CN111393970A - 高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物 - Google Patents

高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1.2～1.4混合；其中，所述主剂按照重量百分比包括：分子量276的氨基官能活性稀释剂53～95％、分子量327.4的三‑(2‑氯异丙基)磷酸酯3～7％、分子量2000的聚醚胺10～40％、颜料2～8％；所述固化剂为NC0％含量为18～22％的多异氰酸酯预聚物，所述多异氰酸酯预聚物由以下重量百分比组分聚合反应而成：分子量180的环己烷‑1，6‑二异氰酸酯均聚物48～90％、分子量1000的聚氧化亚丙基二醇12～37％、分子量327.4的三‑(2‑氯异丙基)磷酸酯1.8～9％、分子量102.1的碳酸丙烯酯1.8～9％。本发明具有优秀的高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水，是一种新型的环保无污染的绿色产品。

Description

高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水 的天冬聚脲树脂组合物。
背景技术
混凝土或钢材面暴露于空气中，在紫外线及温度、水气、酸雨、化学物质、 氧的作用下，易引起混凝土的侵蚀、钢材的腐蚀，最终引起基材损毁。目前混 凝土或钢材面一般采用环氧系列树脂组合物、氨基甲酸乙酯系列树脂组合物和 脂肪族化合物聚脲、芳香族化合物聚脲的树脂组合物进行涂覆。现有环氧系列 树脂组合物、氨基甲酸乙酯系列树脂组合物作为涂覆原料具有拉伸长度、伸长 率、耐化学性、耐候性、耐久性等物性差的缺陷，在涂装及使用过程中还会释 放环境污染、挥发性有机物，同时伴随有恶臭味。混合使用脂肪族化合物聚脲 和芳香族化合物聚脲的树脂组合物作为涂覆原料长时间暴露于紫外线中，表面会产生黄变现象，硬度提高，伸长率降低，从而导致表面龟裂及破坏，最终无 法达成半永久性的耐久性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天 冬聚脲树脂组合物，对紫外线具有极强的抵抗性及抗黄变性，具有优秀的机械 性及物性，且喷涂及使用过程中无环境危害。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：
本发明的第一方面，提供一种高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬 聚脲树脂组合物，包括主剂和固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1.2～1.4 混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：分子量276的氨基官能活性稀释剂 53～95％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯3～7％、分子量2000的聚 醚胺10～40％、颜料2～8％；
所述固化剂为NCO％含量为18～22％的多异氰酸酯预聚物，所述多异氰酸酯 预聚物由以下重量百分比组分聚合反应而成：分子量180的环己烷-1，6-二异氰 酸酯均聚物48～90％、分子量1000的聚氧化亚丙基二醇12～37％、分子量327.4 的三-(2-氯异丙基)磷酸酯1.8～9％、分子量102.1的碳酸丙烯酯1.8～9％。
本发明的第二方面，提供一种高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬 聚脲树脂组合物，其特征在于，包括主剂和固化剂，所述主剂与固化剂按体积 比为1.2～1.4混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：分子量276的氨基官能活性稀释剂 53～95％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯3～7％、分子量2000的聚 醚胺5～40％；
所述固化剂为NCO％含量为18～22％的多异氰酸酯预聚物，所述多异氰酸酯 预聚物由以下重量百分比组分聚合反应而成：由分子量180的环己烷-1，6-二异 氰酸酯均聚物48～90％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯18～54％聚 合而成。
进一步的，本发明第一方面或第二方面中任一所述高硬度耐磨型、耐久性 耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，所述天冬聚脲树脂组合物涂膜的膜厚为 200～3000μm的范围。
进一步的，本发明第一方面或第二方面中任一所述高硬度耐磨型、耐久性 耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，所述NCO％含量为18％的聚异氰酸酯预 聚物用于混凝土或土木建筑用涂膜，所述NCO％含量为22％的聚异氰酸酯预聚 物用于钢材或钢管用涂膜。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：
1、本发明具有优秀的耐化学性、耐磨损性、附着性能、拉伸长度、耐冲击 性、抗黄变性、硬度，可用于涂覆混凝土结构物、钢材结构物、木材结构物、 停车场、净水厂、工厂地面、加油站、炼油设施、输油管、煤气管道、海水管 道、钢管、自来水管、下水道管、污水处理厂、化学储罐、储油厂、海上设施 等多项领域。
2、本发明涂覆及使用过程中无环境污染、挥发性有机物等物质释放，对环 境及人体均无危害，是一种新型的环保无污染的绿色产品。
3、本发明通过快速固化使施工时间大大缩短。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同 或类似功能的元件。
实施例1
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1：1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)48％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯2％、D-2000(为巴 斯夫公司生产的聚醚胺)45％、颜料5％；所述固化剂为NCO％含量为12％的多异 氰酸酯预聚物。
实施例2
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1：1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)56％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯3％、D-2000(为巴 斯夫公司生产的聚醚胺)36％、颜料5％；所述固化剂为NCO％含量为13％的多异 氰酸酯预聚物。
实施例3
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1：1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)69％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯2％、D-2000(为巴 斯夫公司生产的聚醚胺)24％、颜料5％；所述固化剂为NCO％含量为16％的多异 氰酸酯预聚物。
实施例4
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1：1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)75％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯3％、D-2000(为巴 斯夫公司生产的聚醚胺)17％、颜料5％；所述固化剂为NCO％含量为19％的多异 氰酸酯预聚物。
实施例5
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1∶1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)89％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯2％、D-2000(为巴 斯夫公司生产的聚醚胺)4％、颜料5％；所述固化剂为NCO％含量为22％的多异氰 酸酯预聚物。
比较例1
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1∶1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)60％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯5％、D-2000(为巴 斯夫公司生产的聚醚胺)30％、颜料5％；所述固化剂为NCO％含量为15％的多异 氰酸酯预聚物。
实施例1-5以及比较例1，固化剂多异氰酸酯预聚物中NCO％含量从12～ 22％变化；实施例1-5以及比较例1中均将主剂与固化剂以1∶1的体积比混合， 利用高温高压混合喷射式聚脲专用喷涂装备进行涂覆试验，以2mm的涂膜厚度 进行涂装。
表1为实施例1-5和比较例1的性能测试结果
Figure BDA0002327118870000051
结果显示，随着NCO％含量的增加，拉伸长度、硬度、附着强度的物性增 加，伸长率减少，指触干燥时间加快。
NCO％含量为15％时，呈现出伸长率400％以上，拉伸长度为20MPa以上 的结果。NCO％含量小于15％时，虽然伸长率增加了，但拉伸长度降低；因此， 优选的，NCO％含量为15％的聚异氰酸酯预聚物用于混凝土或土木建筑用涂覆。
NCO％含量为22％时，呈现出伸长率为100％以下，拉伸长度为37MPa，硬 度为72～77的结果，适用于钢材或钢管用涂膜；当NCO％含量大于22％时，虽 然拉伸长度增加了，但伸长率降低了；因此，优选的，NCO％含量为20％时， 适用于钢材或钢管用涂覆。
实施例1-5以及比较例1中均将主剂与固化剂以1∶1的体积比混合，制作涂 覆试验片，进行7天养护时间后，在常温常压条件下进行了耐磨损性和耐化学 性试验。
表2为实施例1-5和比较例1，制作涂覆试验片，进行7天养护时间后，耐 磨损性和耐化学性试验结果
Figure BDA0002327118870000061
如表2结果显示，对比比较例1、实施例1-5可知，随着NCO％含量增加， 耐化学性良好，且耐磨损性增加。
实施例6
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1∶1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)23％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯2％、D-2000(为巴 斯夫公司生产的聚醚胺)37％、颜料5％、DEDTA7％、POLYLINK-4000(4，4′- 亚甲基双[N-仲丁基苯胺])26％；所述固化剂为NCO％含量为13％的多异氰酸酯 预聚物，所述多异氰酸酯预聚物包括脂肪族聚脲和芳香族聚脲。
实施例7
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1∶1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷 酸酯4％、D-2000(为巴斯夫公司生产的聚醚胺)49％、颜料5％、T-5000为巴 斯夫公司生产的聚醚胺)14％、DEDTA5％、POLYLINK-4000(4，4′-亚甲基双[N- 仲丁基苯胺])23％；所述固化剂为NCO％含量为21％的多异氰酸酯预聚物，所 述多异氰酸酯预聚物为芳香族聚脲。
比较例2
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1∶1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)86％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯1％、D-2000(为巴 斯夫公司生产的聚醚胺)8％、颜料5％；所述固化剂为NCO％含量为20％的多 异氰酸酯预聚物，所述多异氰酸酯预聚物为脂肪族聚脲。
实施例6-7以及比较例2，固化剂多异氰酸酯预聚物中NCO％含量从13～ 21％变化；实施例1-5以及比较例1中均将主剂与固化剂以1∶1的体积比混合， 利用高温高压混合喷射式聚脲专用喷涂装备进行涂覆试验，以2mm的涂膜厚度 进行涂装，并在常温常压条件下，对试验片进行7天养护时间，在常温常压条 件下进行室外暴露和耐化学性试验。
表3为实施例6-7和比较例2，制作涂膜试验片，进行7天养护时间后，室 外暴露和耐化学性试验结果
Figure BDA0002327118870000071
Figure BDA0002327118870000081
如表3结果显示，对比实施例6-7和比较例2可知，固化剂为脂肪族聚脲时， 产品在室外暴露试验及耐化学性试验中没有变化；固化剂为脂肪族聚脲和芳香 族聚脲组合时，随着时间的推移，发生表面变形和破坏；固化剂为芳香族聚脲 时，发生表面变形、破坏、黄变。
本发明所述高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物的 交联由NCO％含量和交联剂的含量的当量比决定，若NCO％含量较高，则交联 密度将变得更加紧密，硬度也将同时增加，而NCO％含量越低，交联密度则变 得松弛，从而降低其硬度。
实施例8
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1∶1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)80％、D-2000(为巴斯夫公司生产的聚醚胺)20％；所述固化剂为 NCO％含量为20％的多异氰酸酯预聚物。
实施例9
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1∶1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)87％、D-2000(为巴斯夫公司生产的聚醚胺)13％；所述固化剂为 NCO％含量为20％的多异氰酸酯预聚物。
实施例10
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1∶1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)89％、D-2000(为巴斯夫公司生产的聚醚胺)11％；所述固化剂为 NCO％含量为20％的多异氰酸酯预聚物。
实施例11
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1∶1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)93％、D-2000(为巴斯夫公司生产的聚醚胺)7％；所述固化剂为NCO％ 含量为20％的多异氰酸酯预聚物。
实施例12
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1∶1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)94％、D-2000(为巴斯夫公司生产的聚醚胺)6％；所述固化剂为NCO％ 含量为20％的多异氰酸酯预聚物。
比较例3
高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，包括主剂和 固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1∶1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：NH-1420(为拜耳公司生产的聚天冬 门氨酸脂)87％、磷系阻燃剂13％；所述固化剂为NCO％含量为20％的多异氰 酸酯预聚物。
实施例8-12以及比较例3，固化剂多异氰酸酯预聚物中NCO％含量均为 20％；实施例8-12以及比较例3中均将主剂与固化剂以1∶1的体积比混合，利 用高温高压混合喷射式聚脲专用喷涂装备进行涂覆试验，以2mm的涂膜厚度进 行涂装。
表4为实施例8-12和比较例3的性能测试结果
Figure BDA0002327118870000101
如表4结果显示，随着聚醚胺和聚天冬氨酸酯胺的增加，表面干燥时间加 快，并且与比较例3相比，附着强度减少。比较例3中使用了磷系阻燃剂，赋 予了产品离火即灭功能，且增加了表面干燥时间。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解， 在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、 替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，其特征在于，包括主剂和固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1.2～1.4混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：分子量276的氨基官能活性稀释剂53～95％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯3～7％、分子量2000的聚醚胺10～40％、颜料2～8％；
所述固化剂为NCO％含量为18～22％的多异氰酸酯预聚物，所述多异氰酸酯预聚物由以下重量百分比组分聚合反应而成：分子量180的环己烷-1，6-二异氰酸酯均聚物48～90％、分子量1000的聚氧化亚丙基二醇12～37％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯1.8～9％、分子量102.1的碳酸丙烯酯1.8～9％。
2.一种高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，其特征在于，包括主剂和固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为1.2～1.4混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：分子量276的氨基官能活性稀释剂53～95％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯3～7％、分子量2000的聚醚胺5～40％；
所述固化剂为NC0％含量为18～22％的多异氰酸酯预聚物，所述多异氰酸酯预聚物由以下重量百分比组分聚合反应而成：由分子量180的环己烷-1，6-二异氰酸酯均聚物48～90％、分子量327.4的三-(2-氯异丙基)磷酸酯18～54％。
3.如权利要求1或2中任一项所述的高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，其特征在于，所述天冬聚脲树脂组合物涂膜的膜厚为200～3000μm的范围。
4.如权利要求1或2中任一项所述的高硬度耐磨型、耐久性耐腐蚀且防水的天冬聚脲树脂组合物，其特征在于，所述NCO％含量为18％的聚异氰酸酯预聚物用于混凝土或土木建筑用涂膜，所述NCO％含量为22％的聚异氰酸酯预聚物用于钢材或钢管用涂膜。
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