CN109251645B - 一种喷涂聚脲弹性防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚脲弹性防腐涂料及其制备方法，按重量份数计，包括A组份及B组份；所述A组份包括：聚醚多元醇N220 30份～40份，聚醚多元醇N330 10份～20份，异氰酸酯MDI‑50 30份～60份；所述B组份包括：端氨基聚醚D‑2000 40份～60份，端氨基聚醚T‑5000 5份～10份，氨基扩链剂E‑100 10份～20份，氨基扩链剂6200 20份～30份。本发明为抗高频冲击涂料，产品通过200万次冲击不脱落无裂纹，粘接强度≥10Mpa，耐盐雾通过3000h测试；物理力学性能具备高强度(≥19Mpa)、高延伸率(≥450％)，且耐冲击性能优异，其他物理力学性能满足喷涂聚脲防护材料规范要求。

Description

一种喷涂聚脲弹性防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料制备技术领域，尤其涉及一种喷涂聚脲弹性防腐涂料及其制备方法。

背景技术

铁路车辆，尤其是铁路货车车体内壁涂层的防冲击、耐磨防腐质量，对车辆的使用性能和使用寿命，起到重要的作用。目前铁路货车车体内、外壁采用的传统油漆防腐涂层，主要以醇酸类底、醇酸类面漆，或环类类底漆、醇酸类面漆为主，由于其耐蚀性、耐磨性、抗冲击性能较差，在货物运输过程中，经常出现短期限内车体内、外壁大面积锈蚀现象，特别是车体内表面，受货物冲击、磨损等影响，涂层剥落极为严重，甚至出现整体内表面防护涂层全部脱落的现象，对车辆的使用性能和使用寿命造成严重影响。

喷涂聚脲弹性体(简称SPUA)材料是继水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低(无)污染涂装技术之后，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。该技术属快速反应喷涂体系，原料体系不含溶剂、固化速度快、工艺简单，并具有优异的耐盐雾性能、耐人工气候老化性能，以及优于一般涂料的耐磨性、耐水性、耐油性、耐酸性、耐碱性。该技术的诸多优势，被称之为最引人注目的技术革命。

高弹性喷涂聚脲弹性体防护材料一般用于混凝土基层表面防护防渗处理，而用于钢结构表面防腐处理的喷涂聚脲防护材料一般为刚性聚脲材料，其产品的延伸率≤300％，强度大于18Mpa。喷涂聚脲防护材料强度太高、延伸率小于300％，耐冲击性能一般，在高频率冲击下容易出现空鼓、脱层等缺陷。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种聚脲弹性防腐涂料及其制备方法，本发明为抗高频冲击涂料，拉伸强度≥19Mpa，延伸率≥450％，粘接强度≥10Mpa，且耐冲击性能优异。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种聚脲弹性防腐涂料，按重量份数计，包括A组份及B组份；

所述A组份包括：

聚醚多元醇N220 30份～40份，

聚醚多元醇N330 10份～20份，

异氰酸酯MDI-50 30份～60份；

所述B组份包括：

端氨基聚醚D-2000 40份～60份，

端氨基聚醚T-5000 5份～10份，

氨基扩链剂E-100 10份～20份，

氨基扩链剂6200 20份～30份。

作为进一步的优选，所述A组份中还包括稳定剂≤1份。

作为进一步的优选，所述A组份中，所述稳定剂选自为酒石酸和苯甲酸。

作为进一步的优选，所述B组份中还包括色浆1份～5份及助剂1份～5份。

作为进一步德优选，所述助剂选自分散剂及消泡剂。

作为进一步的优选，所述A组分中异氰酸酯MDI-50物质的量，与B组分中端氨基聚醚D-2000、端氨基聚醚T-5000、氨基扩链剂E-100以及氨基扩链剂6200四种物质的量的和的比值为1.01～1.08。

作为进一步的优选，所述A组份中，聚醚多元醇N220与聚醚多元醇N330的用量比为3～4:1。

作为进一步的优选，所述B组份中，端氨基聚醚D-2000与端氨基聚醚T-5000的用量比为8～12:1。

作为进一步的优选，所述B组份中，氨基扩链剂E-100:氨基扩链剂6200用量比为1：1.5～2。

本发明的另一目的在于提供上述聚脲弹性防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚醚多元醇加入到反应釜中，在100-140℃、真空度0.06-0.1MPa真空条件下脱水至水分合格；然后关闭真空泵，将温度降至50-70℃，加入MDI-50，混合，升温至80-90℃，恒温反应1-3h，取样测NCO含量，达到设定的结果后降温至40-50℃出料，即得到所述A组份；

(2)将氨基扩链剂、助剂、端氨基聚醚、色浆混合，投入反应釜中，100-140℃下真空脱水，水分检测合格后，过滤物料，即得到所述B组份；

(3)使用时采用喷涂机按照重量比A：B＝1.05:1或体积比A：B＝1:1比例混合固化成膜。

本发明的有益效果是：本发明通过对原材料成本、安全环保和性能的综合考虑，并经试验、试用和实际使用，选择聚醚多元醇N220与聚醚多元醇N330和异氰酸酯MDI-50合成SPUA材料A组分；选用端氨基聚醚T5000和端氨基聚醚D2000、扩链剂E-100与扩链剂6200合成SPUA材料B组分。上述A组份中，控制聚醚多元醇的品种及其不同聚醚多元醇之间的配合比例，可使其抗拉强度、断裂延伸率、低温柔性等性能指标处于优异状态；采用异氰酸酯MDI-50，可以保证异氰酸酯的反应活性，并减少异氰酸酯的挥发对施工者和环境的损害；适当的NCO含量，即保证了其具有合适反应活性，又能保证其适宜的粘度，避免A、B组份混合时，喷涂聚脲弹性体材料性能不稳定，以及反应速度过快而产生的材料发泡现象。上述B组份中，控制端氨基聚醚D2000与端氨基聚醚T5000的配合比例，可以提高SPUA材料的化学交联，提升材料的拉伸强度、硬度和耐磨性；控制扩链剂E-100与扩链剂6200的配合比例，可以改善喷涂材料的流平性能，获得较好的表面状态，同时可以提高材料柔软性能、抗冲击性能和耐低温性能。因而，本发明提供的上述抗高频冲击喷涂聚脲弹性防腐涂料，其拉伸强度≥19.0MPa，断裂伸长率≥450％，撕裂强度≥72KN/m，与钢结构底材粘结强度达10MPa以上。耐磨性、耐水性、耐油性、耐酸性以及耐碱性优异；材料厚度控制在2.5mm～3.0mm时，耐中性盐雾≥3000h，耐人工气候老化≥3000h。

具体实施方式

本发明通过提供一种喷涂聚脲弹性防腐涂料及其制备方法，解决了现有喷涂聚脲弹性体防护材料抗冲击性能差的缺陷。

为了解决上述问题，本发明实施例的主要思路是：

本发明实施例聚脲弹性防腐涂料，按重量份数计，包括A组份及B组份；

所述A组份包括：

聚醚多元醇N220 30份～40份，

聚醚多元醇N330 10份～20份，

异氰酸酯MDI-50 30份～60份；

所述B组份包括：

端氨基聚醚D-2000 40份～60份，

端氨基聚醚T-5000 5份～10份，

氨基扩链剂E-100 10份～20份，

氨基扩链剂6200 20份～30份。

上述A组份中选用高活性低不饱和度的聚醚多元醇N220与聚醚多元醇N330；异氰酸酯(MDI-50)为2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯与4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物，常温下呈无色至粉色液体。

上述B组份端氨基聚醚选择高活性低不饱和度的T5000与D2000复配使用。扩链剂选择

100与Wandalink 6200(简称6200)复配使用。

进一步地，上述A组份中还可包括稳定剂≤1份。所述稳定剂选自为酒石酸和苯甲酸。上述A组份粘度(25℃)为1000±200mpa.s，NCO指数为14.7％±0.3％。

进一步地，上述B组份中还包括色浆1份～5份及助剂1份～5份。色浆以氨基醚为基料，炭黑、钛白粉等为颜料依据客户要求调配颜色。助剂为BYK生产的分散剂、消泡剂中一种或多种。上述B组份粘度(25℃)为1500±200mpa.s，水分含量(％)≤0.1。

进一步地，本发明实施例中，异氰酸酯指数，即A组分中异氰酸酯的物质的量，与B组分中端氨基聚醚及扩链剂的物质的量之比值，为1.01～1.08。合适的异氰酸酯指数，即A组分中异氰酸酯的物质的量，与B组分中端氨基聚醚及扩链剂的物质的量之比值，保持在本发明范围内，所得到的涂层综合性能好；过低时，喷涂聚脲弹性体材料产品性能差别大，时好时坏；过高时，则多余的异氰酸酯会和空气中的水分反应，材料会产生发泡现象。

进一步地，A、B组份固体含量≥99％，本发明实施例抗高频冲击喷涂聚脲弹性防腐涂料使用时采用专用喷涂机按照重量比A：B＝1.05:1，体积比A：B＝1:1比例混合固化成膜。

另一方面，基于同一发明构思，本申请实施例提供了该聚脲弹性防腐涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将聚醚多元醇加入到反应釜中，在100-140℃、真空度0.06-0.1MPa真空条件下脱水至水分合格；然后关闭真空泵，将温度降至50-70℃，加入MDI-50，混合均匀，缓慢升温至80-90℃，恒温反应1-3h，取样测NCO含量，达到设定的结果后降温至40-50℃出料，即得到所述A组份。

(2)将氨基扩链剂、助剂、端氨基聚醚、色浆混合，投入反应釜中，100-140℃下真空脱水，水分检测合格后，过滤物料，即得到所述B组份。

(3)使用时采用喷涂机按照重量比A：B＝1.05:1，体积比A：B＝1:1比例混合固化成膜。

综上所述，针对铁路货车内外表面防腐应用现状，本发明实施例研制出一种满足铁路货车车体内壁抗高频冲击喷涂聚脲弹性防腐涂料，其产品具备拉伸强度≥19Mpa，延伸率≥450％，粘接强度≥10Mpa，本发明实施例抗高频冲击喷涂聚脲弹性防腐涂料厚度控制在2.5mm～3.0mm时，耐中性盐雾≥3000h，耐人工气候老化≥3000h；适用与钢制件且耐冲击性能优异，其他物理力学性能满足喷涂聚脲防护材料规范要求，以提高铁路货车内表面抗冲击防腐耐磨能力，并以延长铁路车辆防护期限的发展趋势为方向，本发明具有十分重要的现实意义。本发明实施例抗高频冲击喷涂聚脲弹性防腐涂料，已在铁路货车内壁、铁路机械冷藏运输车及冷藏集装箱地板表面上使用，也可在其它各类机械产品上使用，并可在水泥、木材等其它各类材料表面使用。

为了更好的理解上述技术方案，下面通过具体实施例对本申请技术方案做详细的说明，应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互结合。应当理解的是，这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。

实施例1

按质量计比例，将江苏金栖公司产聚醚多元醇(N220)40份、聚醚多元醇(N330)10份加入到反应釜中，在120℃、真空度0.08MPa真空条件下脱水2h至水分合格。然后关闭真空泵，将温度降至60℃，加入烟台万华公司产异氰酸酯(MDI-50)49份，稳定剂1份，混合均匀，缓慢升温至80℃，恒温反应2h，取样测NCO含量，达到设定的结果13～16％后，降温至40℃出料，即得到所述A组份。

按质量计比例，将美国亨斯曼公司产端氨基聚醚(D-2000)54份、端氨基聚醚(T-5000)5份、助剂1份、美国雅宝公司产氨基扩链剂(E-100)12份、烟台万华公司产氨基扩链剂(6200)20份、色浆4份混合，投入反应釜中，120℃下真空脱水1小时，水分检测合格后，用200目筛网过滤物料，即得到所述B组份。

采用美国GRACO公司生产的H-XP3聚脲喷涂机对A、B组分进行A:B＝1：1(体积比)混合喷涂。

实施例2

按质量计比例，将江苏金栖公司生产的聚醚多元醇(N220)36份、聚醚多元醇(N330)12份加入到反应釜中，在120℃、真空度0.08MPa真空条件下脱水2h至水分合格。然后关闭真空泵，将温度降至60℃，加入烟台万华公司生产的异氰酸酯(MDI-50)50.5份，稳定剂0.5份，混合均匀，缓慢升温至80℃，恒温反应2h，取样测NCO含量，达到设定的结果13～16％后，降温至40℃出料，即得到所述A组份。

按质量计比例，将美国亨斯曼公司生产的端氨基聚醚(D-2000)52份、端氨基聚醚(T-5000)6份、助剂0.5份、美国雅宝公司产氨基扩链剂(E-100)15份、烟台万华产氨基扩链剂(6200)18份、自制色浆4份混合，投入反应釜中，120℃下真空脱水1小时，水分检测合格后，用200目筛网过滤物料，即得到所述B组份。

采用美国GRACO公司生产的H-XP3聚脲喷涂机对A、B组分进行A:B＝1：1(体积比)混合喷涂。

实施例3

按质量计比例，将江苏金栖公司产聚醚多元醇(N220)40份、聚醚多元醇(N330)11.5份加入到反应釜中，在120℃、真空度0.08MPa真空条件下脱水2h至水分合格。然后关闭真空泵，将温度降至60℃，加入烟台万华产异氰酸酯(MDI-50)48.5份，稳定剂1份，混合均匀，缓慢升温至80℃，恒温反应2h，取样测NCO含量，达到设定的结果13～16％后，降温至40℃出料，即得到所述A组份。

按质量计比例，将美国亨斯曼公司产端氨基聚醚(D-2000)55份、端氨基聚醚(T-5000)5.5份、助剂1份、美国雅宝公司产氨基扩链剂(E-100)10份、烟台万华公司产氨基扩链剂(6200)24份、色浆1.5份混合，投入反应釜中，120℃下真空脱水1小时，水分检测合格后，用200目筛网过滤物料，即得到所述B组份。

采用美国GRACO公司生产的H-XP3聚脲喷涂机对A、B组分进行A:B＝1：1(体积比)混合喷涂。

实施例4

按质量计比例，将江苏金栖公司产聚醚多元醇(N220)30份、聚醚多元醇(N330)15份加入到反应釜中，在100℃、真空度0.06MPa真空条件下脱水2h至水分合格。然后关闭真空泵，将温度降至50℃，加入烟台万华公司产异氰酸酯(MDI-50)30份，稳定剂0.1份，混合均匀，缓慢升温至80℃，恒温反应2h，取样测NCO含量，达到设定的结果13～16％后，降温至40℃出料，即得到所述A组份。

按质量计比例，将美国亨斯曼公司产端氨基聚醚(D-2000)40份、端氨基聚醚(T-5000)5份、助剂1份、美国雅宝公司产氨基扩链剂(E-100)10份、烟台万华公司产氨基扩链剂(6200)15份、色浆1份混合，投入反应釜中，100℃下真空脱水1小时，水分检测合格后，用200目筛网过滤物料，即得到所述B组份。

采用美国GRACO公司生产的H-XP3聚脲喷涂机对A、B组分进行A:B＝1：1(体积比)混合喷涂。

实施例5

按质量计比例，将江苏金栖公司生产的聚醚多元醇(N220)38份、聚醚多元醇(N330)18份加入到反应釜中，在130℃、真空度0.09MPa真空条件下脱水2h至水分合格。然后关闭真空泵，将温度降至70℃，加入烟台万华公司生产的异氰酸酯(MDI-50)40份，稳定剂0.1份，混合均匀，缓慢升温至90℃，恒温反应2h，取样测NCO含量，达到设定的结果13～16％后，降温至40℃出料，即得到所述A组份。

按质量计比例，将美国亨斯曼公司生产的端氨基聚醚(D-2000)54份、端氨基聚醚(T-5000)6份、助剂2份、美国雅宝公司产氨基扩链剂(E-100)15份、烟台万华产氨基扩链剂(6200)30份、自制色浆2份混合，投入反应釜中，120℃下真空脱水1小时，水分检测合格后，用200目筛网过滤物料，即得到所述B组份。

采用美国GRACO公司生产的H-XP3聚脲喷涂机对A、B组分进行A:B＝1：1(体积比)混合喷涂。

实施例6

按质量计比例，将江苏金栖公司产聚醚多元醇(N220)40份、聚醚多元醇(N330)20份加入到反应釜中，在140℃、真空度0.1MPa真空条件下脱水2h至水分合格。然后关闭真空泵，将温度降至70℃，加入烟台万华产异氰酸酯(MDI-50)60份，稳定剂0.2份，混合均匀，缓慢升温至90℃，恒温反应3h，取样测NCO含量，达到设定的结果13～16％后，降温至40℃出料，即得到所述A组份。

按质量计比例，将美国亨斯曼公司产端氨基聚醚(D-2000)60份、端氨基聚醚(T-5000)5份、助剂5份、美国雅宝公司产氨基扩链剂(E-100)20份、烟台万华公司产氨基扩链剂(6200)30份、色浆5份混合，投入反应釜中，140℃下真空脱水1小时，水分检测合格后，用200目筛网过滤物料，即得到所述B组份。

采用美国GRACO公司生产的H-XP3聚脲喷涂机对A、B组分进行A:B＝1：1(体积比)混合喷涂。

将实施例1-6制备的聚脲弹性进行检测，常规性能指标数据如表1所示。

表1喷涂聚脲弹性体主要性能测试结果

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本发明实施例的抗高频冲击喷涂聚脲弹性防腐涂料，突破了传统钢结构用防腐涂料及传统多层防腐涂料构造，为铁路车辆防腐提供了新型高标准解决方案。本发明的抗高频冲击喷涂聚脲弹性防腐涂料，以铁路货车车体内壁防腐耐冲击、耐磨要求为产品开发要求，以延长铁路车辆防护期限的发展趋势为应用方向，产品通过200万次冲击不脱落无裂纹，粘接强度≥10Mpa，耐盐雾通过3000h测试；物理力学性能具备高强度(≥19Mpa)、高延伸率(≥450％)，也具备常规喷涂聚脲涂料的共性，比如快速固化、任意成型、环保等特性、物理力学性能优异。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种聚脲弹性防腐涂料，其特征在于：按重量份数计，包括A组份及B组份；

所述A组份包括：

聚醚多元醇N220 30份～40份，

聚醚多元醇N330 10份～20份，

异氰酸酯MDI-50 30份～60份；

所述B组份包括：

其中，所述A组份的NCO指数为14.7％±0.3％，且还包括稳定剂≤1份，聚醚多元醇N220与聚醚多元醇N330的用量比为3～4:1；B组份的水分含量(％)≤0.1，且还包括色浆1份～5份及助剂1份～5份，所述A组分中异氰酸酯MDI-50物质的量，与B组分中端氨基聚醚D-2000、端氨基聚醚T-5000、氨基扩链剂E-100以及氨基扩链剂6200四种物质的量的和的比值为1.01～1.08。

2.根据权利要求1所述的聚脲弹性防腐涂料，其特征在于：所述A组份中，所述稳定剂选自为酒石酸和苯甲酸。

3.根据权利要求1所述的聚脲弹性防腐涂料，其特征在于：所述助剂选自分散剂及消泡剂。

4.根据权利要求1所述的聚脲弹性防腐涂料，其特征在于：所述B组份中，端氨基聚醚D-2000与端氨基聚醚T-5000的用量比为8～12:1。

5.根据权利要求1所述的聚脲弹性防腐涂料，其特征在于：所述B组份中，氨基扩链剂E-100:氨基扩链剂6200用量比为1：1.5～2。

6.如权利要求1-5任一项所述聚脲弹性防腐涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将聚醚多元醇加入到反应釜中，在100-140℃、真空度0.06-0.1MPa真空条件下脱水至水分合格；然后关闭真空泵，将温度降至50-70℃，加入MDI-50，混合，升温至80-90℃，恒温反应1-3h，取样测NCO含量，达到设定的结果后降温至40-50℃出料，即得到所述A组份；

(2)将氨基扩链剂、助剂、端氨基聚醚、色浆混合，投入反应釜中，100-140℃下真空脱水，水分检测合格后，过滤物料，即得到所述B组份；

(3)使用时采用喷涂机按照重量比A：B＝1.05:1或体积比A：B＝1:1比例混合固化成膜。