CN114231156B - 一种耐超低温防爆油漆的制备方法 - Google Patents

一种耐超低温防爆油漆的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐超低温防爆油漆的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将适量石墨烯/聚苯胺复合材料和多异氰酸酯加入反应釜中搅拌并升温、保温、抽真空，然后检验装桶，得到组分A；步骤二、在反应釜中依次加入适量的端氨基聚醚、扩链剂、颜料和硅烷偶联剂，搅拌，然后检验装桶，得到组分B；步骤三、将组分A和组分B和适量不含活性氢组分的有机溶剂混合均匀即可。该耐超低温防爆油漆，通过加入石墨烯/聚苯胺复合材料，由于该材料具有特殊的稳定的三维多孔结构，耐冲击效果非常好，故该材料与氨酯基改性HDI三聚体相互协作，对改善防爆涂料在低温下的施工性能效果显著，可以满足零下50℃的施工需要，且具有持久防裂的效果。

Description

一种耐超低温防爆油漆的制备方法
技术领域
本发明涉及防爆油漆技术领域，尤其涉及一种耐超低温防爆油漆的制备方法。
背景技术
高分子防爆油漆(spray polyurea elastomer，以下简称SPUA)是国外近十年来继高固体分涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低(无)污染涂装技术之后为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色涂料，但是现有的高分子防爆油漆生产工艺不够成熟，生产出的高分子防爆油漆性能一般。
目前市场上的高分子防爆油漆在环境温度较低时固化反应速度很慢，在冬季和北方寒冷气候条件下的油气管道穿越施工时严重影响了施工效率，甚至趋于不可用的状态；中国发明专利CN 105670475A公开了一种无溶剂聚天门冬氨酸酯聚脲涂料及其制备方法及其应用，该涂料可以应用于零下5摄氏度的低温条件，但是我们北方，尤其是东北，在冬季的室外温度一般为零下30-零下20℃，该聚脲涂料已经无法满足室外施工的需要，故有必要研发一种性能更好的耐超低温防爆油漆。本公司申请的中国发明专利CN109988501A公开了一种适用于低温条件的高分子防爆油漆，通过加入石墨烯/聚苯胺复合材料，该原料与多元醇反应，可以得到富勒烯改性剂，该改性剂与氨酯基改性HDI三聚体相互协作，对改善防爆涂料在低温下的施工性能效果显著，可以满足零下30℃的施工需要。中国发明专利CN106753151A公开了一种防爆破冲击聚脲涂层，该涂层测试中具有零下50℃不开裂的耐低温性能，但是实际使用中仍无法满足零下50℃长期不开裂的效果，为适应我国黑龙江、内蒙古、新疆等地区和俄罗斯部分地区的极端条件，有必要研究一种可以长期适应零下50℃的耐超低温防爆油漆。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐超低温防爆油漆的制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种耐超低温防爆油漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将适量石墨烯/聚苯胺复合材料和多异氰酸酯加入反应釜中搅拌并升温至105-110℃，保温60-70min，抽真空45-60min，然后检验装桶，得到组分A；
步骤二、在反应釜中依次加入适量的端氨基聚醚、扩链剂、颜料和硅烷偶联剂，搅拌60-90min，然后检验装桶，得到组分B；
步骤三、将组分A和组分B和适量不含活性氢组分的有机溶剂混合均匀即可。
优选的，所述的石墨烯/聚苯胺复合材料的加入量为A组分的0.12-0.18％。
优选的，所述的A组分和B组分的质量比为(2-3.5)：1。
优选的，所述的A组分中，所述的石墨烯/聚苯胺复合材料为多孔网络结构石墨烯/聚苯胺复合干凝胶。
所述的多孔网络结构石墨烯/聚苯胺复合干凝胶的制备方法参照中国发明专利CN110183718A实施例1公开的方法。
优选的，所述的A组分中，所述多元醇是选自丙三醇、季戊四醇或甘露醇中的任意一种或者多种的组合。
优选的，所述的A组分中，所述多异氰酸酯为TDI(甲苯二异氰酸酯)和改性HDI三聚体的混合物；所述改性HDI三聚体为以异氰酸酯改性的亚甲基二异氰酸酯为原料的聚异氰酸酯；其中TDI的重量比为45-60％，改性HDI三聚体的重量比为40-55％。
优选的，所述的B组分中，所述扩链剂采用芳香族二胺，所述芳香族二胺为二乙基甲苯二胺或二甲硫基甲苯二胺中的任意一种或两种的组合。
优选的，所述的不含活性氢组分的有机溶剂为二甲苯、三甲苯和醋酸丁酯的混合物。
本发明的有益之处在于：本发明的耐超低温防爆油漆，在传统的高分子防爆油漆的组分A中加入石墨烯/聚苯胺复合材料，该复合材料通过PANI纳米线之间的相互缠绕效果，以及石墨烯的包覆效果非常好，从而形成了非常稳定的三维多孔网络结构，由于该材料具有特殊的稳定的三维多孔结构，耐冲击效果非常好，故该材料与氨酯基改性HDI三聚体相互协作，对改善防爆涂料在低温下的施工性能效果显著，可以满足零下50℃的施工需要，且具有持久防裂的效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行具体描述，在此指出以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术熟练人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。本发明所有原料及试剂均为市售产品。以下实施例中的定量数据，均设置三次重复实验，结果取平均值。
实施例1：
一种耐超低温防爆油漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将8kg多元醇、15g石墨烯/聚苯胺复合材料和2kg多异氰酸酯加入反应釜中搅拌并升温至108℃，保温65min，抽真空55min，然后检验装桶；
步骤二、在反应釜中依次加入1.2kg端氨基聚醚、0.45kg扩链剂、35g钛白粉和48g硅烷偶联剂，搅拌70min，然后检验装桶；
步骤三、将组分A和组分B和适量不含活性氢组分的有机溶剂混合均匀即可。
所述的A组分中，所述多元醇是丙三醇和甘露醇质量比为1：2的混合物。
所述的A组分和B组分的质量比为2.8：1。
所述的A组分中，所述的石墨烯/聚苯胺复合材料为多孔网络结构石墨烯/聚苯胺复合干凝胶。
所述的多孔网络结构石墨烯/聚苯胺复合干凝胶的制备方法参照中国发明专利CN110183718A实施例1公开的方法。
所述的不含活性氢组分的有机溶剂为体积百分比为55％二甲苯、30％三甲苯和15％醋酸丁酯的混合物。
所述的A组分中，所述多异氰酸酯为TDI(甲苯二异氰酸酯)和改性HDI三聚体的混合物；所述改性HDI三聚体为以异氰酸酯改性的亚甲基二异氰酸酯为原料的聚异氰酸酯；其中TDI的重量比为55％，改性HDI三聚体的重量比为45％。
所述的B组分中，所述扩链剂采用芳香族二胺，所述芳香族二胺为二乙基甲苯二胺。
实施例2：
一种耐超低温防爆油漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将8kg多元醇、17g石墨烯/聚苯胺复合材料和2.1kg多异氰酸酯加入反应釜中搅拌并升温至110℃，保温60min，抽真空50min，然后检验装桶；
步骤二、在反应釜中依次加入1.0kg端氨基聚醚、0.25kg扩链剂、28g钛白粉和45g硅烷偶联剂，搅拌60min，然后检验装桶；
步骤三、将组分A和组分B和适量不含活性氢组分的有机溶剂混合均匀即可。
所述的A组分中，所述多元醇是甘露醇。
所述的A组分和B组分的质量比为3.5：1。
所述的A组分中，所述的石墨烯/聚苯胺复合材料为多孔网络结构石墨烯/聚苯胺复合干凝胶。
所述的多孔网络结构石墨烯/聚苯胺复合干凝胶的制备方法参照中国发明专利CN110183718A实施例1公开的方法。
所述的不含活性氢组分的有机溶剂为体积百分比为35％二甲苯、30％三甲苯和35％醋酸丁酯的混合物。
所述的A组分中，所述多异氰酸酯为TDI(甲苯二异氰酸酯)和改性HDI三聚体的混合物；所述改性HDI三聚体为以异氰酸酯改性的亚甲基二异氰酸酯为原料的聚异氰酸酯；其中TDI的重量比为60％，改性HDI三聚体的重量比为40％。
所述的B组分中，所述扩链剂采用芳香族二胺，所述芳香族二胺为二乙基甲苯二胺。
实施例3
一种耐超低温防爆油漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将8kg多元醇、13g石墨烯/聚苯胺复合材料和1.8kg多异氰酸酯加入反应釜中搅拌并升温至105℃，保温70min，抽真空60min，然后检验装桶；
步骤二、在反应釜中依次加入0.85kg端氨基聚醚、0.21kg扩链剂、30g钛白粉和40g硅烷偶联剂，搅拌90min，然后检验装桶；
步骤三、将组分A和组分B和适量不含活性氢组分的有机溶剂混合均匀即可。
所述的A组分中，所述多元醇是季戊四醇和甘露醇质量比为3:1的混合物。
所述的A组分和B组分的质量比为2.0：1。
所述的A组分中，所述的石墨烯/聚苯胺复合材料为多孔网络结构石墨烯/聚苯胺复合干凝胶。
所述的多孔网络结构石墨烯/聚苯胺复合干凝胶的制备方法参照中国发明专利CN110183718A实施例1公开的方法。
所述的不含活性氢组分的有机溶剂为体积百分比为20％二甲苯、40％三甲苯和40％醋酸丁酯的混合物。
所述的A组分中，所述多异氰酸酯为TDI(甲苯二异氰酸酯)和改性HDI三聚体的混合物；所述改性HDI三聚体为以异氰酸酯改性的亚甲基二异氰酸酯为原料的聚异氰酸酯；其中TDI的重量比为45％，改性HDI三聚体的重量比为55％。
所述的B组分中，所述扩链剂采用芳香族二胺，所述芳香族二胺为二乙基甲苯二胺和二甲硫基甲苯二胺质量比为3:1的组合。
对比例1
将实施例1中的石墨烯/聚苯胺复合材料去除，其余配比和制备方法不变。
对比例2
将实施例1中的石墨烯/聚苯胺复合材料替换为常规石墨烯材料，其余配比和制备方法不变。
对比例3
采用中国发明专利CN109988501A实施例1公开的方法制备的适用于低温条件的高分子防爆油漆进行对比测试。
对比例4
采用中国发明专利CN106753151A实施例1公开的方法制备的防爆破冲击聚脲涂层进行对比测试。
以下对实施例1-3和对比例1-4的样品，按照GB9278规定条件下放置7天后进行性能测定，进行物性检测，得到如下结果，具体检测数据见表1。
其中，表干时间和实干时间参照GB/T1728-1989；耐冲击性的测试方法参照GB/T20624.2-2006，选择直径12.7mm冲头进行测试；附着力检测参照GB/T9286-2021；拉伸强度和断裂伸长率参照GBT2567-2008，采用万能试验机进行测试。
表1：实施例1-3和对比例1-4的样品的物性检测结果(涂层厚度为1200μm)；
注：以上测试数据中，除表干时间和实干时间之外，均为23℃测试数据。
将实施例1-3和对比例1-4的样品，按照GB9278规定条件下放置7天后，然后进行耐冷热循环试验，测试方法如下：70℃×2h～零下50℃×2h，240小时之后，涂膜表面不回黏沾手，指刮没有刮痕，判定为没有水解。具体检测数据见表2。
表2：实施例1-3和对比例1-4的样品的低温性能检测结果
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2 实施例3 对比例4
耐冷热循环 不回黏 不回黏 不回黏 回黏 回黏 回黏 回黏
由以上测试数据可以知道，本发明的耐超低温防爆油漆，在-50℃和70℃的长期循环环境下，仍可以保证涂层不回黏，具有非常好的耐低温性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种耐超低温防爆油漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将适量多元醇、石墨烯/聚苯胺复合材料和多异氰酸酯加入反应釜中搅拌并升温至105-110℃，保温60-70min，抽真空45-60min，然后检验装桶，得到组分A；
步骤二、在反应釜中依次加入适量的端氨基聚醚、扩链剂、颜料和硅烷偶联剂，搅拌60-90min，然后检验装桶，得到组分B；
步骤三、将组分A和组分B和适量不含活性氢组分的有机溶剂混合均匀即可；
所述的石墨烯/聚苯胺复合材料为多孔网络结构石墨烯/聚苯胺复合干凝胶；
所述的石墨烯/聚苯胺复合材料的加入量为A组分的0.12-0.18％；
所述的A组分和B组分的质量比为(2-3.5)：1。
2.如权利要求1所述的耐超低温防爆油漆的制备方法，其特征在于，所述的A组分中，所述多元醇是选自丙三醇、季戊四醇或甘露醇中的任意一种或者多种的组合。
3.如权利要求1所述的耐超低温防爆油漆的制备方法，其特征在于，所述的A组分中，所述多异氰酸酯为TDI和改性HDI三聚体的混合物；所述改性HDI三聚体为以异氰酸酯改性的亚甲基二异氰酸酯为原料的聚异氰酸酯；其中TDI的重量比为45-60％，改性HDI三聚体的重量比为40-55％。
4.如权利要求1所述的耐超低温防爆油漆的制备方法，其特征在于，所述的B组分中，所述扩链剂采用芳香族二胺，所述芳香族二胺为二乙基甲苯二胺或二甲硫基甲苯二胺中的任意一种或两种的组合。
5.如权利要求1所述的耐超低温防爆油漆的制备方法，其特征在于，所述的不含活性氢组分的有机溶剂为二甲苯、三甲苯和醋酸丁酯的混合物。
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