CN108250922B - 基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料及制备和使用 - Google Patents

基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料及制备和使用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料，所述涂料由A组份和B组份组成，所述A组份包括以下重量份额的物质：二苯基甲烷二异氰酸酯70‑100份、1,5’‑萘二异氰酸酯预聚物50‑70份，二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物30‑50份，所述B组份由以下重量份额的物质组成：带空间位阻的脂肪族仲二胺氨基树脂50‑70份、二甲硫基甲苯二胺20‑30份、液态聚硫橡胶15‑30份、任选的颜填料0‑30份；其中1,5’‑萘二异氰酸酯预聚物的分子量分布为1.4以下，二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物的分子量分布为1.4以下。该涂料在具有耐有机溶剂腐蚀性能的同时也具有较好的弹性及耐磨性。

Description

基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料及制备和使用
技术领域
本发明涉及一种高耐化学性高耐磨涂料及其制备和使用方法，特别是涉及一种基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料及制备和使用方法。
背景技术
金属由于其优异的性能在石油、化工、管道、海洋工程等管道运输领域中具有广泛应用，但是绝大多数金属管道由于运输腐蚀性介质而发生腐蚀，易造成严重的泄露，因此常采用各种防蚀材料做成覆盖层或衬里，使金属管道与腐蚀介质完全隔离，防止设备的腐蚀与磨蚀，提高设备的耐蚀性、耐磨性、安全性和延长使用寿命。
聚脲弹性体是由异氰酸酯与氨基化合物反应生成的一种弹性体物质，常见的聚脲弹性体一般为MDI预聚物与端氨基化合物组成的喷涂反应型材料(喷涂聚脲弹性体材料)，具有固化速度快，施工效率高，以及非常好的力学性能、防腐性能和电学性能，被广泛应用于工程防水、工业防腐领域。但现有技术中，没有将高耐化学性和高耐磨结合的涂料产品，亟需开发。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料。该涂料在具有耐有机溶剂腐蚀性能的同时也具有较好的弹性及耐磨性。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种上述基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料的制备方法。
本发明要解决的第三个技术问题是提供一种上述基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料的使用方法。
为解决上述第一个技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料，所述涂料由A组份和B组份组成；所述A组份包括以下重量份额的物质：二苯基甲烷二异氰酸酯70-100份、1,5’-萘二异氰酸酯预聚物50-70份，二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物30-50份；所述B组份包括以下重量份额的物质：带空间位阻的脂肪族仲二胺氨基树脂50-70份、二甲硫基甲苯二胺20-30份、液态聚硫橡胶15-30份、任选的颜填料0-30份。
作为技术方案的进一步改进，所述1,5’-萘二异氰酸酯预聚物的分子量分布为1.4以下，优选1.2以下；所述二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物的分子量分布为1.4以下，优选1.2以下，二者的分子量分布均对最终的产品性能有明显影响。上述异氰酸酯预聚物可以采用本领域中常规预聚合方法进行预聚合之后，对产物通过分离纯化得到。
作为技术方案的进一步改进，所述带空间位阻脂肪族仲二胺的氨基树脂，优选但不限于脂环化合物改性的脂肪族仲二胺、枝接脂环化合物改性的脂肪族仲二胺或直链脂肪化合物改性的脂肪族仲二胺；特别优选脂环化合物改性的脂肪族仲二胺，如德国拜耳公司出售的Desmophen NH1420。
优选地，所述带空间位阻脂肪族仲二胺的氨基树脂的氨基当量为200-400；特别优选为260-335；最优选为286。
优选地，所述颜填料选自碳酸钙、滑石粉、高岭土、炭黑、二氧化钛中的一种。
为解决上述第二个技术问题，本发明一种基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料的制备方法，包括如下步骤：
所述A组分的制备方法：将1,5’-萘二异氰酸酯预聚物50～70份，二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物30-50份加入有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至90-120℃，恒温抽真空至-0.09～-0.1MPa，脱水3小时，在大气压下降温至50-60℃，加入二苯基甲烷二异氰酸酯70-100份，氮气保护下加热至70-90℃反应1-3小时，降温搅拌均匀出料即为A组分；
所述B组分的制备方法：先把含有空间位阻脂肪族仲二胺的氨基树脂50-70份加入到反应釜中，然后搅拌下加入二甲硫基甲苯二胺20-30份、液态聚硫橡胶15-30份后高速搅拌0.5-1小时后，加入任选的颜填料0-30份，再次高速搅拌0.5-1小时后，混合均匀出料即为B组分。
为解决上述第三个技术问题，本发明一种上述基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料使用方法，通过下述方案实现：
将A、B两组分按照体积比1∶2的比例进行喷涂施工，采用喷涂机和喷枪将涂料喷涂至底漆层上。
本发明所记载的任何范围包括端值以及端值之间的任何数值以及端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
如无特殊说明，本发明中的各原料均可通过市售购买获得，本发明中所用的设备可采用所属领域中的常规设备或参照所属领域的现有技术进行。
与现有技术相比较，本发明具有如下有益效果：
1.本发明与现有技术相比，通过选择特定分子量分布的1,5’-萘二异氰酸酯预聚物、二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物，使得本发明所涉及的聚脲涂料具备较好的耐化学性和高耐磨性。
2.本发明与现有技术相比，通过应用空间位阻脂肪族仲二胺的氨基树脂，使得本发明所涉及的聚脲涂料也能够具有较好的耐有机溶剂腐蚀性能；
3.本发明与现有技术相比，通过应用二甲硫基甲苯二胺，使聚脲涂料本身能够形成交联网状分子结构，保证了聚脲涂料能够具有良好的弹性及耐磨性。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
测试项目和测试标准如下：
Figure BDA0001551282030000031
所采用的部分原料如下：
1,5’-萘二异氰酸酯预聚物A,分子量分布为1.5；
1,5’-萘二异氰酸酯预聚物B,分子量分布为1.4；
1,5’-萘二异氰酸酯预聚物C,分子量分布为1.2；
二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物A，分子量分布为1.5；
二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物B，分子量分布为1.4；
二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物C，分子量分布为1.2；
含有空间位阻脂肪族仲二胺的氨基树脂，德国拜耳公司出售的DesmophenNH1420。
没有特别说明的原料均为本领域中常见的市售工业原料。
实施例1
本实施例聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料的制备方法如下：
所述A组分的制备方法：将1,5’-萘二异氰酸酯预聚物，二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物加入有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至90～120℃，恒温抽真空至-0.09～-0.1MPa，脱水3小时，在大气压下降温至50～60℃，加入二苯基甲烷二异氰酸酯，氮气保护下加热至70～90℃反应1～3小时，降温搅拌均匀出料即为A组分；
所述B组分的制备方法：先把含有空间位阻脂肪族仲二胺的氨基树脂加入到反应釜中，然后搅拌下加入二甲硫基甲苯二胺、液态聚硫橡胶15～30份后高速搅拌0.5～1小时后，加入任选的颜填料0～30份，再次高速搅拌0.5～1小时后，混合均匀出料即为B组分。
本实施例聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料的使用方法如下：
将A、B两组分按照体积比1∶2的比例进行喷涂施工，采用喷涂机和喷枪将涂料喷涂至底漆层上。
上述制备方法中的比例参见表1的记载
实施例2-6以及对照例1-6
实施例2-6以及对照例1-6与实施例1的方法相同，具体采用的原料种类和重量份以及性能测试参见表1和表2记载。
表1实施例1-6原料种类用量和性能测试
Figure BDA0001551282030000041
Figure BDA0001551282030000051
表2对照例1-6原料种类用量和性能测试
Figure BDA0001551282030000052
由表1和表2可看出，添加了合适分子量分布(≤1.4)的1,5’-萘二异氰酸酯预聚物和二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物的聚脲弹性体组分在耐酸、耐碱、耐盐以及耐磨性、拉伸强度、断裂伸长率等方面都满足国标要求，并大大优于国标，并且根据对照例和实施例1-3的比较，说明该分子量分布(≤1.4)对上述因素都有不同程度的影响，实施例1-3明显优于对照例1-3，可能是由于窄分子量分布的异氰酸酯预聚物更容易得到结构比较相近的聚脲弹性体导致其耐酸、耐碱、耐盐以及耐磨性、拉伸强度、断裂伸长率等方面得到提高，并且根据实施例4-6与1-3的比较，在选择分子量分布更低的1,5’-萘二异氰酸酯预聚物C和二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物C时，会获得在耐化学品性和耐磨性方面更好的涂料。由表2中对照例4、5和实施例1、2比较可知，当仅采用两种异氰酸酯预聚物中的一种时，并在总数量上保持同一水平，在性能测试时并不如两种预聚物共用效果好，可能两种预聚物共用存在某种协同作用。另外，根据对照例6的结果，不加入Desmophen NH1420而加入大量的二甲硫基甲苯二胺，也会导致涂料性质变劣。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料，其特征在于：所述涂料由A组分和B组分组成，所述A组分包括以下重量份额的物质：二苯基甲烷二异氰酸酯70-100份、1,5’-萘二异氰酸酯预聚物50-70份，二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物30-50份，所述B组分由以下重量份额的物质组成：带空间位阻的脂肪族仲二胺氨基树脂50-70份、二甲硫基甲苯二胺20-30份、液态聚硫橡胶15-30份、任选的颜填料0-30份；
其中1,5’-萘二异氰酸酯预聚物的分子量分布为1.4以下，二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物的分子量分布为1.4以下；
所述带空间位阻的脂肪族仲二胺氨基树脂为德国拜耳公司出售的Desmophen NH1420。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于：所述1,5’-萘二异氰酸酯预聚物的分子量分布为1.2以下；二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物的分子量分布为1.2以下。
3.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于：所述颜填料选自碳酸钙、滑石粉、高岭土、炭黑、二氧化钛中的一种或多种。
4.根据权利要求1-3之一所述的基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料的制备方法，其特征在于：所述A组分的制备方法：将1,5’-萘二异氰酸酯预聚物50-70份，二环己基甲烷二异氰酸酯预聚物30-50份加入有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至90-120℃，恒温抽真空至-0.09～-0.1MPa，脱水3小时，在大气压下降温至50-60℃，加入二苯基甲烷二异氰酸酯70-100份，氮气保护下加热至70-90℃反应1-3小时，降温搅拌均匀出料即为A组分；
所述B组分的制备方法：先把带空间位阻的脂肪族仲二胺氨基树脂50-70份加入到反应釜中，然后搅拌下加入二甲硫基甲苯二胺20-30份、液态聚硫橡胶15-30份后高速搅拌0.5-1小时后，加入任选的颜填料0-30份，再次高速搅拌0.5-1小时后，混合均匀出料即为B组分。
5.根据权利要求1-3之一所述的基于聚脲弹性体的高耐化学性高耐磨涂料的使用方法，其特征在于：将A、B两组分按照体积比1∶2的比例进行喷涂施工，采用喷涂机和喷枪将涂料喷涂至底漆层上。
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