CN109401603A - 一种聚脲弹性体防腐材料及其制备和使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚脲弹性体防腐材料，包括A、B两个组分；按重量计，所述A组分由如下成分组成：端氨基聚烯烃100份、橡胶增塑剂50～150份、抗渗透剂50～200份、耐酸填料50～200份、耐高温填料30～150份、炭黑10～40份、增粘剂0.5～3份、抗氧剂0.5～2份；所述B组分由如下成分组成：多异氰酸酯100份、聚合物多元醇20～100、橡胶增塑剂10～150、催化剂0.1～1.0份。本发明还公开了聚脲弹性体防腐材料的制备和使用方法。本发明与钢材、木材、混凝土的粘结良好，耐腐蚀性能优异，能够在强腐蚀如脱硫烟囱、石油、污水、海洋等环境中使用，可广泛应用于工业重防腐领域。

Description

一种聚脲弹性体防腐材料及其制备和使用方法
技术领域
本发明涉及一种防腐材料，具体涉及一种双组份可喷涂的聚脲弹性体防腐材料，本发明还涉及聚脲弹性体防腐材料的制备和使用方法。
背景技术
工业腐蚀是长久以来制约着中国工业发展的重要因素，工业防腐，即如何避免强腐蚀介质对设备的腐蚀，从而降低设备投资与维护成本，提高生产效率与利润是每个化工企业永远需要解决的难题。工业防腐涉及的范围十分广泛，在电力烟囱、石油化工、海洋工程、汽车、桥梁、风力发电、机械制造、核电站等领域都需要防腐。
聚脲具有较好的防水防腐性能，能够满足一般腐蚀环境下设备设施的防护。专利CN200510031084公开了一种聚脲防腐蚀涂层，该发明提供了一种混凝土表面的防腐蚀保护符合涂层，需要通过采用环氧树脂底漆层，来提高聚脲涂层的附着力，且其使用的树脂为端氨基聚醚和改性环氧树脂，主要对盐雾有较好防腐性能，无法运用在强腐蚀混酸环境下。专利CN201410071927公开了一种重防腐喷涂聚脲涂料，该重防腐喷涂聚脲涂料采用端部为-SH聚硫橡胶只能与一分子异氰酸酯反应，与普通聚脲相比弹性下降，易磨损。专利CN201711248428公开了一种用于水工程建筑物混凝土防护防渗透的聚脲基弹性体材料，该发明聚脲基A组分NCO含量为16～25％之间，聚脲基B组分为：端氨基聚醚55～95份、胺扩链剂28～45份、端氨基聚丁二烯5～15份等组成。该材料涂覆于水工建筑物(包括：大坝、输水隧洞、箱涵、渠道、管道)混凝土表面，主要运用在水工建筑物长期水泡，高速水流冲刷的使用环境，无法用于强酸强碱重腐蚀的工业环境中，且使用的端氨基聚丁二烯仅小量作为助剂使用，目的是使其聚脲弹性体材料在长期水浸泡的环境下，具有吸水率低的性能，其基础树脂主要仍为端氨基聚醚。
然而在非常苛刻的腐蚀环境里，如脱硫烟囱、石油、化工污水、海洋等强腐蚀环境，传统的聚脲很难满足长久有效的防腐要求。这主要是由于传统聚脲的基础聚合物链中含有较多的极性键。极性键(如醚键)在强腐蚀作用下会发生断裂，最后导致防腐失效。因此，开发能够在重防腐领域使用的新型喷涂聚脲弹性体材料成为了重防腐领域关注的焦点。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种耐腐蚀性能优异的双组份聚脲弹性体防腐材料，其性能的特点在于该聚脲弹性体材料具有优异的耐酸碱性能，可以在苛刻腐蚀环境中使用。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案是：
一种聚脲弹性体防腐材料，包括A、B两个组分。按重量计，所述A组分原料：端氨基聚烯烃100份、橡胶增塑剂50～150份、抗渗透剂50～200份、耐酸填料50～200份、耐高温填料30～150份、炭黑10～40份、增粘剂0.5～3份、抗氧剂0.5～2份；所述B组分原理：多异氰酸酯100份、聚合物多元醇20～100、橡胶增塑剂10～150、催化剂0.1～1.0份。最终，B组分经反应合成了异氰酸酯预聚物。
所述的端氨基聚烯烃为端氨基聚丁二烯、端氨基聚丁二烯的氢化物、端氨基聚异戊二烯、端氨基聚异戊二烯的氢化物中的至少一种，选用端氨基聚烯烃是因为端氨基聚烯烃非极性主链结构的化学性质稳定，抗酸碱腐蚀能力强。
所述橡胶增塑剂为环烷油、芳烃油、蓖麻油和邻苯二甲酸酯中的至少一种。
所述抗渗透剂为石油沥青、丁苯橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶中的至少一种。
所述耐酸填料为云母粉、滑石粉和玻璃鳞片中的至少一种；所述耐高温填料为钛白粉、硅微粉、高岭土中的至少一种。
所述增粘剂为氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨甲基三乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和脲基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
所述抗氧剂为受阻酚类、芳香族仲胺类中的至少一种。更优选于抗氧剂1010、抗氧剂1076、抗氧剂TNP。
所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯及其聚合物、四甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、4，4’-环己基甲烷二异氰酸酯、二亚甲基苯基二异氰酸酯中的至少一种。
所述聚合物多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚烯烃多元醇中的至少一种。
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二丁基二辛酸锡、二丁基二乙酸锡或辛酸亚锡中的任意一种。
所述聚脲弹性体防腐材料的制备方法包括以下步骤：
(1)将端氨基聚烯烃100份、橡胶增塑剂50～150份、抗渗透剂50～200份、片状耐酸填料50～200份、耐高温填料30～150份、炭黑10～40份、增粘剂0.5～3份、抗氧剂0.5～2份加入真空高速分散机中，温度100～120℃，真空度0.06～0.09MPa，脱水共混30～200分钟，制得A组分；
(2)将多异氰酸酯100质量份、聚合物多元醇20～100份、橡胶增塑剂20～100质量份、催化剂0.2～1.0份加入70℃真空反应釜中搅拌30～60分钟，得到B组分；
所述喷涂聚脲弹性体防腐材料的使用方法，是：
将A和B二组分按体积比A:B＝1～4:1配合使用，在高压喷涂设备中，经过计量的A、B组分均被雾化，然后进入喷枪混合室混合，再经过喷嘴快速喷涂在基材上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明通过采用低极性的端氨基聚烯烃作为基础聚合物，大大降低了聚脲交联体系中极性结构的含量，增加了材料耐化学腐蚀的能力和疏水性，再加上该聚合物与抗渗透剂能很好的相容，并引入片状耐酸填料，形成多级插层致密结构，固化后能形成稳定的致密疏水结构，从而使得耐腐蚀能力特别突出。再加上耐高温填料和抗氧剂的使用，能起到热屏蔽和吸收聚合物在高温条件下产生的自由基，可抑制材料在高温条件下的进一步降解行为，可改善在高温环境下的耐受性。综合上述防腐耐温性能，该材料能在强腐蚀如脱硫烟囱、石油化工、污水、海洋等环境中使用，可广泛应用于工业重防腐领域。
本发明采用沥青等抗渗透剂，由于石油沥青等低极性抗渗透剂，能够与基础聚合物具有很好的相容性，不仅能进一步提高聚脲的抗渗防腐性能，还能提高断裂伸长率，赋予聚脲较好的弹性，获得的聚脲防腐材料能够起到缓冲减震的作用。
本发明的聚脲弹性体防腐材料制备工艺简单，环保安全，通过优选增粘剂所得到的聚脲弹性体与钢材、木材、混凝土的粘结力良好，耐腐蚀性能突出、耐磨、防水、抗冲击、抗疲劳、耐老化、耐高温等综合性能优异。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例及对比例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
将分子量为2800、胺值为88mg KOH/g的端氨基聚丁二烯100质量份，环烷油60质量份，邻苯二甲酸酯20质量份，石油沥青100质量份，云母粉150质量份，钛白粉75质量份，炭黑20质量份，氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷1质量份，0.5份脲基丙基三甲氧基硅烷，2份抗氧剂1010加入80℃真空高速分散机中混合均匀；在温度120℃，真空度0.09MPa，脱水共混120分钟，得到聚脲弹性体防腐材料A组分；将二苯基甲烷二异氰酸酯100质量份，端羟基聚异戊二烯30质量份，环烷油50质量份，二月桂酸二丁基锡0.3质量份加入70℃真空反应釜中搅拌30分钟，得到B组分；在室温下，将A和B二组分按A:B＝2:1的体积比喷涂混合均匀后，得到聚脲弹性体防腐材料，产品性能的测试结果详情见表1所示。
实施例2
将端氨基聚异戊二烯100质量份，芳烃油80质量份，邻苯二甲酸酯40质量份，异戊二烯橡胶60质量份，云母粉60质量份，硅微粉60质量份，炭黑15质量份，氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷0.5质量份，0.5份脲基丙基三甲氧基硅烷，2份抗氧剂1076加入80℃真空高速分散机中混合均匀；在温度100℃，真空度0.075MPa，脱水共混120分钟，得到聚脲弹性体防腐材料A组分；将甲苯二异氰酸酯100质量份，聚醚多元醇30质量份，芳烃油50质量份，二月桂酸二丁基锡0.10质量份加入70℃真空反应釜中搅拌60分钟，得到B组分；在室温下，将A和B二组分按A:B＝4:1的体积比喷涂混合均匀后，得到聚脲弹性体防腐材料，产品性能的测试结果详情见表1所示。
实施例3
将端氨基聚丁二烯的氢化物100质量份，环烷油80质量份，丁基橡胶60质量份，云母粉150质量份，钛白粉60质量份，炭黑35质量份，氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷1质量份，0.5份脲基丙基三甲氧基硅烷，2份抗氧剂1010加入80℃真空高速分散机中混合均匀；在温度120℃，真空度0.065MPa，脱水共混120分钟，得到聚脲弹性体防腐材料A组分；将二苯基甲烷二异氰酸酯100质量份，聚烯烃多元醇50质量份，芳烃油50质量份，二丁基二辛酸锡0.50质量份加入70℃真空反应釜中搅拌45分钟，得到B组分；在室温下，将A和B二组分按A:B＝1:1的体积比喷涂混合均匀后，得到聚脲弹性体防腐材料，产品性能的测试结果详情见表1所示。
实施例4
将端氨基聚戊二烯的氢化物100质量份，环烷油60质量份，邻苯二甲酸酯40质量份，石油沥青60质量份，滑石粉100质量份，云母粉50质量份，钛白粉50质量份，炭黑20质量份，氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷1质量份，0.5份脲基丙基三甲氧基硅烷，2份抗氧剂TNP加入80℃真空高速分散机中混合均匀；在温度120℃，真空度0.085MPa，脱水共混120分钟，得到聚脲弹性体防腐材料A组分；将甲苯二异氰酸酯100质量份，聚醚多元醇50质量份，芳烃油50质量份，二月桂酸二丁基锡0.2质量份加入70℃真空反应釜中搅拌45分钟，得到B组分；在室温下，将A和B二组分按A:B＝1:1的体积比加热喷涂混合均匀后，得到聚脲弹性体防腐材料，产品性能的测试结果详情见表1所示。
实施例5
将端氨基聚丁二烯50质量份，端氨基聚戊二烯的氢化物50质量份，环烷油60质量份，邻苯二甲酸酯40质量份，石油沥青60质量份，滑石粉100质量份，硅微粉50质量份，钛白粉70质量份，炭黑30质量份，氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷1质量份，0.5份脲基丙基三甲氧基硅烷，2份抗氧剂TNP加入80℃真空高速分散机中混合均匀；在温度100℃，真空度0.085MPa，脱水共混120分钟，得到聚脲弹性体防腐材料A组分；将二苯基甲烷二异氰酸酯100质量份，聚烯烃多元醇50质量份，芳烃油50质量份，二丁基二乙酸锡0.3质量份加入70℃真空反应釜中搅拌45分钟，得到B组分；在室温下，将A和B二组分按A:B＝1:1的体积比加热喷涂混合均匀后，得到聚脲弹性体防腐材料，产品性能的测试结果详情见表1所示。
对比例1
将分子量为3000、三官能度的T3000的端氨基聚醚100质量份，邻苯二甲酸酯50质量份，滑石粉80质量份，钛白粉30质量份，炭黑20质量份加入80℃真空高速分散机中混合均匀；在温度120℃，真空度0.085MPa，脱水共混120分钟，得到聚脲弹性体防腐材料A组分；将甲苯二异氰酸酯100质量份，聚醚多元醇30质量份，芳烃油30质量份，二月桂酸二丁基锡0.6质量份加入70℃真空反应釜中搅拌45分钟，得到B组分；在室温下，将A和B二组分按A:B＝1:1的体积比加热喷涂混合均匀后，得到聚脲弹性体防腐材料，产品性能的测试结果详情见表1所示。
对比例2
将分子量为2800、胺值为88mg KOH/g的端氨基聚丁二烯100质量份，环烷油60质量份，邻苯二甲酸酯20质量份，云母粉150质量份，钛白粉75质量份，炭黑20质量份，氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷1质量份，0.5份脲基丙基三甲氧基硅烷，2份抗氧剂1010加入80℃真空高速分散机中混合均匀；在温度120℃，真空度0.09MPa，脱水共混120分钟，得到聚脲弹性体防腐材料A组分；将二苯基甲烷二异氰酸酯100质量份，端羟基聚异戊二烯30质量份，环烷油50质量份，二月桂酸二丁基锡0.3质量份加入70℃真空反应釜中搅拌30分钟，得到B组分；在室温下，将A和B二组分按A:B＝2:1的体积比喷涂混合均匀后，得到聚脲弹性体防腐材料，产品性能的测试结果详情见表1所示。
采用上述方法制得的聚脲弹性体防腐材料，在未处理时测试防腐材料性能，并在120℃条件下放置24小时；在混合酸(硫酸10％，硝酸0.5％，盐酸0.5，氢氟酸0.5％，均为质量分数)环境中放置30天；在50℃，40％硫酸溶液环境中放置30天；在50℃，40％氢氧化钠溶液环境中放置30天；按GB/T528测试拉伸强度和断裂伸长率。按SAEJ 1525-1985测试粘接破坏面积。
表1聚脲弹性体防腐材料性能测试结果
可以看出：对比例1中采用的端氨基聚醚作为基础树脂，其耐酸碱性能差于本发明材料，尤其耐混酸的性能保持率下降明显，经过混合酸(硫酸10％，硝酸0.5％，盐酸0.5，氢氟酸0.5％，均为质量分数)环境中放置30天后，其性能保持率不到60％。对比例2中未添加抗渗透剂所制得的产品断裂伸长率较低只有92％，耐酸碱性能也与本发明材料相比有所降低。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种聚脲弹性体防腐材料，其特征在于，包括A、B两个组分；按重量计，所述A组分由如下成分组成：端氨基聚烯烃100份、橡胶增塑剂50～150份、抗渗透剂50～200份、耐酸填料50～200份、耐高温填料30～150份、炭黑10～40份、增粘剂0.5～3份、抗氧剂0.5～2份；所述B组分由如下成分组成：多异氰酸酯100份、聚合物多元醇20～100、橡胶增塑剂10～150、催化剂0.1～1.0份。
2.根据权利要求1所述聚脲弹性体防腐材料，其特征在于：
所述的端氨基聚烯烃为端氨基聚丁二烯、端氨基聚丁二烯的氢化物、端氨基聚异戊二烯、端氨基聚异戊二烯的氢化物中的至少一种；
所述橡胶增塑剂为环烷油、芳烃油、蓖麻油和邻苯二甲酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述聚脲弹性体防腐材料，其特征在于：
所述抗渗透剂为石油沥青、丁苯橡胶、丁基橡胶、异戊二烯橡胶中的至少一种；
所述耐酸填料为云母粉、滑石粉和玻璃鳞片中的至少一种；所述耐高温填料为钛白粉、硅微粉、高岭土中的至少一种。
4.根据权利要求1所述聚脲弹性体防腐材料，其特征在于：
所述增粘剂为氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、氨丙基甲基二甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷、氨乙基氨甲基三乙氧基硅烷、环氧丙氧丙基三甲氧基硅烷和脲基丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
5.根据权利要求1所述聚脲弹性体防腐材料，其特征在于：
所述抗氧剂为受阻酚类、芳香族仲胺类中的至少一种。
6.根据权利要求1所述聚脲弹性体防腐材料，其特征在于：
所述多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯及其聚合物、四甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、4，4’-环己基甲烷二异氰酸酯、二亚甲基苯基二异氰酸酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述聚脲弹性体防腐材料，其特征在于：
所述聚合物多元醇为聚醚多元醇、聚酯多元醇和聚烯烃多元醇中的至少一种。
8.根据权利要求1所述聚脲弹性体防腐材料，其特征在于：
所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二丁基二辛酸锡、二丁基二乙酸锡或辛酸亚锡中的任意一种。
9.权利要求1～8任一权利要求所述聚脲弹性体防腐材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将端氨基聚烯烃100份、橡胶增塑剂50～150份、抗渗透剂50～200份、片状耐酸填料50～200份、耐高温填料30～150份、炭黑10～40份、增粘剂0.5～3份、抗氧剂0.5～2份加入真空高速分散机中，温度100～120℃，真空度0.06～0.09MPa，脱水共混30～200分钟，制得A组分；
(2)将多异氰酸酯100质量份、聚合物多元醇20～100份、橡胶增塑剂20～100质量份、催化剂0.1～1.0份加入70℃真空反应釜中搅拌30～60分钟，得到B组分。
10.权利要求1～8任一权利要求所述聚脲弹性体防腐材料的使用方法，其特征在于：
将A组分和B组分按体积比A:B＝1～4:1配合使用，在高压喷涂设备中，经过计量的A、B组分均被雾化，然后进入喷枪混合室混合，再经过喷嘴快速喷涂在基材上。
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