CN109852214A - 一种耐腐蚀的喷涂聚脲及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种耐腐蚀的喷涂聚脲，本发明首先通过端羟基含氟硅油改性异氰酸酯，得到改性异氰酸酯预聚体，提升异氰酸酯预聚体的耐酸碱腐蚀性能；在改性异氰酸酯预聚体的制备过程中，考虑到催化剂的活性不宜太强，以免反应过程中的反应失控，朝三聚反应进行，本发明采用自配催化剂，采用了催化与抑制催化的方法，先让其成盐使反应可控，有利于反应的进行。此外本发明采用的A组分中的原料聚酯多元醇与脂环族异氰酸酯和芳香族异氰酸酯反应，进一步提升异氰酸酯预聚体的抗腐蚀性能，同时提高最终聚脲的机械强度；本发明采用的B组分与A组分的原料通过适当配比进行反应，得到的聚脲粘度适中，能够实现良好的喷涂，表干时间短，耐强酸强碱能力突出。

Description

一种耐腐蚀的喷涂聚脲及其制备方法

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种耐腐蚀的喷涂聚脲及其制备方法。

背景技术

聚脲作为一种涂层新材料，它已完全改变了工程师们对以往涂层的观念认知。因为从没有其它涂层材料能如同聚脲那样，既可以承受一个大锤的全力打击和最严重的磨损，同时又具有足够的柔韧性，在发生明显胀缩导致混凝土开裂或钢结构变形之处，涂膜也不会断裂，即便是在管线突出、下陷等异常条件下，依然能够完整覆护在整个工件表面。这些优异性能保证了聚脲在工程应用方面的长寿性和可靠性，其长达30～50年的使用期突出显示了聚脲所具有的极高性价比。

喷涂型聚脲的施工便捷，物理性能优异，在很多的高端防水领域已非他莫属。但是在防腐抗酸碱领域的应用，普通的聚脲还未达到要求。现有技术中通过将异氰酸酯进行有机硅进行改性后用于合成可喷涂的聚脲，得到的聚脲的防腐性能确实有一定的提升，但是其对氢氟酸几乎没有抗腐蚀性，其中的硅很快被氢氟酸所溶解，从而破坏涂层，进而影响聚脲涂层的防腐性能。

发明内容

为了解决以上的技术问题，本发明提供一种耐强酸碱腐蚀，防水性能优异的喷涂聚脲及其制备方法。

本发明的目的是提供一种耐腐蚀的喷涂聚脲。

本发明的另一目的是提供一种上述耐腐蚀的喷涂聚脲的制备方法。

根据本发明具体实施方式的耐腐蚀的喷涂聚脲，包括A组分和B组分，

所述A组分包括以下重量份的原料：脂环族异氰酸酯20-30份，芳香族异氰酸酯15-20份，端羟基含氟硅油20-30份，聚酯多元醇20-30份，催化剂0.5-1份和溶剂20-50份；

所述催化剂由以下重量百分比的原料制备得到：脱水1,4-丁二醇15-25％，三亚乙基二胺15-25％，2,2-双吗啉基二乙基醚15-25％和苯酚溶液35-45％，所述苯酚溶液的溶剂为甲苯，苯酚溶液的浓度为45-55wt％；

所述B组分包括以下重量份的原料：二乙基甲苯二胺12-18份，氨基硅油8-12份，聚酯硅油0.5-1.2份，聚醚胺45-55份，分散剂0.5-1.2份，流平剂0.5-1.2份，消泡剂0.5-1.2份、蜡粉0.5-1.2份和颜料15-25份。

本发明提供的耐腐蚀的喷涂聚脲通过端羟基含氟硅油改性异氰酸酯，得到改性异氰酸酯预聚体，提升异氰酸酯预聚体的耐酸碱腐蚀性能，在改性异氰酸酯预聚体的制备过程中，考虑到材料的储存性能和环保性能，同时考虑到催化剂的活性不宜太强，以免反应过程中的反应失控，朝三聚反应进行，本发明采用自配催化剂，自配催化剂采用了催化与抑制催化的方法，先让其成盐然后使得反应可控，有利于反应的进行。此外本发明采用的A组分中的原料聚酯多元醇与脂环族异氰酸酯和芳香族异氰酸酯反应，进一步提升异氰酸酯预聚体的抗腐蚀性能，同时提高最终聚脲的机械强度；本发明采用的B组分与A组分的原料通过上述的配比进行反应，得到的聚脲粘度适中，能够实现良好的喷涂，表干时间短，耐强酸强碱能力突出。

优选地，所述A组分中的溶剂为二甲苯与醋酸丁酯复配溶剂，所述二甲苯与醋酸丁酯的体积比为0.8-1.2:1。本发明采用的复配溶剂能够高效溶解A组分的其他原料，保证反应得到顺利进行。

优选地，所述催化剂由以下方法制备得到：称取脱水1,4-丁二醇、三亚乙基二胺和2,2-双吗啉基二乙基醚，混合，加热至75-85℃至溶解，恒温搅拌，滴加苯酚溶液，保持8-15min，得到所述催化剂。本发明提供的催化剂通过上述方法制备得到，性能稳定，催化效率适中，能够在反应过程中控制反应速度。

优选地，所述脂环族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯或4,4＇-二环己基甲烷二异氰酸酯。

优选地，所述芳香族异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。脂环族和芳香族的上述异氰酸酯反应活性低，得到的聚脲的防水性能较高。

优选地，A组分中的聚酯多元醇的分子量为1000-1500。本发明选用的聚酯多元醇的分子量在1000-1500之间，高分子的分子量影响最终产物的粘度，本发明选用的聚酯多元醇得到的聚脲粘度适中，有利于喷涂。

优选地，所述聚醚胺包括D-2000和T-5000，所述D-2000和T-5000的重量比为4:1。

优选地，B组分中二乙基甲苯二胺的分子量为3000-5000。

优选地，所述分散剂为烷基萘磺酸盐。

优选地，所述流平剂为聚苯基甲基硅氧烷或有机硅改性聚硅氧烷。本发明提供的流平剂具有输水透气性，抗氧化性，能够辅助色料分散，防止得到的聚脲粘附喷涂机械。

优选地，所述消泡剂为聚硅氧烷乙二醇类。聚硅氧烷乙二醇类的性质类似于非离子表面活性剂，能够降低溶液的表面张力，有效防止泡泡的形成。

根据本发明具体实施方式的耐腐蚀的喷涂聚脲的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备催化剂：称取脱水1,4-丁二醇、三亚乙基二胺和2,2-双吗啉基二乙基醚，混合，加热至75-85℃至溶解，恒温搅拌，滴加苯酚溶液，保持8-15min，得到所述催化剂；

(2)制备A组分：

先将端羟基含氟硅油、聚酯多元醇混合，加热至95-105℃，真空脱水，降温至85-90℃，边搅拌边加入溶剂，然后加入脂环族异氰酸酯，回流反应25-35min后加入芳香族异氰酸酯，回流反应25-35min后加入步骤(1)得到的催化剂，恒温回流反应2-3h，测定NCO值为15-16％时，加入0.1-0.5份苯甲酰氯终止反应，负压脱去溶剂与游离的芳香族异氰酸酯，得到A组分；

(3)制备B组分：

称取二乙基甲苯二胺、氨基硅油、聚醚胺、分散剂、流平剂、消泡剂、聚酯硅油、蜡粉、颜料，混合均匀，研磨，然后经过80-90℃负压脱水50-75min，得到B组分。

本发明提供的耐腐蚀的喷涂聚脲在使用时，A与B组分按照1:1的体积比进行混合，使用专用喷涂聚脲的设备进行喷涂。本发明提供的耐腐蚀的喷涂聚脲的表干时间为15-30s左右。

本发明的有益效果为：

本发明提供的耐腐蚀的喷涂聚脲通过端羟基含氟硅油改性异氰酸酯，得到改性异氰酸酯预聚体，提升异氰酸酯预聚体的耐酸碱腐蚀性能，在改性异氰酸酯预聚体的制备过程中，考虑到材料的储存性能和环保性能，同时考虑到催化剂的活性不宜太强，以免反应过程中的反应失控，朝三聚反应进行，本发明采用自配催化剂，自配催化剂采用了催化与抑制催化的方法，先让其成盐使得反应可控，有利于反应的有序进行。此外本发明采用的A组分中的原料聚酯多元醇与脂环族异氰酸酯和芳香族异氰酸酯反应，进一步提升异氰酸酯预聚体的抗腐蚀性能，同时提高最终聚脲的机械强度；本发明采用的B组分与A组分的原料通过上述的配比进行反应，得到的聚脲粘度适中，能够实现良好的喷涂，表干时间短，耐强酸强碱能力突出。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例1

耐腐蚀的喷涂聚脲，包括A组分和B组分，

所述A组分包括以下重量份的原料：异佛尔酮二异氰酸酯20份，甲苯二异氰酸酯15份，端羟基含氟硅油20份，聚酯多元醇20份，催化剂0.5份和溶剂20份，所述溶剂为二甲苯与醋酸丁酯复配溶剂，所述二甲苯与醋酸丁酯的体积比为1.2:1；所述聚酯多元醇的分子量为1000-1500；

所述催化剂由以下重量百分比的原料制备得到：脱水1,4-丁二醇20％，三亚乙基二胺20％，2,2-双吗啉基二乙基醚20％和苯酚溶液40％，所述苯酚溶液的溶剂为甲苯，苯酚溶液的浓度为55wt％；

所述B组分包括以下重量份的原料：二乙基甲苯二胺12份，氨基硅油8份，聚酯硅油0.5份，D-2000 36份，T-5000 9份，烷基萘磺酸盐0.5份，聚苯基甲基硅氧烷0.5份，聚硅氧烷乙二醇0.5份、蜡粉0.5份和颜料15份，所述二乙基甲苯二胺的分子量为3000-5000。

上述耐腐蚀的喷涂聚脲的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备催化剂：称取脱水1,4-丁二醇、三亚乙基二胺和2,2-双吗啉基二乙基醚，混合，加热至75-80℃至溶解，恒温搅拌，滴加苯酚溶液，滴加结束之后，保持15min，得到所述催化剂；

(2)制备A组分：

先将端羟基含氟硅油、聚酯多元醇混合，加热至95-100℃，真空脱水，降温至85-90℃，边搅拌边加入溶剂，然后加入脂环族异氰酸酯，回流反应25min后加入芳香族异氰酸酯，回流反应25min后加入步骤(1)得到的催化剂，恒温回流反应2-3h，测定NCO值为15-16％时，加入0.1份苯甲酰氯终止反应，负压脱去溶剂与游离的芳香族异氰酸酯，得到A组分；

(3)制备B组分：

称取二乙基甲苯二胺、氨基硅油、聚醚胺、分散剂、流平剂、消泡剂、聚酯硅油、蜡粉、颜料，混合均匀，研磨，然后经过80-85℃负压脱水50min，得到B组分。

实施例2

耐腐蚀的喷涂聚脲，包括A组分和B组分，

所述A组分包括以下重量份的原料：4,4＇-二环己基甲烷二异氰酸酯30份，甲苯二异氰酸酯20份，端羟基含氟硅油30份，聚酯多元醇30份，催化剂1份和溶剂50份，所述溶剂为二甲苯与醋酸丁酯复配溶剂，所述二甲苯与醋酸丁酯的体积比为0.8:1；所述聚酯多元醇的分子量为1000-1500；

所述催化剂由以下重量百分比的原料制备得到：脱水1,4-丁二醇25％，三亚乙基二胺25％，2,2-双吗啉基二乙基醚15％和苯酚溶液35％，所述苯酚溶液的溶剂为甲苯，苯酚溶液的浓度为45wt％；

所述B组分包括以下重量份的原料：二乙基甲苯二胺18份，氨基硅油12份，聚酯硅油1.2份，D-2000 44份，T-5000 11份，烷基萘磺酸盐1.2份，有机硅改性聚硅氧烷1.2份，聚硅氧烷乙二醇1.2份、蜡粉1.2份和颜料25份，所述二乙基甲苯二胺的分子量为3000-5000。

上述耐腐蚀的喷涂聚脲的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备催化剂：称取脱水1,4-丁二醇、三亚乙基二胺和2,2-双吗啉基二乙基醚，混合，加热至80-85℃至溶解，恒温搅拌，滴加苯酚溶液，保持8-10min，得到所述催化剂；

(2)制备A组分：

先将端羟基含氟硅油、聚酯多元醇混合，加热至100-105℃，真空脱水，降温至85-90℃，边搅拌边加入溶剂，然后加入脂环族异氰酸酯，回流反应35min后加入芳香族异氰酸酯，回流反应35min后加入步骤(1)得到的催化剂，恒温回流反应2-3h，测定NCO值为15-16％时，加入0.5份苯甲酰氯终止反应，负压脱去溶剂与游离的芳香族异氰酸酯，得到A组分；

(3)制备B组分：

称取二乙基甲苯二胺、氨基硅油、聚醚胺、分散剂、流平剂、消泡剂、聚酯硅油、蜡粉、颜料，混合均匀，研磨，然后经过85-90℃负压脱水75min，得到B组分。

实施例3

耐腐蚀的喷涂聚脲，包括A组分和B组分，

所述A组分包括以下重量份的原料：4,4＇-二环己基甲烷二异氰酸酯25份，甲苯二异氰酸酯20份，端羟基含氟硅油25份，聚酯多元醇25份，催化剂1份和溶剂40份，所述溶剂为二甲苯与醋酸丁酯复配溶剂，所述二甲苯与醋酸丁酯的体积比为1:1；所述聚酯多元醇的分子量为1000-1500；

所述催化剂由以下重量百分比的原料制备得到：脱水1,4-丁二醇15％，三亚乙基二胺15％，2,2-双吗啉基二乙基醚25％和苯酚溶液45％，所述苯酚溶液的溶剂为甲苯，苯酚溶液的浓度为50wt％；

所述B组分包括以下重量份的原料：二乙基甲苯二胺15份，氨基硅油10份，聚酯硅油1份，D-2000 40份，T-5000 10份，烷基萘磺酸盐1份，有机硅改性聚硅氧烷1份，聚硅氧烷乙二醇1份、蜡粉1份和颜料20份，所述二乙基甲苯二胺的分子量为3000-5000。

上述耐腐蚀的喷涂聚脲的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备催化剂：称取脱水1,4-丁二醇、三亚乙基二胺和2,2-双吗啉基二乙基醚，混合，加热至80℃至溶解，恒温搅拌，滴加苯酚溶液，保持10min，得到所述催化剂；

(2)制备A组分：

先将端羟基含氟硅油、聚酯多元醇混合，加热至98-102℃，真空脱水，降温至90℃，边搅拌边加入溶剂，然后加入脂环族异氰酸酯，回流反应30min后加入芳香族异氰酸酯，回流反应30min后加入步骤(1)得到的催化剂，恒温回流反应2-2.5h，测定NCO值为16％时，加入0.2-0.3份苯甲酰氯终止反应，负压脱去溶剂与游离的芳香族异氰酸酯，得到A组分；

(3)制备B组分：

称取二乙基甲苯二胺、氨基硅油、聚醚胺、分散剂、流平剂、消泡剂、聚酯硅油、蜡粉、颜料，混合均匀，研磨，然后经过85-90℃负压脱水75min，得到B组分。

本发明提供的耐腐蚀的喷涂聚脲在使用过程中，采用如下的方法：在施工的过程中，按照体积比为1:1的体积比将A组分和B组分进行混合，使用专用的聚脲喷涂设备进行喷涂施工。本发明实施例1-3提供的耐腐蚀的喷涂聚脲的表干时间约15-30s左右，经固化3天之后，能够正常使用。

试验例

采用喷涂的方式对实施例1-3得到的耐腐蚀的喷涂聚脲进行涂膜，得到的膜的厚度1.8±0.2mm，经过三天的干燥固化之后，对实施例1-3得到的涂膜进行机械性能及耐酸碱性能测试。

1.耐酸碱油测试：将实施例1-3得到的涂膜放置于酸、碱或油液溶液中，浸泡1个月，观察表面变化，称量重量变化：表面无变化，重量无变化的评价为特级；重量无变化，表面有轻微腐蚀的，评价为一级；表面腐蚀严重的为二级，结果见表1。

2.根据以下标准，对实施例1-3得到的涂膜进行机械性性能测试，结果见表2。

根据GB/T2790对实施例1-3得到的涂膜进行与基层剥离强度测试；

根据GB/T529对实施例1-3得到的涂膜进行直角撕裂强度测试；

根据GB/T531对实施例1-3得到的涂膜进行硬度测试；

根据GB/T1732对实施例1-3得到的涂膜进行耐冲击性测试；

根据GB/T1689对实施例1-3得到的涂膜进行耐磨性测试；

根据GB/T1462对实施例1-3得到的涂膜进行吸水率测试；

根据GB/T 1040.2对实施例1-3得到的涂膜进行拉伸强度测试。

表1耐腐蚀测试结果

从表1的结果可以看出，采用本发明实施例1-3得到的耐腐蚀的喷涂聚脲进行涂膜，得到的涂膜具有长期耐强酸强碱的特性，具有良好的耐油腐蚀性能，对工业废水也具有良好的抗性。

表2机械性能测试结果

从表2的结果可以看出，采用本发明实施例1-3得到的耐腐蚀的喷涂聚脲进行涂膜，得到的涂膜与基层剥离强度达到了8.5N/mm以上，直角撕裂强大达到了98.4N/mm以上，硬度适中，耐冲击性能优良，耐磨性能佳，吸水率在2.1％以下，拉伸强度在22.36MPa以上，这说明本发明提供的喷涂聚脲涂膜机械性能优良。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀的喷涂聚脲，其特征在于，包括A组分和B组分，

所述A组分包括以下重量份的原料：脂环族异氰酸酯20-30份，芳香族异氰酸酯15-20份，端羟基含氟硅油20-30份，聚酯多元醇20-30份，催化剂0.5-1份和溶剂20-50份；

所述催化剂由以下重量百分比的原料制备得到：脱水1,4-丁二醇15-25％，三亚乙基二胺15-25％，2,2-双吗啉基二乙基醚15-25％和苯酚溶液35-45％，所述苯酚溶液的溶剂为甲苯，苯酚溶液的浓度为45-55wt％；

所述B组分包括以下重量份的原料：二乙基甲苯二胺12-18份，氨基硅油8-12份，聚酯硅油0.5-1.2份，聚醚胺45-55份，分散剂0.5-1.2份，流平剂0.5-1.2份，消泡剂0.5-1.2份、蜡粉0.5-1.2份和颜料15-25份。

2.根据权利要求1所述的耐腐蚀的喷涂聚脲，其特征在于，所述A组分中的溶剂为二甲苯与醋酸丁酯复配溶剂，所述二甲苯与醋酸丁酯的体积比为0.8-1.2:1。

3.根据权利要求1所述的耐腐蚀的喷涂聚脲，其特征在于，所述催化剂由以下方法制备得到：称取脱水1,4-丁二醇、三亚乙基二胺和2,2-双吗啉基二乙基醚，混合，加热至75-85℃至溶解，恒温搅拌，滴加苯酚溶液，保持8-15min，得到所述催化剂。

4.根据权利要求1所述的耐腐蚀的喷涂聚脲，其特征在于，所述脂环族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯或4,4＇-二环己基甲烷二异氰酸酯。

5.根据权利要求1所述的耐腐蚀的喷涂聚脲，其特征在于，所述芳香族异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。

6.根据权利要求1所述的耐腐蚀的喷涂聚脲，其特征在于，所述聚醚胺包括D-2000和T-5000，所述D-2000和T-5000的重量比为4:1。

7.根据权利要求1所述的耐腐蚀的喷涂聚脲，其特征在于，所述分散剂为烷基萘磺酸盐。

8.根据权利要求1所述的耐腐蚀的喷涂聚脲，其特征在于，所述流平剂为聚苯基甲基硅氧烷或有机硅改性聚硅氧烷。

9.根据权利要求1所述的耐腐蚀的喷涂聚脲，其特征在于，所述消泡剂为聚硅氧烷乙二醇类。

10.权利要求1-9任一所述的耐腐蚀的喷涂聚脲的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备催化剂：称取脱水1,4-丁二醇、三亚乙基二胺和2,2-双吗啉基二乙基醚，混合，加热至75-85℃至溶解，恒温搅拌，滴加苯酚溶液，保持8-15min，得到所述催化剂；

(2)制备A组分：

先将端羟基含氟硅油、聚酯多元醇混合，加热至95-105℃，真空脱水，降温至85-90℃，边搅拌边加入溶剂，然后加入脂环族异氰酸酯，回流反应25-35min后加入芳香族异氰酸酯，回流反应25-35min后加入步骤(1)得到的催化剂，恒温回流反应2-3h，测定NCO值为15-16％时，加入0.1-0.5份苯甲酰氯终止反应，负压脱去溶剂与游离的芳香族异氰酸酯，得到A组分；

(3)制备B组分：

称取二乙基甲苯二胺、氨基硅油、聚醚胺、分散剂、流平剂、消泡剂、聚酯硅油、蜡粉、颜料，混合均匀，研磨，然后经过80-90℃负压脱水50-75min，得到B组分。