CN114836115A - 非开挖管道内衬修复用聚脲涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了非开挖管道内衬修复用聚脲涂料及其制备方法，包括等体积的A组分和R组分；所述A组分包括2，4‑二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4'‑二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、碳酸酯改性聚醚多元醇；R组分包括3,3'‑二氯‑4,4'‑二氨基二苯基甲烷、氨基封端聚醚、4,4‑双仲丁氨基二苯基甲烷、聚醚多元醇、含硼硅氧烷改性二氧化硅、催化剂、抗氧剂、消泡剂。本发明通过在聚醚多元醇端部引入碳酸酯基，制得碳酸酯基改性聚醚多元醇，在二氧化硅的表面引入含硼硅氧烷、硅氧烷改性聚醚结构，制得改性二氧化硅，加入A组分、R组分混合体系中，并利用二者的相互作用，提高聚脲涂料所制涂层的强度、防腐防渗性能，与管道间的粘结强度。

Description

非开挖管道内衬修复用聚脲涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及管道修复技术领域，具体为非开挖管道内衬修复用聚脲涂料及其制备方法。
背景技术
伴随着道路、桥梁以及地下轨道交通等的城市交通设施的应用，其用于保护公共水域水质和城市公共环境的排水设施会随着时间的流逝发生这种问题，如管体破裂、管道接口脱开、地下水渗漏等。传统的道路开挖修复技术，施工工期长，工序交接多且会对交通造成影响，无法有效保证施工安全及质量等。和传统开挖方式相比，非开挖技术具有效率高、周期短、不影响交通、对环境友善、综合成本低、安全性高等一系列优势。非开挖技术是指在不开挖或少量开挖作业坑的条件下，利用非开挖技术对管道进行修复、加固、以及更换的技术。聚脲是由异氰酸酯组分与氨基化合物组分反应生成的一种弹性体材料，是非开挖管道内衬修复常用的涂料，可作为管道防腐材料、管道补口材料或损伤部位的修补材料；具有具有较高的黏结强度、优异的理化性能、涂层连续、可在曲面上喷涂成型而不产生流挂，各项性能优秀，能够适应昼夜、四季环境的温度变换。而基于应用实际，聚脲涂料需要优异的强度、防腐防渗功能。因此，我们提出非开挖管道内衬修复用聚脲涂料及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供非开挖管道内衬修复用聚脲涂料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：非开挖管道内衬修复用聚脲涂料，包括等体积的A组分和R组分；所述A组分包括以下重量组分：12～18份2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、16～20份4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、40～45份多亚甲基多苯基多异氰酸酯、25～30份碳酸酯改性聚醚多元醇；
R组分包括以下重量组分：15～20份3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、20～25份氨基封端聚醚、20～25份4,4-双仲丁氨基二苯基甲烷、31～32份聚醚多元醇、4.0～6.0含硼硅氧烷改性二氧化硅、0.5～1.0份催化剂、0.1～0.5份抗氧剂、0.2～0.5份消泡剂。
进一步的，所述氨基封端聚醚为T-403。
进一步的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或多种。
进一步的，所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂XH-245、抗氧剂BHT中的一种或多种。
进一步的，所述消泡剂为BYK-066N、BYK-054、BYK-A-500中的一种或多种。
非开挖管道内衬修复用聚脲涂料的制备方法，包括以下制备工艺：
(1)碳酸酯改性聚醚多元醇的制备：
取聚醚二元醇、碳酸二甲酯、甲醇钠，升温反应，得到碳酸酯改性聚醚多元醇。
(2)含硼硅氧烷改性二氧化硅的制备：
取纳米二氧化硅、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，在甲苯中反应，得到偶联改性二氧化硅；加入环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜，升温反应；加入N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，继续反应，得到有机改性二氧化硅；
在干燥的氮气气氛保护下，取苯硼酸的无水四氢呋喃溶液，加入二甲基二氯硅烷，搅拌反应；得到含硼硅氧烷；加入有机改性二氧化硅，搅拌反应，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅。
(3)聚脲涂料的制备：
取2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯混合，加入碳酸酯改性聚醚多元醇，搅拌，得到A组分；
取氨基封端聚醚，依次加入聚醚多元醇、含硼硅氧烷改性二氧化硅、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4-双仲丁氨基二苯基甲烷、催化剂、抗氧剂、消泡剂，搅拌，得到R组分；
取A组分、R组分混合，得到聚脲涂料。
进一步的，上述步骤(3)中每种物料的添加均需要搅拌12～16min；搅拌速率为3000rpm。R组分中的全部物料混合后，需要静置20min脱泡。
进一步的，所述(1)包括以下工艺：
取聚醚二元醇、碳酸二甲酯、甲醇钠，90～98℃回流反应50～75min；蒸馏反应25～40min；升温至155～170℃，蒸馏反应50～75min；降压至3.7～4.5kPa，反应50～75min；升温至180～185℃，继续反应50～75min；
降温至25～90℃，加入硅藻土搅拌15～30min，过滤；在210～230℃温度、9.8～10.2kPa压力条件下，减压蒸馏至无液体流出，冷却，得到碳酸酯改性聚醚多元醇。
进一步的，所述聚醚二元醇、碳酸二甲酯的摩尔比为(2.2～3.0):1。
进一步的，所述甲醇钠的摩尔量为碳酸二甲酯的0.03～0.05％。
进一步的，所述聚醚多元醇为DL-2000。
进一步的，所述硅藻土为反应体系质量的0.1～2.0％，作为助滤剂。
在上述技术方案中，聚醚二元醇与碳酸二甲酯，在碱性催化剂甲醇钠的作用下，发生酯交换反应，得到碳酸酯改性聚醚多元醇；在保留原有醚键的同时，将碳酸酯引入聚醚分子链中，能够提高其机械性能、耐冷热、耐溶剂性能；使得聚脲涂料所制涂层具有更高的强度、冲击强度、稳定性，对昼夜、四季气候的温度有着更好的适应性，耐候、耐腐蚀性能提高。
进一步的，所述(2)包括以下工艺：
2.1.取甲苯，加入纳米二氧化硅、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，超声分散8～12min，回流反应4.5～6.0h；以1200～1300rpm的转速离心，取沉淀利用无水乙醇洗涤，干燥，得到偶联改性二氧化硅；
加入环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜，超声分散15～30min，升温至70～90℃，反应9～12h；加入N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，继续反应9～12h；利用冰乙醚沉淀、洗涤，真空干燥，得到有机改性二氧化硅；
2.2.在干燥的氮气气氛保护下，取苯硼酸溶于无水四氢呋喃，缓慢加入二甲基二氯硅烷，搅拌反应2.7～3.5h；减压抽滤，无水乙醇洗涤，干燥，得到含硼硅氧烷；
加入有机改性二氧化硅，搅拌，反应4～8h，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅。
进一步的，所述2.1.中N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的添加量为纳米二氧化硅质量的5％。
进一步的，所述2.1.中偶联改性二氧化硅、环碳酸酯封端聚醚的质量比为1:(30～50)。
进一步的，所述2.1.中环碳酸酯封端聚醚、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:(1.05～1.10)。
进一步的，所述2.2.中苯硼酸、二甲基二氯硅烷、有机改性二氧化硅的摩尔比为(0.5～1.0):(6～10):1。
进一步的，环碳酸酯封端聚醚包括以下制备工艺：
取二氯甲烷，加入聚醚二元醇DL-2000、丁二酸酐，搅拌，加入4-二甲氨基吡啶，反应24h；加入无水乙醇，搅拌12h，旋蒸，冰无水乙醚沉淀，过滤，得到端羧基聚醚；聚醚二元醇DL-2000、丁二酸酐的摩尔比为1:8；4-二甲氨基吡啶的摩尔数与聚醚二元醇中的羟基摩尔数相同；
取端羧基聚醚、1,2-丙二醇碳酸酯溶于二氯甲烷，加入二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶，反应24h；过滤，旋蒸，乙醚沉淀，加入四氯化碳加热溶解，过滤，冰无水乙醚沉淀，过滤，得到环碳酸酯封端聚醚；端羧基聚醚、丙三醇-1,2-碳酸酯、二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:2:2:1。
在上述技术方案中，首先利用N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷对纳米二氧化硅进行改性，将伯氨基、仲胺基引入二氧化硅颗粒的表面；加入环碳酸酯封端聚醚，将环碳酸酯与偶联改性二氧化硅表面的氨基反应，得到氨基封端的有机物，将其与N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的氨基反应，得到三甲氧基硅烷封端的有机改性二氧化硅，形成核壳结构，使其在聚脲涂料体系中的分散性提高，改善物料间的界面结合张力；在二氧化硅表面引入聚醚、酯键、硅氧键、羟基、仲胺基，能够提高其力学性能，对聚脲涂料所制涂层进行增韧增强；使得聚脲涂料在管道表面形成高表面张力胶黏层，提高所制涂层与管道间的粘结强度；且羟基、仲胺基能够在与A组分、R组分混合体系中的物料反应，提高交联度，进一步提高所制涂层的强度；而仲胺基的存在，能够延缓聚脲涂层的固化时间，促进消除聚脲涂料喷涂管道时产生的气泡，结合涂层交联度的提高，使得聚脲涂层的力学性能、防腐防渗性能进一步提高；
苯硼酸、二甲基二氯硅烷反应，生成的硼硅氧烷与有机改性二氧化硅反应，将硼引入二氧化硅的表面，能够提高聚脲涂料所制涂层与管道间的粘结强度；在A组分、R组分混合体系中，硼原子的不饱和的sp3杂化轨道，能够与氧原子形成共价键作用，提高交联度，促进所制涂层强度的进一步提高，同时改善其耐水性。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的非开挖管道内衬修复用聚脲涂料及其制备方法，通过在聚醚多元醇端部引入碳酸酯基，制得碳酸酯基改性聚醚多元醇，在二氧化硅的表面引入含硼硅氧烷、硅氧烷改性聚醚结构，制得改性二氧化硅，加入A组分、R组分混合体系中，并利用二者的相互作用，提高聚脲涂料所制涂层的强度、防腐防渗性能，与管道间的粘结强度。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
(1)碳酸酯改性聚醚多元醇的制备：
取聚醚二元醇、碳酸二甲酯、甲醇钠，90℃回流反应50min；蒸馏反应25min；升温至155℃，蒸馏反应50～75min；降压至3.7kPa，反应50min；升温至180℃，继续反应50min；
降温至90℃，加入硅藻土搅拌15min，过滤；在210℃温度、9.8kPa压力条件下，减压蒸馏至无液体流出，冷却，得到碳酸酯改性聚醚多元醇；
聚醚二元醇、碳酸二甲酯的摩尔比为2.2:1；甲醇钠的摩尔量为碳酸二甲酯的0.03％；聚醚多元醇为DL-2000；硅藻土为反应体系质量的0.1％；
(2)含硼硅氧烷改性二氧化硅的制备：
2.1.取甲苯，加入纳米二氧化硅、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，超声分散8min，回流反应4.5h；以1200rpm的转速离心，取沉淀利用无水乙醇洗涤，干燥，得到偶联改性二氧化硅；N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的添加量为纳米二氧化硅质量的5％；
加入环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜，超声分散15min，升温至70℃，反应9h；加入N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，继续反应9h；利用冰乙醚沉淀、洗涤，真空干燥，得到有机改性二氧化硅；偶联改性二氧化硅、环碳酸酯封端聚醚的质量比为1:30；环碳酸酯封端聚醚、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:1.05；环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜的比例为1mmol/1mL；
2.2.在干燥的氮气气氛保护下，取苯硼酸溶于无水四氢呋喃，缓慢加入二甲基二氯硅烷，搅拌反应2.7h；减压抽滤，无水乙醇洗涤，干燥，得到含硼硅氧烷；苯硼酸、二甲基二氯硅烷、有机改性二氧化硅的摩尔比为0.5:6:1；苯硼酸、无水四氢呋喃的比例为0.8mmol/1mL；
加入有机改性二氧化硅，搅拌，反应4h，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅；
(3)聚脲涂料的制备：
取12份2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、16份4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、40份多亚甲基多苯基多异氰酸酯混合，加入25份碳酸酯改性聚醚多元醇，搅拌，得到A组分；
取20份氨基封端聚醚，依次加入31份聚醚多元醇、4.0含硼硅氧烷改性二氧化硅、15份3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、20份4,4-双仲丁氨基二苯基甲烷、0.5份催化剂、0.1份抗氧剂、0.2份消泡剂，搅拌，每种物料的添加均需要搅拌12min；搅拌速率为3000rpm；静置20min，得到R组分；
聚醚多元醇为DL-2000；氨基封端聚醚为T-403；催化剂为二月桂酸二丁基锡；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264的混合；消泡剂为BYK-066N；
取等体积A组分、R组分混合，得到聚脲涂料。
实施例2
(1)碳酸酯改性聚醚多元醇的制备：
取聚醚二元醇、碳酸二甲酯、甲醇钠，95℃回流反应60min；蒸馏反应30min；升温至162℃，蒸馏反应60min；降压至4kPa，反应60min；升温至182℃，继续反应60min；
降温至60℃，加入硅藻土搅拌20min，过滤；在220℃温度、10kPa压力条件下，减压蒸馏至无液体流出，冷却，得到碳酸酯改性聚醚多元醇；
聚醚二元醇、碳酸二甲酯的摩尔比为2.6:1；甲醇钠的摩尔量为碳酸二甲酯的0.04％；聚醚多元醇为DL-2000；硅藻土为反应体系质量的1.0％；
(2)含硼硅氧烷改性二氧化硅的制备：
2.1.取甲苯，加入纳米二氧化硅、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，超声分散10min，回流反应5h；以1250rpm的转速离心，取沉淀利用无水乙醇洗涤，干燥，得到偶联改性二氧化硅；N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的添加量为纳米二氧化硅质量的5％；
加入环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜，超声分散20min，升温至80℃，反应10h；加入N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，继续反应10h；利用冰乙醚沉淀、洗涤，真空干燥，得到有机改性二氧化硅；偶联改性二氧化硅、环碳酸酯封端聚醚的质量比为1:40；环碳酸酯封端聚醚、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:1.08；环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜的比例为1mmol/1mL；
2.2.在干燥的氮气气氛保护下，取苯硼酸溶于无水四氢呋喃，缓慢加入二甲基二氯硅烷，搅拌反应3h；减压抽滤，无水乙醇洗涤，干燥，得到含硼硅氧烷；苯硼酸、二甲基二氯硅烷、有机改性二氧化硅的摩尔比为0.8:8:1；苯硼酸、无水四氢呋喃的比例为0.9mmol/1mL；
加入有机改性二氧化硅，搅拌，反应4～8h，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅；
(3)聚脲涂料的制备：
取15份2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、18份4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、42份多亚甲基多苯基多异氰酸酯混合，加入27份碳酸酯改性聚醚多元醇，搅拌，得到A组分；
取22份氨基封端聚醚，依次加入31.5份聚醚多元醇、5.0含硼硅氧烷改性二氧化硅、18份3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、22份4,4-双仲丁氨基二苯基甲烷、0.8份催化剂、0.3份抗氧剂、0.4份消泡剂，搅拌，每种物料的添加均需要搅拌12～16min；搅拌速率为3000rpm；静置20min，得到R组分；
聚醚多元醇为DL-2000；氨基封端聚醚为T-403；催化剂为二乙酸二丁基锡；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂XH-245；消泡剂为BYK-054；
取等体积A组分、R组分混合，得到聚脲涂料。
实施例3
(1)碳酸酯改性聚醚多元醇的制备：
取聚醚二元醇、碳酸二甲酯、甲醇钠，98℃回流反应75min；蒸馏反应40min；升温至170℃，蒸馏反应75min；降压至4.5kPa，反应75min；升温至185℃，继续反应75min；
降温至25℃，加入硅藻土搅拌15～30min，过滤；在230℃温度、10.2kPa压力条件下，减压蒸馏至无液体流出，冷却，得到碳酸酯改性聚醚多元醇；
聚醚二元醇、碳酸二甲酯的摩尔比为3.0:1；甲醇钠的摩尔量为碳酸二甲酯的0.05％；聚醚多元醇为DL-2000；硅藻土为反应体系质量的2.0％；
(2)含硼硅氧烷改性二氧化硅的制备：
2.1.取甲苯，加入纳米二氧化硅、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，超声分散12min，回流反应6.0h；以1300rpm的转速离心，取沉淀利用无水乙醇洗涤，干燥，得到偶联改性二氧化硅；N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的添加量为纳米二氧化硅质量的5％；
加入环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜，超声分散30min，升温至90℃，反应12h；加入N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，继续反应12h；利用冰乙醚沉淀、洗涤，真空干燥，得到有机改性二氧化硅；偶联改性二氧化硅、环碳酸酯封端聚醚的质量比为1:50；环碳酸酯封端聚醚、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:1.10；环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜的比例为1mmol/1mL；
2.2.在干燥的氮气气氛保护下，取苯硼酸溶于无水四氢呋喃，缓慢加入二甲基二氯硅烷，搅拌反应3.5h；减压抽滤，无水乙醇洗涤，干燥，得到含硼硅氧烷；苯硼酸、二甲基二氯硅烷、有机改性二氧化硅的摩尔比为1.0:10:1；苯硼酸、无水四氢呋喃的比例为1.0mmol/1mL；
加入有机改性二氧化硅，搅拌，反应4～8h，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅；
(3)聚脲涂料的制备：
取18份2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、20份4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、45份多亚甲基多苯基多异氰酸酯混合，加入30份碳酸酯改性聚醚多元醇，搅拌，得到A组分；
取25份氨基封端聚醚，依次加入32份聚醚多元醇、6.0含硼硅氧烷改性二氧化硅、20份3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、25份4,4-双仲丁氨基二苯基甲烷、1.0份催化剂、0.5份抗氧剂、0.5份消泡剂，搅拌，每种物料的添加均需要搅拌16min；搅拌速率为3000rpm；静置20min，得到R组分；
聚醚多元醇为DL-2000；氨基封端聚醚为T-403；催化剂为辛酸亚锡；抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂BHT；消泡剂为BYK-A-500；
取等体积A组分、R组分混合，得到聚脲涂料。
对比例1
与实施例1相比，对比例1将碳酸酯改性聚醚多元醇替换为聚醚二元醇DL-2000；
其他工艺步骤与实施例1相同，得到聚脲涂料。
对比例2
(2)改性二氧化硅的制备：
取甲苯，加入纳米二氧化硅、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，超声分散8min，回流反应4.5h；以1200rpm的转速离心，取沉淀利用无水乙醇洗涤，干燥，得到偶联改性二氧化硅；N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的添加量为纳米二氧化硅质量的5％；
加入环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜，超声分散15min，升温至70℃，反应9h；加入N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，继续反应9h；利用冰乙醚沉淀、洗涤，真空干燥，得到改性二氧化硅，替换含硼硅氧烷改性二氧化硅；偶联改性二氧化硅、环碳酸酯封端聚醚的质量比为1:30；环碳酸酯封端聚醚、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:1.05；环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜的比例为1mmol/1mL；
步骤(1)、(3)与实施例1相同，得到聚脲涂料。
对比例3
(2)含硼硅氧烷改性二氧化硅的制备：
2.1.取甲苯，加入纳米二氧化硅、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，超声分散8min，回流反应4.5h；以1200rpm的转速离心，取沉淀利用无水乙醇洗涤，干燥，得到偶联改性二氧化硅；N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的添加量为纳米二氧化硅质量的5％；
2.2.在干燥的氮气气氛保护下，取苯硼酸溶于无水四氢呋喃，缓慢加入二甲基二氯硅烷，搅拌反应2.7h；减压抽滤，无水乙醇洗涤，干燥，得到含硼硅氧烷；苯硼酸、二甲基二氯硅烷、偶联改性二氧化硅的摩尔比为0.5:6:1；苯硼酸、无水四氢呋喃的比例为0.8mmol/1mL；加入偶联改性二氧化硅，搅拌，反应4h，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅；
步骤(1)、(3)与实施例1相同，得到聚脲涂料。
对比例4
(2)含硼硅氧烷改性二氧化硅的制备：
2.1.取甲苯，加入纳米二氧化硅、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，超声分散8min，回流反应4.5h；以1200rpm的转速离心，取沉淀利用无水乙醇洗涤，干燥，得到偶联改性二氧化硅；N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的添加量为纳米二氧化硅质量的5％；
2.2.在干燥的氮气气氛保护下，取苯硼酸溶于无水四氢呋喃，缓慢加入三甲基氯硅烷，搅拌反应2.7h；减压抽滤，无水乙醇洗涤，干燥，得到含硼硅氧烷；苯硼酸、二甲基二氯硅烷、偶联改性二氧化硅的摩尔比为0.5:6:1；苯硼酸、无水四氢呋喃的比例为0.8mmol/1mL；加入偶联改性二氧化硅，搅拌，反应4h，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅；
步骤(1)、(3)与实施例1相同，得到聚脲涂料。
对比例5
(2)含硼硅氧烷改性二氧化硅的制备：
2.1.2.2.在干燥的氮气气氛保护下，取苯硼酸溶于无水四氢呋喃，缓慢加入三甲基氯硅烷，搅拌反应2.7h；减压抽滤，无水乙醇洗涤，干燥，得到含硼硅氧烷；苯硼酸、二甲基二氯硅烷的摩尔比为0.5:6；苯硼酸、无水四氢呋喃的比例为0.8mmol/1mL；
取甲苯，加入纳米二氧化硅、含硼硅氧烷，超声分散8min，回流反应4.5h；以1200rpm的转速离心，取沉淀利用无水乙醇洗涤，干燥，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅；含硼硅氧烷添加量为纳米二氧化硅质量的5％；
步骤(1)、(3)与实施例1相同，得到聚脲涂料。
对比例6
取甲苯，加入纳米二氧化硅、KH550，超声分散8min，回流反应4.5h；以1200rpm的转速离心，取沉淀利用无水乙醇洗涤，干燥，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅；KH550添加量为纳米二氧化硅质量的5％；
步骤(1)、(3)与实施例1相同，得到聚脲涂料。
对比例7
取甲苯，加入纳米二氧化硅、KH550，超声分散8min，回流反应4.5h；以1200rpm的转速离心，取沉淀利用无水乙醇洗涤，干燥，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅；KH550添加量为纳米二氧化硅质量的5％；
步骤(1)、(3)与对比例1相同，得到聚脲涂料。
上述步骤(3)中的物料分数均为重量分数。
实验
取实施例1-3、对比例1-7中得到的聚脲涂料，制得试样，分别对其性能进行检测并记录检测结果：
将得到聚脲涂料喷涂于不锈钢的表面，涂布工艺为：聚脲涂料温度65℃，喷涂压力为15MPa，所制涂层厚度为3mm；聚脲样片置于温度23℃、相对湿度50％环境下养护7d，得到试样。
Figure BDA0003581876020000111
Figure BDA0003581876020000121
根据上表中的数据，可以清楚得到以下结论：
实施例1-3中得到的聚脲涂料与对比例1-7得到的聚脲涂料形成对比，检测结果可知，
1、与对比例7相比，实施例1-3中得到的聚脲涂料所制涂层，具有更为突出的拉伸强度、撕裂强度、黏结强度数据，且防腐性能、防渗性能实验，涂层表现更好；这充分证明了本发明实现对聚脲涂料所制涂层强度、防腐、防渗性能的提高；
2、与实施例1相比，对比例1-6得到的聚脲涂料，其拉伸强度、撕裂强度、黏结强度数据变差，防腐性能、防渗性能实验，涂层表现较差，可知本发明对碳酸酯改性聚醚多元醇、含硼硅氧烷改性二氧化硅组分、工艺的设置及其相互作用，能够改善聚脲涂料所制涂层强度、防腐、防渗性能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程方法物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程方法物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改等同替换改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.非开挖管道内衬修复用聚脲涂料，其特征在于：包括等体积的A组分和R组分；所述A组分包括以下重量组分：12～18份2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、16～20份4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、40～45份多亚甲基多苯基多异氰酸酯、25～30份碳酸酯改性聚醚多元醇；
R组分包括以下重量组分：15～20份3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、20～25份氨基封端聚醚、20～25份4,4-双仲丁氨基二苯基甲烷、31～32份聚醚多元醇、4.0～6.0含硼硅氧烷改性二氧化硅、0.5～1.0份催化剂、0.1～0.5份抗氧剂、0.2～0.5份消泡剂。
2.根据权利要求1所述的非开挖管道内衬修复用聚脲涂料，其特征在于：所述聚醚多元醇为DL-2000；所述氨基封端聚醚为T-403。
3.根据权利要求1所述的非开挖管道内衬修复用聚脲涂料，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、二乙酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的非开挖管道内衬修复用聚脲涂料，其特征在于：所述抗氧剂为抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂XH-245、抗氧剂BHT中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的非开挖管道内衬修复用聚脲涂料，其特征在于：所述消泡剂为BYK-066N、BYK-054、BYK-A-500中的一种或多种。
6.非开挖管道内衬修复用聚脲涂料的制备方法，其特征在于：包括以下制备工艺：
(1)碳酸酯改性聚醚多元醇的制备：
取聚醚二元醇、碳酸二甲酯、甲醇钠，升温反应，得到碳酸酯改性聚醚多元醇。
(2)含硼硅氧烷改性二氧化硅的制备：
取纳米二氧化硅、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，在甲苯中反应，得到偶联改性二氧化硅；加入环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜，升温反应；加入N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，继续反应，得到有机改性二氧化硅；
在干燥的氮气气氛保护下，取苯硼酸的无水四氢呋喃溶液，加入二甲基二氯硅烷，搅拌反应；得到含硼硅氧烷；加入有机改性二氧化硅，搅拌反应，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅；
(3)聚脲涂料的制备：
取2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯混合，加入碳酸酯改性聚醚多元醇，搅拌，得到A组分；
取氨基封端聚醚，依次加入聚醚多元醇、含硼硅氧烷改性二氧化硅、3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷、4,4-双仲丁氨基二苯基甲烷、催化剂、抗氧剂、消泡剂，搅拌，得到R组分；
取A组分、R组分混合，得到聚脲涂料。
7.根据权利要求6所述的非开挖管道内衬修复用聚脲涂料的制备方法，其特征在于：所述(1)包括以下工艺：
取聚醚二元醇、碳酸二甲酯、甲醇钠，90～98℃回流反应50～75min；蒸馏反应25～40min；升温至155～170℃，蒸馏反应50～75min；降压至3.7～4.5kPa，反应50～75min；升温至180～185℃，继续反应50～75min；
降温，加入硅藻土搅拌15～30min，过滤；在210～230℃温度、9.8～10.2kPa压力条件下，减压蒸馏至无液体流出，冷却，得到碳酸酯改性聚醚多元醇。
8.根据权利要求7所述的非开挖管道内衬修复用聚脲涂料的制备方法，其特征在于：所述聚醚二元醇、碳酸二甲酯的摩尔比为(2.2～3.0):1；所述甲醇钠的摩尔量为碳酸二甲酯的0.03～0.05％。
9.根据权利要求6所述的非开挖管道内衬修复用聚脲涂料的制备方法，其特征在于：所述(2)包括以下工艺：
2.1.取甲苯，加入纳米二氧化硅、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，超声分散8～12min，回流反应4.5～6.0h；以1200～1300rpm的转速离心，取沉淀利用无水乙醇洗涤，干燥，得到偶联改性二氧化硅；
加入环碳酸酯封端聚醚、氘代二甲基亚砜，超声分散15～30min，升温至70～90℃，反应9～12h；加入N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，继续反应9～12h；利用冰乙醚沉淀、洗涤，真空干燥，得到有机改性二氧化硅；
2.2.在干燥的氮气气氛保护下，取苯硼酸溶于无水四氢呋喃，缓慢加入二甲基二氯硅烷，搅拌反应2.7～3.5h；减压抽滤，无水乙醇洗涤，干燥，得到含硼硅氧烷；
加入有机改性二氧化硅，搅拌，反应4～8h，得到含硼硅氧烷改性二氧化硅。
10.根据权利要求9所述的非开挖管道内衬修复用聚脲涂料的制备方法，其特征在于：所述2.1.中偶联改性二氧化硅、环碳酸酯封端聚醚的质量比为1:(30～50)；环碳酸酯封端聚醚、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷的摩尔比为1:(1.05～1.10)；
所述2.2.中苯硼酸、二甲基二氯硅烷、有机改性二氧化硅的摩尔比为(0.5～1.0):(6～10):1。
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