CN113861818B - 一种双组分聚脲弹性材料及其应用 - Google Patents

一种双组分聚脲弹性材料及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双组分聚脲弹性材料及其应用；所述聚脲弹性材料包括A组分和B组分；以占A组分总重的重量百分比含量计，A组分包括胺类聚合物树脂1‑100％、颜料和填料0‑50％、其它助剂0‑10％、有机溶剂补齐至100％；以占B组分总重的重量百分比含量计，B组分包括IPDI三聚体1‑100％，有机溶剂补齐至100％。应用时，A组分和B组分按照一定的比例混合后，喷涂，浸涂或刷涂于油漆或者金属基材上。本发明公开了一种双组分聚脲弹性材料的制备方法。此材料可通过自然干燥或热固化成膜，具有优异的抗石击和自修复能力；此材料与锌铝涂层底漆配套使用，可以大大提高复合涂层的抗石击能力和防腐蚀性。

Description

一种双组分聚脲弹性材料及其应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，涉及一种双组分聚脲弹性材料及其应用；尤其涉及涂层固化后具有极其优异的耐石击和自修复能力，与锌铝涂层底漆配套使用，可以大大提高复合涂层的耐石击和防腐蚀能力的双组分聚脲弹性材料及其应用。
背景技术
目前市面锌铝涂层常用做汽车或高铁底盘等零部件的防腐涂层，并具有优异的防腐蚀性能。但锌铝涂层的耐石击性能不好，汽车或高铁在行驶过程中碰撞到石子会导致锌铝涂层脱落，这会大大降低锌铝涂层的防腐蚀性能。
通过对现有专利文献的检索发现，CN 112210066 A公开了供一种复合聚脲材料及其制备方法以及基于复合聚脲材料的双层防腐结构，复合聚脲材料包括异氰酸酯、氨基化合物、氧化铝粉末、二氧化硅粉末，其中，异氰酸酯、氨基化合物、氧化铝粉末、二氧化硅粉末的添加质量之比为(1-2):(1-2):(0.1-0.6)：(0.1-0.6)。其对聚脲进行掺杂，降低成本，提高其耐蚀性及耐磨性，设计双层防腐层结构，提高了聚脲与基底间的附着力，提供更长时间防护作用。然而，此类聚脲材料柔韧性很差，石击对涂层破坏很严重，耐石击之后的防腐蚀很难满足需求。
发明内容
针对现有锌铝涂层耐油的局限，本发明的目的在于提供一种双组分聚脲弹性材料及其应用；该材料与可以锌铝涂层底漆配套使用，可以使得复合涂层具有极其优异的耐石击性能，复合涂层的防腐蚀性能在石击过后几乎没有下降。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明涉及一种双组分聚脲弹性材料，包括A组分和B组分；
以占A组分总重的重量百分比含量计，A组分包括：
胺类聚合物树脂1-100％，
颜料0-25％，
填料0-25％，
其它助剂0-10％，
有机溶剂A补齐至100％；
以占B组分总重的重量百分比含量计，B组分包括：
IPDI三聚体1-100％，
有机溶剂B补齐至100％；
A组分和B组分的混合比例为1:99到99:1。具体混合比例按照IPDI三聚体的NCO当量/胺类聚合物树脂”胺当量为1-1.5为优选。
作为本发明一个实施方案，所述胺类聚合物树脂为二亚乙基三胺(DETA)和二季戊四醇改性丙烯酸酯(5Acl,MW～524.2)通过1,4共轭加成反应制备而得。所述二亚乙基三胺和二季戊四醇改性丙烯酸酯的摩尔比为5:2-4。所述1,4共轭加成反应的反应条件为以氯仿为溶剂,90-110℃下反应0.5-1.5h。在一些实施例中，二亚乙基三胺和二季戊四醇改性丙烯酸酯的摩尔比为5:3；1,4共轭加成反应的反应条件是以氯仿为溶剂,100℃下反应1h。制得的胺类聚合物树脂具有极具韧性的网状结构，并且可以使用丙酮或者甲基异丁基酮类稀释，它与IPDI三聚体反应成膜后，涂层具有很好的弹性和韧性。即具有极其优异的柔韧性和自修复能力。如果选用其他支化聚乙烯亚胺制成的聚合物数值分子量太大，无法进行下一步操作。
二亚乙基三胺(DETA)和二季戊四醇改性丙烯酸酯结构式如下：
Figure BDA0003355436420000021
胺类聚合物树脂占A组分的质量百分比为1-100％。可以是1-10％、10-20％、20-30％、30-40％、40-50％、50-60％、60-70％、70-80％、80-90％、90-100％；更优的选择是50-80％。
作为本发明一个实施方案，所述颜料为平均粒径D50<10um的颜料粉末。颜料可以是着色颜料如钛白粉，炭黑，氧化铁，铬黄等有机或无机颜料，也可以是防锈颜料，比如，磷酸锌，磷酸锌铝，多聚磷酸铝等。其在A组分质量占比为0-25％。可以是0-1％、1-5％、5-10％、10-12％、10-15％、15-20％、20-25％；更优选择是0-12％、1-12％。
作为本发明一个实施方案，所述填料为平均粒径D50<10um的填料粉末。填料可以是硫酸钡，霞长石，云母，滑石粉，硫酸钡，高岭土、碳酸钙等。其在A组分质量占比为0-25％。可以是0-1％、1-5％、5-10％、10-12％、10-15％、15-20％、20-25％；更优选择是0-12％、1-12％。
作为本发明一个实施方案，所述其他助剂可以包含分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、催干剂、UV助剂、流平剂中的一种或者几种的组合。其在A组分质量占比为0-10％，可以是0-2％、2-6％、5-8％、7-10％；更优选择为2-5％。
作为本发明一个实施方案，所述有机溶剂A选自芳烃溶剂、烷烃溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂中的一种或几种的组合。优先选用芳烃溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂中的一种或几种的组合。
作为本发明的一个实施方案，IPDI三聚体为异佛尔酮二异氰酸酯三聚体。可以是科思创公司的DESMODUR Z 4580BA。其在B组分质量占比为1-100％。可以是1-10％、10-20％、20-30％、30-40％、40-50％、50-60％、60-70％、70-80％、80-90％、90-100％；更优选择40-60％。
作为本发明一个实施方案，所述有机溶剂B选自芳烃溶剂、烷烃溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂中的一种或几种的组合。优先选用芳烃溶剂、酮类溶剂、醇类溶剂中的一种或几种的组合。
本发明还涉及一种双组分聚脲弹性材料在制备涂层中的应用，A组分和B组分混合后，喷涂、浸涂或刷涂于油漆或者金属基材上，形成涂层。
作为本发明一个实施方案，喷涂、浸涂或刷涂后，通过自然干燥10-20分钟完全固化成膜。膜厚大于10μm；优选为20-30μm。
作为本发明一个实施方案，所述油漆为锌铝涂层底漆。
作为本发明一个实施方案，所述涂层为耐石击/防腐涂层。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)本发明开发了一种双组分聚脲弹性材料，由于其具有出色的柔韧性和自修复能力；与锌铝涂层配合使用，可以大大提高锌铝涂层的耐石击和防腐蚀能力；
2)通过合成一种新的柔性网状结构的胺类聚合物树脂，其与IPDI三聚体固化成膜后具有极其出色的柔韧性和自修复能力；
3)选用IPDI三聚体，使得材料固化成膜时间在10-15分钟；具有快速但又可施工的特点。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为自合成树脂的核磁谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明涉及一种双组分聚脲弹性材料及其应用。
以下实施例示出本发明可以采取的方式；其中，自合成树脂为二亚乙基三胺(DETA)和二季戊四醇改性丙烯酸酯(5Acl,MW～524.2)通过1,4共轭加成反应制备而得；合成原材料二亚乙基三胺(DETA)和5Acl购自Sigma-Aldrich。自合成树脂核磁谱图如图1所示。
并且，各实施例中，防腐组合物的制备：防腐组合物的各个组分物理混合后，通过高速分散的方式至混合均匀。即可用于性能测试。
试验板材的制备：除非另外指明，试验板为涂有干膜10um的自制锌铝涂层的Q-panel冷轧钢板。试验板使用除油剂除油清洗，干燥备用。将材料通过空气喷涂的方式涂覆到前处理好的试验板上。固化后，测试相关性能。附着力测试按照GB/T 9286-1998标准执行，防腐能力通过GB/T 1771-2007标准测试耐中性盐雾性能来评估。耐石击测试按照ASTMD 3170-2003涂层耐石击性能的标准试验方法来测试。
实施例1
本实施例涉及一种双组分聚脲弹性材料(清漆)，其组成及质量用量如下表1：
表1
Figure BDA0003355436420000041
备注：1为按照本文前述方法合成的自合成树脂，胺当量280g/mol。
2,3购自国药集团
4赢创公司疏水改性气相二氧化硅
5科思创公司的IPDI,NCO含量11.9％,NCO当量353g/mol
6,7购买自中石化壳牌公司
性能测试结果如下表2和3：
表2
Figure BDA0003355436420000051
1,2耐石击结果算很好的
表3
Figure BDA0003355436420000052
Figure BDA0003355436420000061
实施例2
本实施例涉及一种双组分聚脲弹性材料，其组成及质量用量如下表4：
表4
Figure BDA0003355436420000062
1HOFFMANN MINERAL的诺易堡硅土(高岭土)，D50 2um
2科慕化学钛白粉
3其它原料同表1
对比例1
本对比例涉及一种聚脲弹性材料，其组成及质量用量如下表5：
表5
Figure BDA0003355436420000071
4湛新公司的氨基树脂，不含羟基和催化剂
5淄博汉鲁环保技术有限公司的300目氧化铝粉
6昌泰纳化工有限公司的300目氧化硅粉末
实施例2和对比例1的性能测试结果如表6：
表6
Figure BDA0003355436420000072
Figure BDA0003355436420000081
aPPG工业公司的SANISHIELD 3000聚脲涂料
b为体积比。
综上可见，本发明的双组份耐石击弹性材料与锌铝涂层底涂有很好的配套性。固化成膜后，复合涂层具有很好的耐石击性能，并具有优异的防腐能力。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种双组分聚脲弹性材料，包括A组分和B组分，其特征在于，
以占A组分总重的重量百分比含量计，A组分包括：
胺类聚合物树脂1-100％，
颜料0-25％，
填料0-25％，
其它助剂0-10％，
有机溶剂A补齐至100％；
以占B组分总重的重量百分比含量计，B组分包括：
IPDI三聚体1-100％，
有机溶剂B补齐至100％；
A组分和B组分的混合比例为1:99到99:1；
所述胺类聚合物树脂是由二亚乙基三胺和二季戊四醇改性丙烯酸酯通过1,4共轭加成反应制备而得。
2.根据权利要求1所述的双组分聚脲弹性材料，其特征在于，所述二亚乙基三胺和二季戊四醇改性丙烯酸酯的摩尔比为5:2-4。
3.根据权利要求1所述的双组分聚脲弹性材料，其特征在于，所述1,4共轭加成反应的反应条件为以氯仿为溶剂,90-110℃下反应0.5-1.5h。
4.根据权利要求1所述的双组分聚脲弹性材料，其特征在于，所述颜料为平均粒径D50<10um的颜料粉末；所述填料为平均粒径D50<10um的填料粉末。
5.根据权利要求1所述的双组分聚脲弹性材料，其特征在于，所述其他助剂包含分散剂、消泡剂、润湿剂、增稠剂、催干剂、流平剂、UV助剂中的一种或者几种的组合。
6.根据权利要求1所述的双组分聚脲弹性材料，其特征在于，所述有机溶剂A、B分别选自芳烃溶剂、烷烃溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求1所述的双组分聚脲弹性材料，其特征在于，所述IPDI三聚体为异佛尔酮二异氰酸酯三聚体。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的双组分聚脲弹性材料在制备涂层中的应用，其特征在于，A组分和B组分混合后，喷涂、浸涂或刷涂于油漆或者金属基材上，形成涂层。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，喷涂、浸涂或刷涂后，通过自然干燥10-20分钟完全固化成膜；膜厚大于10μm。
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