯75％、3％碳酸钙、8％聚合物纤维、3％偶联剂、2.5％分散剂、4％氧化锌、1％抗氧剂、0.5％光稳定剂、3％炭黑，在113℃下充分混炼、脱气，用双杆挤出机挤压成2mm厚板材，90℃下硫化60min，常温下熟化2天，得到黑色背材；

最后将所述面材与所述黑色背材之间加入0.2mm厚高强聚乙烯布，在热压机下均匀加热至105℃，使之热压复合为一体，得到厚度为5.2mm高记忆高强度复合板材，所述复合板材的拉伸强度为114MPa，撕裂强度为536kN/m，磨耗指数为154％，表面能9.64mJ/m²。