CN113773739B - 一种聚氨酯喷涂材料及其制备工艺 - Google Patents

一种聚氨酯喷涂材料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本申请涉及喷涂材料领域，具体公开了一种聚氨酯喷涂材料及其制备工艺，所述聚氨酯喷涂材料包括A、B两组分，所述A组分与所述B组分的重量份比为1：（1‑2）；所述A组分包括如下重量份的原料：基础料5‑20份、聚醚多元醇411010‑40份、聚醚多元醇4035‑20、水1‑5份、泡沫稳定剂0.5‑5份、发泡剂10‑20份、催化剂1‑5份、金属盐类催化剂1‑7份、阻燃剂5‑20份、扩链剂1‑10份、组合交联剂5‑10份和乙醇0.1‑0.8份；所述B组分为三甲基己烷二异氰酸酯；其具有加快固化速率的优点。

Description

一种聚氨酯喷涂材料及其制备工艺
技术领域
本申请涉及喷涂材料领域，更具体地说，它涉及一种聚氨酯喷涂材料及其制备工艺。
背景技术
聚氨酯材料是聚氨基甲酸酯的简称，是一种高分子材料，聚氨酯有聚酯型和聚醚型两大类。随着聚氨酯喷涂材料性能的不断优化，聚氨酯喷涂材料取得了越来越广泛的应用，其应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。聚氨酯喷涂材料经发泡成型，全干后保温效果好、强度高，且具有良好的防水性能。目前广泛应用的聚氨酯喷涂材料在夏季全干需4-6h，在冬季全干需24h左右。
针对上述相关技术，发明人认为，聚氨酯喷涂材料固化速率低，全干所需时间过长，影响施工进度。
发明内容
为了加快聚氨酯喷涂材料的固化速率，缩短其全干时间，本申请提供一种聚氨酯喷涂材料及其制备工艺。
第一方面，本申请提供一种聚氨酯喷涂材料，采用如下的技术方案：
一种聚氨酯喷涂材料，其由A、B两组分构成，所述A组分与所述B组分的重量份比为1：(1-2)，所述A组分包括如下重量份的原料：基础料5-20份、聚醚多元醇411010-40份、聚醚多元醇4035-20、水1-5份、泡沫稳定剂0.5-5份、发泡剂10-20份、催化剂1-5份、金属盐类催化剂1-7份、阻燃剂5-20份、扩链剂1-10份、组合交联剂5-10份和乙醇0.1-0.8份；所述B组分为三甲基己烷二异氰酸酯。
通过采用上述技术方案，交联剂使聚氨酯喷涂材料中的大分子相互交联，形成三维结构，使喷涂材料固化；泡沫稳定剂使形成的泡沫泡孔细密，发泡剂可有效增加发泡量，两者相互协同，使形成的泡沫量大且泡孔细密；催化剂和交联剂相互协同，可加速喷涂材料的固化，金属盐类催化剂加快反应，催化剂、交联剂和金属盐类催化剂的相互协同，大大加快聚氨酯喷涂材料的固化速率，加之乙醇的易挥发性，使喷涂材料的全干时间大大提高。
优选的，所述A组分包括如下重量份的原料：基础料8-15份、聚醚多元醇411012-30份、聚醚多元醇8-15份、水1.5-3份、泡沫稳定剂1-3份、发泡剂12-18份、催化剂2-4份、金属盐类催化剂2-5份、阻燃剂8-15份、扩链剂2-6份、组合交联剂6-8份和乙醇0.2-0.5份。
通过采用上述技术方案，通过优化聚氨酯喷涂材料各原料的用量范围，使所制备的聚氨酯喷涂材料的表干时间最短达到2.5min，全干时间最短达到2.8h。
优选的，所述复合交联剂由TMP、蓖麻油和季戊四醇制得，其添加的重量份如下：TMP5-10份、蓖麻油3-7份和季戊四醇2-5份。
通过采用上述技术方案，复合交联剂为TMP、蓖麻油和季戊四醇的混合物，通过三者的配比，可以使喷涂材料中的大分子相互交联，形成三维结构，从而使喷涂材料快速固化。
优选的，所述催化剂为DC-2R和DMAEE的混合物，DC-2R和DMAEE的重量份比为(2-5)：1。
通过采用上述技术方案，催化剂DC-2R提高固化速率，减少全干时间，加快施工进度，同时可提高产品稳定性便于储存；催化剂DMAEE提高表面固化速率，减少表干时间，两者结合互相协同，进一步提高固化速率。
优选的，所述泡沫稳定剂为HCFC和HFC的混合物，HCFC和HFC的重量份比为(1-3)：1。
通过采用上述技术方案，HCFC和HFC做泡沫稳定剂环保性能好，使泡沫的泡孔细密均匀，HCFC与HFC添加量为1:1时，泡沫性能良好。
优选的，所述发泡剂为OBSH、AC和141B中的一种。
通过采用上述技术方案，OBSH、AC或141B作为发泡剂时，其用量少、发泡量大，且具有良好的环保性能，达到环保节能的效果。
优选的，所述金属盐类催化剂为异辛酸锌、异辛酸铋和T-12中的一种。
通过采用上述技术方案，异辛酸锌、异辛酸铋或T-12作为金属盐类催化剂环保性能好无污染，加快反应速率，同时加速聚氨酯喷涂材料固化，三者均可以作为金属盐类催化剂用于本申请，并且其制备的聚氨酯喷涂材料在各性能上无明显区别。
优选的，所述扩链剂为乙醇胺、二乙醇胺和三异丙醇胺中的一种。
通过采用上述技术方案，乙醇胺、二乙醇胺或三异丙醇胺应用广泛，且便于控制反应程度，三者均可以作为扩链剂用于本申请，并且其制备的聚氨酯喷涂材料在各性能上无明显区别。
第二方面，本申请提供一种聚氨酯喷涂材料的制备工艺，采用如下的技术方案：一种聚氨酯喷涂材料的制备工艺，其包括以下步骤：
S1.将基础料、聚醚多元醇4110、聚醚多元醇403、水、泡沫稳定剂、发泡剂、催化剂、金属催化剂、阻燃剂、扩链剂、组合交联剂和乙醇混合均匀，得A组分；
S2.使用时将A组分与B组分按1：(1-2)的重量份比混合使用。
通过采用上述技术方案，各原料依次加入混合釜中混合均匀后，与异氰酸酯加入喷涂机中混合使用，制得的聚氨酯喷涂材料泡沫的泡孔细密，发泡量大，固化速率快，且具有良好的环保性能。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、交联剂使聚氨酯喷涂材料中的大分子相互交联，形成三维结构，使喷涂材料固化，；泡沫稳定剂使形成的泡沫泡孔细密，发泡剂可有效增加发泡量，两者相互协同，使形成的泡沫量大且泡孔细密；催化剂和交联剂相互协同，可加速喷涂材料的固化，金属盐类催化剂加快反应，催化剂、交联剂和金属盐类催化剂的相互协同，大大加快聚氨酯喷涂材料的固化速率，加之乙醇的易挥发性，使喷涂材料的全干时间大大提高。
2、本申请制备的聚氨酯喷涂材料的表干时间均在8min以下，全干时间均低于7h，发泡量均超过4m3，说明本申请的聚氨酯喷涂材料的固化率较高，全干时间较短，更有利于加快施工进度，有利于实际生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
制备例
制备例1-3
制备例1-3的一种组合交联剂，其各原料及各原料用量如表1所示，其制备步骤如下：
按照表1中用量称量各原料，然后将各原料放入混合釜中，在常温下混合均匀，即得组合交联剂。
表1制备例1-3的组合交联剂各原料及各原料用量表(kg)
制备例1 制备例2 制备例3
TMP 5 8 10
蓖麻油 3 5 7
季戊四醇 2 4 5
实施例
实施例1-4
实施例1-4的一种聚氨酯喷涂材料，包括A组分和B组分，B组分与A组分按重量比1:1注入喷涂机中使用，其A组分的各原料及各原料用量如表2所示，其制备步骤如下：
将基础料、聚醚多元醇4110、聚醚多元醇403、水、泡沫稳定剂、发泡剂、催化剂、金属盐类催化剂、阻燃剂、扩链剂、组合交联剂和乙醇按照表2的用量，常温下依次加入混合釜中混合均匀，得A组分；
B组分为三甲基己烷二异氰酸酯。
其中，复合交联剂来自制备例1，发泡剂采用OBSH，金属盐类催化剂采用异辛酸锌，扩链剂采用乙醇胺，阻燃剂采用RAYNOL FR-310，泡沫稳定剂为HCFC和HFC按重量比1:1配比的混合物，催化剂为DC-2R和DMAEE按重量比2:1配比的混合物。
表2实施例1-4中组分A各原料及各原料用量表(kg)
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
基础料 5 8 15 20
聚醚多元醇4110 40 30 12 10
聚醚多元醇403 5 8 15 20
水 5 3 1.5 1
泡沫稳定剂 0.5 1 3 5
发泡剂 20 18 12 10
催化剂 1 2 4 5
金属盐类催化剂 7 5 2 1
阻燃剂 5 8 15 20
扩链剂 10 6 2 1
组合交联剂 5 5 5 5
乙醇 0.1 0.2 0.5 0.8
实施例5
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例3的不同之处在于，其添加的组合交联剂来自制备例2，其余步骤与实施例3均相同。
实施例6
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例3的不同之处在于，其添加的组合交联剂来自制备例3，其余步骤与实施例3均相同。
实施例7
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例5的不同之处在于，其添加的组合交联剂用量为6kg，其余步骤与实施例5均相同。
实施例8
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例5的不同之处在于，其添加的组合交联剂用量为8kg，其余步骤与实施例5均相同。
实施例9
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例5的不同之处在于，其添加的组合交联剂用量为10kg，其余步骤与实施例5均相同。
实施例10
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例8的不同之处在于，乙醇的用量为0.2kg，其余步骤与实施例8均相同。
实施例11
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例8的不同之处在于，乙醇的用量为0.5kg，其余步骤与实施例8均相同。
实施例12
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例8的不同之处在于，乙醇的用量为0.8kg，其余步骤与实施例8均相同。
实施例13
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例11的不同之处在于，泡沫稳定剂为HCFC与HFC按重量比3:1配比的混合物，泡沫稳定剂总的添加量不变，其余步骤与实施例11均相同。
实施例14
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例13的不同之处在于，催化剂为DC-2R与DMAEE按重量比3:1配比的混合物，催化剂总的添加量不变，其余步骤与实施例13均相同。
实施例15
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例13的不同之处在于，催化剂为DC-2R与DMAEE按重量比5:1配比的混合物，催化剂总的添加量不变，其余步骤与实施例13均相同。
实施例16
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例14的不同之处在于，A组分与B组分的重量比为1:2，其余步骤与实施例14均相同。
对比例
对比例1
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例1的不同之处在于，组合交联剂中未添加季戊四醇，其余步骤与实施例1均相同。
对比例2
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例1的不同之处在于，组合交联剂中未添加蓖麻油，其余步骤与实施例1均相同。
对比例3
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例1的不同之处在于，组合交联剂中未添加TMP，其余步骤与实施例1均相同。
对比例4
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例1的不同之处在于，组合交联剂的添加量为0，其余步骤与实施例1均相同。
对比例5
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例1的不同之处在于，乙醇替换为等量的水，其余步骤与实施例1均相同。
对比例6
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例1的不同之处在于，添加的催化剂替换为等量的DC-2R，其余步骤与实施例1均相同。
对比例7
一种聚氨酯喷涂材料，与实施例1的不同之处在于，添加的催化剂替换为等量的DMAEE，其余步骤与实施例1均相同。
检测方法/试验方法
将本申请实施例1-16和对比例1-7提供的聚氨酯喷涂材料，按照如下方法进行性能测试，检测结果如表3所示。
将聚氨酯喷涂材料的A组分和B组分按照实施例中的重量配比注入喷涂机，然后喷涂于模拟墙体上，喷涂厚度均为2.5㎜，在室温25℃下，分别计算聚氨酯喷涂材料的表干时间和全干时间，测量聚氨酯喷涂材料同一时间的发泡量。
表3实施例1-16和对比例1-7的检测结果
Figure BDA0003319387950000061
Figure BDA0003319387950000071
结合实施例1-16和表3可以看出，本申请制备的聚氨酯喷涂材料的表干时间均在8min以下，全干时间均低于7h，发泡量均超过4m3，说明本申请的聚氨酯喷涂材料的固化率较高，全干时间较短，更有利于加快施工进度，有利于实际生产。
结合实施例3、实施例5和实施例6并结合表3可以看出，采用制备例2的组合交联剂效果最佳，实施例5表干和全干所需时间短，聚氨酯喷涂材料固化速率快。
结合实施例5和实施例7-9并结合表3可以看出，组合交联剂的用量逐渐增多时，表干时间和全干时间逐渐缩短，组合交联剂添加量10kg时，表干时间和全干时间又变长，当组合交联剂添加量为8kg时，实施例8的聚氨酯喷涂材料表干时间3.2min，全干时间3.1h，组合交联剂促进聚氨酯喷涂材料中的大分子相互交联，形成三维结构，加快聚氨酯喷涂材料的固化速率。
结合实施例8和实施例10-12并结合表3可以看出，乙醇添加量逐渐增多时，乙醇挥发促进聚氨酯喷涂材料固化，其聚氨酯喷涂材料的表干时间和全干时间逐渐缩短。
结合实施例11和实施例13并结合表3可以看出，泡沫稳定剂添加总量一定，HCFC与HFC重量比为3:1时，制得的聚氨酯喷涂材料泡沫性能稳定，全干时间短，固化速率快。
结合实施例13和实施例14-15并结合表3可以看出，催化剂总添加量不变，DC-2R和DMAEE重量比为3:1时，制得的聚氨酯喷涂材料发泡量较大，且全干时间较短。
结合实施例14和实施例16并结合表3可以看出，A组分与B组分用量比为1:1时，A组分与B组分反应充分，形成的泡沫泡孔细密。
结合实施例14和对比例1-4并结合表3可以看出，添加组合交联剂可有效加快聚氨酯喷涂材料的表干时间和全干时间，加快聚氨酯喷涂材料的固化速率；TMP、蓖麻油和季戊四醇三者同时添加时，其表干时间和全干时间均长于只添加其中两个，说明三者之间具有协同作用。
结合实施例14和对比例5并结合表3可以看出，乙醇作为易挥发的有机溶剂可有效加快聚氨酯喷涂材料的表干时间和全干时间。
结合实施例14和对比例6-7并结合表3可以看出，DC-2R和DMAEE具有协同作用。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种聚氨酯喷涂材料，其特征在于：其由A、B两组分构成，所述A组分与所述B组分的重量份比为1：（1-2），所述A组分包括如下重量份的原料：基础料5-20份、聚醚多元醇411010-40份、聚醚多元醇403 5-20份、水1-5份、泡沫稳定剂0.5-5份、发泡剂10-20份、催化剂1-5份、金属盐类催化剂1-7份、阻燃剂5-20份、扩链剂1-10份、组合交联剂5-10份和乙醇0.1-0.8份；所述B组分为三甲基己烷二异氰酸酯；
所述组合交联剂由TMP、蓖麻油和季戊四醇制得，其添加的重量份如下：TMP5-10份、蓖麻油3-7份和季戊四醇2-5份；
所述催化剂为DC-2R和DMAEE的混合物，DC-2R和DMAEE的重量份比为（2-5）：1。
2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯喷涂材料，其特征在于：所述A组分包括如下重量份的原料：基础料8-15份、聚醚多元醇4110 12-30份、聚醚多元醇403 8-15份、水1.5-3份、泡沫稳定剂1-3份、发泡剂12-18份、催化剂2-4份、金属盐类催化剂2-5份、阻燃剂8-15份、扩链剂2-6份、组合交联剂6-8份和乙醇0.2-0.5份。
3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯喷涂材料，其特征在于：所述泡沫稳定剂为HCFC和HFC的混合物，HCFC和HFC的重量份比为（1-3）：1。
4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯喷涂材料，其特征在于：所述发泡剂为OBSH、AC和141B中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种聚氨酯喷涂材料，其特征在于：所述金属盐类催化剂为异辛酸锌、异辛酸铋和T-12中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种聚氨酯喷涂材料，其特征在于：所述扩链剂为乙醇胺、二乙醇胺和三异丙醇胺中的一种。
7.一种权利要求1-6任意一项所述的一种聚氨酯喷涂材料的制备工艺，其特征在于，其包括以下步骤：
S1.将基础料、聚醚多元醇4110、聚醚多元醇403、水、泡沫稳定剂、发泡剂、催化剂、金属催化剂、阻燃剂、扩链剂、组合交联剂和乙醇混合均匀，得A组分；
S2.使用时将A组分与B组分按1：（1-2）的重量份比混合使用。
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