CN113604141B - 一种pae聚脲磨石地坪涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PAE聚脲磨石地坪涂料，以重量份计，组分包括：酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯5~50份，交联改性聚天门冬氨酸酯1~20份，磨石骨料50~95份，异氰酸酯固化剂3~50份，偶联剂0.05~3份，色浆0~5份。本发明将酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯、交联改性聚天门冬氨酸酯和异氰酸酯固化剂复配，并添加磨石骨料制成的PAE聚脲磨石地坪涂料具有优异的力学性能、防水性能及耐腐蚀和耐老化性能，固化后形成的PAE聚脲磨石地坪易养护，且具有优异的抗裂性能，延长了磨石地坪的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及高分子地坪涂料领域，尤其是涉及一种PAE聚脲磨石地坪涂料。
背景技术
磨石地坪是将碎石、大理石、花岗岩等骨料拌入粘接料中，浇筑后经表面研磨、抛光的制品。现有的磨石地坪主要有以水泥为粘结料的水磨石地坪及以环氧树脂为粘结料的环氧磨石地坪。例如，公开号为CN105178564A的中国专利文献上公开的“一体水磨石地坪及其制造方法”，为混凝土浇筑后3-5h，将雨花石骨料均匀抛洒在初凝的混凝土基础上，然后进行收光抹平。公开号为CN104746847A的中国专利文献上公开的“环氧磨石地坪的铺设方法”，步骤为：一、打磨地面，除尘，涂刷底漆；二、将环氧树脂、乙酸乙烯酯、磷脂、的骨料、纳米氧化锌超声搅拌10～30min，然后加入水玻璃、环氧固化剂DMP-30、消泡剂混合均匀，然后施覆在地面上，粗磨后精磨，即完成环氧磨石地坪的铺设。
然而现有的水磨石地坪或环氧磨石地坪生成周期长，地坪抗污能力差，容易藏污变脏不美观；磨石地坪抗腐蚀能力较差，如果是用在高腐蚀场所，或者用高腐蚀性的清洁剂清洗磨石地坪，会造成地坪的严重腐蚀，磨石地坪的使用寿命会大打折扣，后续保养费用较高，清洁困难；并且现有的磨石地坪抗开裂能力差，使用寿命短。
发明内容
本发明是为了克服现有的水磨石地坪或环氧磨石地坪的抗污能力、抗腐蚀能力及抗开裂能力差，导致磨石地坪清洁困难、使用寿命短的问题，提供一种PAE聚脲磨石地坪涂料，可以得到具有良好防水效果且耐腐蚀、易养护、高抗裂的PAE聚脲磨石地坪，提高了磨石地坪的使用性能和使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种PAE聚脲磨石地坪涂料，以重量份计，组分包括：
本发明将酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯及交联改性聚天门冬氨酸酯和异氰酸酯固化剂复配，并添加磨石骨料制成聚天门冬氨酸酯聚脲(PAE聚脲)磨石地坪涂料，由于PAE聚脲具有优异的力学性能、防水性能及耐腐蚀和耐老化性能，因此本发明中的涂料固化后形成的PAE聚脲磨石地坪易养护，且具有优异的抗裂性能，延长了磨石地坪的使用寿命。
传统的聚天门冬氨酸酯一般通过马来酸二烷基酯与脂肪伯胺类反应得到，用其制成的PAE聚脲涂料延展率高并且具有优异的抗裂防水性能，但由于其交联度较低，用其制成PAE磨石地坪时耐溶剂、耐化学腐蚀性及树脂强度达不到磨石地坪的使用要求；并且交联度不高造成体系弹性偏高，制成磨石地坪时无法打磨。
因此，本发明在聚天门冬氨酸酯分子结构中引入酰亚胺结构和交联结构，得到酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯与交联改性聚天门冬氨酸酯；引入了交联结构的交联改性聚天门冬氨酸酯具有较高的刚性，可有效提高体系的强度及耐溶剂和耐化学腐蚀性能，但由于其韧性较差，若仅使用交联改性聚天门冬氨酸酯作为基体树脂，会导致磨石地坪的脆性大，抗冲击性能不佳，因此本发明采用酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯与其复配共同作为基体树脂；酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯的分子链中引入的酰亚胺结构提高了聚天门冬氨酸酯的强度，并且不会使聚天门冬氨酸酯的韧性下降过多，在酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯和交联改性聚天门冬氨酸酯的共同作用下，可以使体系具有较高硬度的同时也具有良好的韧性，得到了可打磨的超硬抗裂PAE聚脲磨石地坪涂料，提高了磨石地坪的使用性能和使用寿命。
作为优选，所述酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将二元胺、催化剂和抗氧剂混合均匀，氮气保护下加入马来酰亚胺类化合物，55～65℃下反应15～20h；再加入甲基丙烯酸甲酯，40～70℃下反应2～4h，得到所述酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯。
作为优选，所述的二元胺选自环己基二甲胺、异佛尔酮二胺、苯基二甲胺中的一种；所述的二元胺的物质的量与马来酰亚胺类化合物与甲基丙烯酸甲酯的总物质的量之比为1:2～2.5；所述马来酰亚胺类化合物与甲基丙烯酸甲酯的物质的量之比为10:0.5～2。
本发明采用具有较大刚性链段的环己基二甲胺、异佛尔酮二胺或苯基二甲胺与马来酰亚胺类化合物反应制成酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯，其反应机理为：
其中，R为甲基或乙基，R1为环己基、异佛尔酮基或苯基。
本发明在聚天门冬氨酸酯分子链中引入酰亚胺结构及环己基、异佛尔酮基或苯基等具有刚性的基团，有效提高了制得的酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯的硬度，从而提高了磨石地坪的可打磨性；并且制得的酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯同时也具有良好的韧性，保证了磨石地坪的抗冲击性能。在二元胺与马来酰亚胺反应后再加入适量甲基丙烯酸甲酯，可以提高二元胺的转化率，延长树脂操作时间，从而提高磨石地坪的可操作性。
作为优选，所述的交联改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将季戊四胺、催化剂和抗氧剂混合均匀，氮气保护下加入马来酰亚胺类化合物，55～65℃下反应15～20h；再加入甲基丙烯酸甲酯，40～70℃下反应2～4h，得到所述酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯。
本发明采用四官能团脂肪族伯胺季戊四胺与马来酰亚胺类化合物反应制成交联改性聚天门冬氨酸酯，其反应机理为：
其中，R为甲基或乙基。
本发明在聚天门冬氨酸酯分子链中引入交联结构，有效提高了用其制成的PAE聚脲的强度，从而得到了可打磨的超硬抗裂PAE聚脲磨石地坪涂料，提高了磨石地坪的使用性能和使用寿命。
作为优选，所述的季戊四胺的物质的量与马来酰亚胺类化合物与甲基丙烯酸甲酯的总物质的量之比为1:4～4.3；所述马来酰亚胺类化合物与甲基丙烯酸甲酯的物质的量之比为10:0.1～1。
作为优选，所述的马来酰亚胺类化合物为N烷基马来酰亚胺或N苯基马来酰亚胺。
作为优选，所述的催化剂为甲醇钠或乙醇钠，催化剂的添加量为反应物总质量的0.01～0.1％。
作为优选，所述的抗氧剂选自抗氧剂BHT、抗氧剂1010、抗氧剂CA、抗氧剂330中的一种或多种，抗氧剂的添加量为反应物总质量的0.01～1％。
作为优选，所述的磨石骨料选自碎玻璃、石子、沙子、重质碳酸钙粉中的一种或多种。
作为优选，所述的偶联剂选自KH-560、KH-550、3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种。
因此，本发明具有如下有益效果：
(1)将聚天门冬氨酸酯和异氰酸酯固化剂复配，并添加磨石骨料制成的PAE聚脲磨石地坪涂料具有优异的力学性能、防水性能及耐腐蚀和耐老化性能，固化后形成的PAE聚脲磨石地坪易养护，且具有优异的抗裂性能，延长了磨石地坪的使用寿命；
(2)在聚天门冬氨酸酯分子链中引入刚性基团，制成改性聚天门冬氨酸酯，有效提高了用其制成的PAE聚脲的硬度，从而得到了可打磨的超硬抗裂PAE聚脲磨石地坪涂料。
(3)提高聚天门冬氨酸酯分子链中交联结构，有效提高了用其制成的PAE聚脲的强度和硬度及耐腐蚀性，从而得到了可打磨的超硬抗裂耐候PAE聚脲磨石地坪涂料。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。
在本发明中，若非特指，所有原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。
实施例1：
一种PAE聚脲磨石地坪涂料，以重量份计，组分包括：
其中，酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将异佛尔酮二胺、乙醇钠和抗氧剂BHT混合搅拌均匀，氮气保护下缓慢加入N甲基马来酰亚胺，加热至60℃反应17h；再加入甲基丙烯酸甲酯，60℃反应3h，得到所述酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯；其中异佛尔酮二胺的物质的量与N甲基马来酰亚胺和甲基丙烯酸甲酯的混合物的总物质的量之比为1:2.1，N甲基马来酰亚胺与甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10:0.8；乙醇钠和抗氧剂BHT的添加量为反应物总质量的0.1％。
交联改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将季戊四胺、乙醇钠和抗氧剂BHT混合搅拌均匀，氮气保护下缓慢加入N甲基马来酰亚胺，加热至60℃反应17h；再加入甲基丙烯酸甲酯，60℃反应3h，得到所述交联改性聚天门冬氨酸酯；其中季戊四胺的物质的量与N甲基马来酰亚胺和甲基丙烯酸甲酯的混合物的总物质的量之比为1:4.2，N甲基马来酰亚胺与甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10:0.8；乙醇钠和抗氧剂BHT的添加量为反应物总质量的0.1％。
实施例2：
一种PAE聚脲磨石地坪涂料，以重量份计，组分包括：
其中，酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将环己基二甲胺、乙醇钠和抗氧剂BHT混合搅拌均匀，氮气保护下缓慢加入N苯基马来酰亚胺，加热至55℃反应20h；再加入甲基丙烯酸甲酯，40℃反应4h，得到所述酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯；其中环己基二甲胺的物质的量与N苯基马来酰亚胺和甲基丙烯酸甲酯的混合物的总物质的量之比为1:2，N苯基马来酰亚胺与甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10:0.5；乙醇钠和抗氧剂BHT的添加量为反应物总质量的0.01％。
交联改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将季戊四胺、乙醇钠和抗氧剂BHT混合搅拌均匀，氮气保护下缓慢加入N苯基马来酰亚胺，加热至55℃反应20h；再加入甲基丙烯酸甲酯，40℃反应4h，得到所述交联改性聚天门冬氨酸酯；其中季戊四胺的物质的量与N苯基马来酰亚胺和甲基丙烯酸甲酯的混合物的总物质的量之比为1:4，N苯基马来酰亚胺与甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10:0.5；乙醇钠和抗氧剂BHT的添加量为反应物总质量的0.01％。
实施例3：
一种PAE聚脲磨石地坪涂料，以重量份计，组分包括：
其中，酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将苯基二甲胺、乙醇钠和抗氧剂BHT混合搅拌均匀，氮气保护下缓慢加入N甲基马来酰亚胺，加热至65℃反应15h；再加入甲基丙烯酸甲酯，70℃反应2h，得到所述酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯；其中苯基二甲胺的物质的量与N甲基马来酰亚胺和甲基丙烯酸甲酯的混合物的总物质的量之比为1:2.5，N甲基马来酰亚胺与甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10:2；乙醇钠和抗氧剂BHT的添加量分别为反应物总质量的0.05％和1％。
交联改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将季戊四胺、乙醇钠和抗氧剂BHT混合搅拌均匀，氮气保护下缓慢加入N甲基马来酰亚胺，加热至65℃反应15h；再加入甲基丙烯酸甲酯，70℃反应2h，得到所述酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯；其中季戊四胺的物质的量与N甲基马来酰亚胺和甲基丙烯酸甲酯的混合物的总物质的量之比为1:5，N甲基马来酰亚胺与甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10:2；乙醇钠和抗氧剂BHT的添加量分别为反应物总质量的0.05％和1％。
对比例1(不添加酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯)：
一种PAE聚脲磨石地坪涂料，以重量份计，组分包括：
交联改性聚天门冬氨酸酯的制备方法与实施例1中相同。
对比例2(不添加交联改性聚天门冬氨酸酯)：
一种PAE聚脲磨石地坪涂料，以重量份计，组分包括：
酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯的制备方法与实施例1中相同。
对比例3(不用酰亚胺基团对聚天门冬氨酸酯进行改性)：
一种PAE聚脲磨石地坪涂料，以重量份计，组分包括：
其中，聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将异佛尔酮二胺、乙醇钠和抗氧剂BHT混合搅拌均匀，氮气保护下缓慢加入马来酸二甲酯，加热至60℃反应17h；再加入甲基丙烯酸甲酯，60℃反应3h，得到所述聚天门冬氨酸酯；其中异佛尔酮二胺的物质的量与马来酸二甲酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物的总物质的量之比为1:2.1，马来酸二甲酯与甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10:0.8；乙醇钠和抗氧剂BHT的添加量为反应物总质量的0.1％。交联改性聚天门冬氨酸酯的制备方法与实施例1中相同。
对比例4(采用1,6-己二胺制备酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯)：
对比例4中改性酰亚胺聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将1,6-己二胺、乙醇钠和抗氧剂BHT混合搅拌均匀，氮气保护下缓慢加入N甲基马来酰亚胺，加热至60℃反应17h；再加入甲基丙烯酸甲酯，60℃反应3h，得到所述酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯；其中1,6-己二胺的物质的量与N甲基马来酰亚胺和甲基丙烯酸甲酯的混合物的总物质的量之比为1:2.1，N甲基马来酰亚胺与甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为10:0.8；乙醇钠和抗氧剂BHT的添加量为反应物总质量的0.1％。
其余均与实施例1中相同。
对比例5(制备过程中不加入甲基丙烯酸甲酯)：
对比例5中酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将异佛尔酮二胺、乙醇钠和抗氧剂BHT混合搅拌均匀，氮气保护下缓慢加入N甲基马来酰亚胺，加热至60℃反应17h，得到所述酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯；其中异佛尔酮二胺与N甲基马来酰亚胺的物质的量之比为1:2.1；乙醇钠和抗氧剂BHT的添加量为反应物总质量的0.1％。
交联改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将季戊四胺、乙醇钠和抗氧剂BHT混合搅拌均匀，氮气保护下缓慢加入N甲基马来酰亚胺，加热至60℃反应17h，得到所述交联改性聚天门冬氨酸酯；其中季戊四胺与N甲基马来酰亚胺的物质的量之比为1:4.2，乙醇钠和抗氧剂BHT的添加量为反应物总质量的0.1％。
其余均与实施例1中相同。
使用上述实施例和对比例中的涂料进行磨石地坪施工，方法如下：
1、将磨石骨料与偶联剂混合搅拌均匀得到A组分；
2、将酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯、交联改性聚天门冬氨酸酯、异氰酸酯固化剂及色浆混合搅拌均匀得到B组分；
3、将A组分和B组分混合摊铺，固化后得到PAE聚脲磨石地坪。
对上述PAE聚脲磨石地坪的性能进行检测，结果如表1中所示。
表1：磨石地坪性能测试结果。
从表1中可以看出，实施例1～3中采用本发明中的方法制得的PAE聚脲磨石地坪具有良好的硬度和韧性，可打磨性好；具有优异的抗裂、防火及耐老化性能。而对比例1的涂料中全部使用交联改性聚天门冬氨酸酯，不添加酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯，地坪过脆，抗冲击性能显著下降，不满足使用要求；对比例2中全部使用酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯，不添加交联改性聚天门冬氨酸酯，地坪的强度不足，可打磨性下降，使用性能也不满足使用要求；对比例3中采用马来酸烷基酯制备聚天门冬氨酸酯，不在聚天门冬氨酸酯的分子链中引入酰亚胺结构，可打磨性差，打磨不光亮，粘砂纸，无法达到使用要求；对比例4中采用1,6-己二胺制备酰亚胺改性的聚天门冬氨酸酯，固化速度过快无法满足施工要求；对比例5中在酰亚胺改性和交联改性聚天门冬氨酸酯制备过程中不添加甲基丙烯酸甲酯，涂料的固化时间过快，可操作性下降，表面不平整孔隙多增加了后期养护施工难度。
Claims (8)
1.一种PAE聚脲磨石地坪涂料，其特征是，以重量份计，组分包括：
酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯 5~50份，
交联改性聚天门冬氨酸酯 1~20份，
磨石骨料 50~95份，
异氰酸酯固化剂 3~50份，
偶联剂 0.05~3份，
色浆 0~5份；
所述酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将二元胺、催化剂和抗氧剂混合均匀，氮气保护下加入马来酰亚胺类化合物，55~65℃下反应15~20h；再加入甲基丙烯酸甲酯，40~70℃下反应2~4h，得到所述酰亚胺改性聚天门冬氨酸酯；所述的二元胺选自环己基二甲胺、异佛尔酮二胺、苯基二甲胺中的一种；
所述的交联改性聚天门冬氨酸酯的制备方法为：将季戊四胺、催化剂和抗氧剂混合均匀，氮气保护下加入马来酰亚胺类化合物，55~65℃下反应15~20h；再加入甲基丙烯酸甲酯，40~70℃下反应2~4h，得到所述交联改性聚天门冬氨酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种PAE聚脲磨石地坪涂料，其特征是，所述的二元胺的物质的量与马来酰亚胺类化合物与甲基丙烯酸甲酯的总物质的量之比为1:2~2.5；所述马来酰亚胺类化合物与甲基丙烯酸甲酯的物质的量之比为10:0.5~2。
3.根据权利要求1所述的一种PAE聚脲磨石地坪涂料，其特征是，所述的季戊四胺的物质的量与马来酰亚胺类化合物与甲基丙烯酸甲酯的总物质的量之比为1:4~4.3；所述马来酰亚胺类化合物与甲基丙烯酸甲酯的物质的量之比为10:0.1~1。
4.根据权利要求1所述的一种PAE聚脲磨石地坪涂料，所述的马来酰亚胺类化合物为N-烷基马来酰亚胺或N-苯基马来酰亚胺。
5.根据权利要求1所述的一种PAE聚脲磨石地坪涂料，其特征是，所述的催化剂为甲醇钠或乙醇钠，催化剂的添加量为反应物总质量的0.01~0.1%。
6.根据权利要求1所述的一种PAE聚脲磨石地坪涂料，其特征是，所述的抗氧剂选自抗氧剂BHT、抗氧剂1010、抗氧剂CA、抗氧剂330中的一种或多种，抗氧剂的添加量为反应物总质量的0.01~1%。
7.根据权利要求1所述的一种PAE聚脲磨石地坪涂料，其特征是，所述的磨石骨料选自碎玻璃、石子、沙子、重质碳酸钙粉中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种PAE聚脲磨石地坪涂料，其特征是，所述的偶联剂选自KH-560、KH-550、3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种。
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