CN114854291A - 一种短期防护型聚氨酯脲涂料及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种短期防护型聚氨酯脲涂料及其制备方法。该短期防护型聚氨酯脲涂料包括A组分和B组分，其中A组分包括异氰酸酯、聚醚多元醇和催化剂，B组分包括氨基扩链剂、聚醚多元醇、增塑剂、催化剂和消泡剂。本发明提供的短期防护型聚氨酯脲涂料可以在‑20℃的环境中固化，拓宽了短期防护型聚氨酯脲涂料的使用环境；并且形成的涂膜强度和弹性平衡，能在基材表面发挥缓冲保护作用，避免基材受损；涂膜与基材的粘结性适中，剥离时可以大面积整片的剥离且不破损，具有很好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种短期防护型聚氨酯脲涂料及其制备和使用方法。
背景技术
大型设备、设施的制造或建设周期较长，模块化后组装前常常需要对金属、设备表面进行临时保护，以防止基材生锈或污染，影响整体组装后的效果。施工时还需要对保护的涂层进行剥离，因此需要大量的可剥离涂料。
常见的可剥离涂料多为水性涂料，水性涂料最低施工温度5℃以上，最高湿度75％，不能低温固化，不能一次性厚涂，作业环境的温湿度和保护质量都存在一定的局限性；而可厚涂、低温固化的聚氨酯涂料类溶剂含量较高，存在安全风险；可厚涂、低温固化的聚脲涂料类存在固化时间仅为几秒，并且成膜均匀性差，不易机械化剥离，因此研发一种可适应低温固化，可厚涂，可剥离的涂料具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中的涂料无法兼具低温固化性能和可剥离性能的技术问题，本发明提供一种短期防护型聚氨酯脲涂料，该涂料可以在-20℃的环境中快速固化，并且涂膜弹性、韧性和强度比较均衡，涂覆在基材表面后能起到缓冲作用，保护基材避免基材受损，同时与基材的粘结性适中，可以大面积整片的剥离且不破损，能达到对基材短期保护的目的，具有广阔的应用前景。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种短期防护型聚氨酯脲涂料，该涂料包括A组分和B组分，其中A组分由质量百分含量如下所示的原料制成：异氰酸酯49.95％～54.95％、聚醚多元醇45％～50％和催化剂0.05％～0.1％，其中A组分中异氰酸酯基的质量百分含量为12％～17％；B组分中各原料的质量百分含量为：氨基扩链剂13％～20％、聚醚多元醇70％～80％、增塑剂3％～8％、催化剂0.1％～1％和消泡剂0.5～1％。
相对于现有技术，本发明提供的短期防护型聚氨酯脲涂料A组分中的异氰酸酯和聚醚二元醇可以在催化剂的催化下发生聚合反应，生成异氰酸酯基封端的预聚体，B组分中的氨基扩链剂能提供大量的氨基，聚醚多元醇可以提供大量的羟基，当A组分与B组分接触后，A组分中的异氰酸酯基能与B组分中的氨基快速反应生成脲基，A组分中的异氰酸酯基能与B组分中的羟基快速反应生成氨酯基，从而使最终得到的涂料可以兼具聚脲类涂料和聚氨酯类涂料的特殊性能，在30秒内迅速凝胶，极大地减少了涂料在基层的浸入，使涂料与基层的机械镶嵌减少，降低了涂膜与基料的粘结力，提高了涂膜的剥离性能，消泡剂的加入还能减弱涂膜的表面张力，降低涂膜的表面能，从而削弱涂膜与基层的粘结力，最终达到可剥离的技术效果。
A组分中12％～17％的异氰酸酯基含量，既能赋予A组分较高的反应活性，将短期防护型聚氨酯脲涂料的固化温度降低至-20℃左右，又能平衡涂膜的强度和弹性，在拓宽了短期防护型聚氨酯脲涂料的使用环境的同时还使涂膜在基材表面能发挥出缓冲保护作用，避免基材受损，并与基材的粘结性适中，涂膜剥离时可以大面积整片的剥离且不破损，具有很好的应用前景。
优选地，短期防护型聚氨酯脲涂料中A组分和B组分的质量比为1～1.2：1。
优选地，B组分中的消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂。
聚醚改性有机硅类消泡剂更契合本方案中的原料，在该涂料中与其他原料的相容性更好，也更有助于其发挥反应活性，并且成膜后不易析出，使涂膜质量更加优异。
优选地，A组分和B组分中的聚醚多元醇为聚醚二元醇，其中A组分中的聚醚二元醇为平均分子量2000的聚醚二元醇或平均分子量1000的聚醚二元醇；B组分中的聚醚二元醇为平均分子量1000的聚醚二元醇。
相对于其他的聚醚多元醇，聚醚二元醇能使组分A所制得的异氰酸酯基封端的预聚体粘度更低，更利于涂料的喷涂。平均分子量为1000和2000的聚醚二元醇更有助于对A组分中的异氰酸酯基含量进行控制，将A组分中的异氰酸酯基含量控制在12％～17％之间，从而保证涂料的低温固化性能、涂膜的力学性能和可剥离性能。
优选地，A组分和B组分中的催化剂为有机铋、有机锡和有机锌催化剂中的至少一种。
优选地，增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或氯代甲酯；氨基拓链剂为二乙基甲苯二胺；异氰酸酯为MDI。
本发明实施例还提供上述短期防护型聚氨酯脲涂料的制备方法，该短期防护型聚氨酯脲涂料中A组分和B组分单独制备；
其中A组分的制备方法为：按配方量称取A组分中的各原料，将聚醚多元醇和异氰酸酯混合后搅拌并升温至80～85℃，保温反应2～3h后加入催化剂，继续在80～85℃的条件下保温反应0.5～1h，即得A组分；
所述B组分的制备方法为：按配方量称取B组分中各原料，将二乙基甲苯二胺、聚醚多元醇，增塑剂，催化剂和消泡剂依次加入反应器后搅拌，混合均匀后即得B组分。
相对于现有技术，本发明提供的短期防护型聚氨酯脲涂料的制备方法，工艺简单，操作方面，绿色环保，分步骤制得的组分A和组分B进行分装，易储存，在施工过程中只需简单混合即可制得短期防护型聚氨酯脲涂料，并且所制得的短期防护型聚氨酯脲涂料性能优良，具有广阔的应用前景。
本发明实施例还提供上述短期防护型聚氨酯脲涂料或上述短期防护型聚氨酯脲涂料的制备方法制备得到的短期防护型聚氨酯脲涂料的使用方法：
所述A组分与所述B组分混合均匀后，通过喷涂设备喷出至同一成膜区域。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。
以下实施例中，平均分子量2000的聚醚二元醇为山东蓝星东大化工的DL-2000D，平均分子量1000的聚醚二元醇为山东蓝星东大化工的DL-1000D；B组分所用催化剂为复合有机铋锌催化剂，具体选用广州优润公司的BX-EM14；所用消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂，其中实施例1～3具体选用瓦克化学的DEHESIVE955；实施例4～5具体选用山东大易化工的DY-ET3667。
实施例1
本实施例提供一种短期防护型聚氨酯脲涂料，该短期防护型聚氨酯脲涂料由质量比为1.1：1的A组分和B组分组成，其中A组分由质量百分含量如下所示的原料制成：49.97％异氰酸酯MDI、49.98％平均分子量1000的聚醚二元醇和0.05％催化剂二月桂酸二丁基锡；
B组分包括如下质量百分含量的原料：13％氨基扩链剂二乙基甲苯二胺、79％平均分子量1000的聚醚二元醇、8％增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、0.5％催化剂和0.5％消泡剂。
该短期防护型聚氨酯脲涂料中A组分和B组分单独制备，其中A组分的制备方法为：
按配方量称取A组分中各原料，将聚醚二元醇和异氰酸酯混合后搅拌并升温至80℃，保温反应2.5h后加入催化剂，继续在80℃的条件下保温反应0.5h，即得A组分，经检测，A组分中异氰酸酯基的质量百分含量为15％；
B组分的制备方法为：按配方量称取B组分中各原料，将二乙基甲苯二胺、聚醚二元醇，增塑剂，催化剂和消泡剂混合后搅拌均匀，即得所述B组分。
A组分和B组分混合均匀后即可通过喷涂设备喷出至同一成膜区域。
实施例2
本实施例提供一种短期防护型聚氨酯脲涂料，该短期防护型聚氨酯脲涂料由质量比为1：1的A组分和B组分组成，其中A组分由质量百分含量如下所示的原料制成：54.5％异氰酸酯MDI、45.45％平均分子量1000的聚醚二元醇和0.05％催化剂二月桂酸二丁基锡；
B组分包括如下质量百分含量的原料：18％氨基扩链剂二乙基甲苯二胺、74％平均分子量1000的聚醚二元醇、8％增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、0.5％催化剂和0.5％消泡剂。
该短期防护型聚氨酯脲涂料中A组分和B组分单独制备，其中A组分的制备方法为：
按配方量称取A组分中各原料，将聚醚二元醇和异氰酸酯混合后搅拌并升温至85℃，保温反应2h后加入催化剂，继续在85℃的条件下保温反应0.5h，即得A组分，其中A组分中异氰酸酯基的质量百分含量为12％；
B组分的制备方法为：按配方量称取B组分中各原料，将二乙基甲苯二胺、聚醚二元醇，增塑剂，催化剂和消泡剂混合后搅拌均匀，即得所述B组分。
A组分和B组分混合均匀后即可通过喷涂设备喷出至同一成膜区域。
实施例3
本实施例提供一种短期防护型聚氨酯脲涂料，该短期防护型聚氨酯脲涂料由质量比为1.2：1的A组分和B组分组成，其中A组分由质量百分含量如下所示的原料制成：49.95％异氰酸酯MDI、50％平均分子量2000的聚醚二元醇和0.05％催化剂二月桂酸二丁基锡；
B组分包括如下质量百分含量的原料：18％氨基扩链剂二乙基甲苯二胺，74％平均分子量1000的聚醚二元醇、8％增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、0.5％催化剂和0.5％消泡剂。
该短期防护型聚氨酯脲涂料中A组分和B组分单独制备，其中A组分的制备方法为：
按配方量称取A组分中各原料，将聚醚二元醇和异氰酸酯混合后搅拌并升温至80℃，保温反应2.5h后加入催化剂，继续在80℃的条件下保温反应0.5h，即得A组分，其中A组分中异氰酸酯基的质量百分含量为17％；
B组分的制备方法为：按配方量称取B组分中各原料，将二乙基甲苯二胺、聚醚二元醇，增塑剂，催化剂和消泡剂混合后搅拌均匀，即得所述B组分。
A组分和B组分混合均匀后即可通过喷涂设备喷出至同一成膜区域。
实施例4
本实施例提供一种短期防护型聚氨酯脲涂料，该短期防护型聚氨酯脲涂料由质量比为1.1：1的A组分和B组分组成，其中A组分由质量百分含量如下所示的原料制成：50％异氰酸酯MDI、49.95％平均分子量2000的聚醚二元醇和0.05％催化剂二月桂酸二丁基锡；
B组分包括如下质量百分含量的原料：18％氨基扩链剂二乙基甲苯二胺、74％平均分子量1000的聚醚二元醇、8％增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、0.5％催化剂和0.5％消泡剂。
该短期防护型聚氨酯脲涂料中A组分和B组分单独制备，其中A组分的制备方法为：
按配方量称取A组分中各原料，将聚醚二元醇和异氰酸酯混合后搅拌并升温至80℃，保温反应2.5h后加入催化剂，继续在80℃的条件下保温反应0.5h，即得A组分，其中A组分中异氰酸酯基的质量百分含量为14％；
B组分的制备方法为：按配方量称取B组分中各原料，将二乙基甲苯二胺、聚醚二元醇，增塑剂，催化剂和消泡剂混合后搅拌均匀，即得所述B组分。
A组分和B组分混合均匀后即可通过喷涂设备喷出至同一成膜区域。
实施例5
本实施例提供一种短期防护型聚氨酯脲涂料，该短期防护型聚氨酯脲涂料由A组分和B组分组成，其中A组分由质量百分含量如下所示的原料制成：49.95％异氰酸酯MDI、50％平均分子量2000的聚醚二元醇和0.05％催化剂二月桂酸二丁基锡；
B组分包括如下质量百分含量的原料：18％氨基扩链剂二乙基甲苯二胺、79％平均分子量1000的聚醚二元醇、3％增塑剂邻苯二甲酸二辛酯、0.5％催化剂和0.5％消泡剂。
该短期防护型聚氨酯脲涂料中A组分和B组分单独制备，其中A组分的制备方法为：
按配方量称取A组分中各原料，将聚醚二元醇和异氰酸酯混合后搅拌并升温至85℃，保温反应2.5h后加入催化剂，继续在85℃的条件下保温反应0.5h，即得A组分，其中A组分中异氰酸酯基的质量百分含量为16％；
B组分的制备方法为：按配方量称取B组分中各原料，将二乙基甲苯二胺、聚醚二元醇，增塑剂，催化剂和消泡剂混合后搅拌均匀，即得所述B组分。
A组分和B组分混合均匀后即可通过喷涂设备喷出至同一成膜区域。
对比例1
本对比例提供一种短期防护型聚氨酯脲涂料，该涂料与实施例1相比，除B组分中不含有消泡剂外，其余组分和制备工艺与实施例1保持一致。
对比例2
本对比例提供一种短期防护型聚氨酯脲涂料，该涂料与实施例1相比，除B组分中的消泡剂采用等量德谦3200消泡剂(非聚醚改性有机硅类消泡剂)替代外，其余组分和制备工艺与实施例1保持一致。
检测例
将各实施例和对比例所制得的短期防护型聚氨酯脲涂料分别按照GB/T23446-2009中的标准进行相关性能测试，具体测试结果如下表1所示；
对实施例和对比例所制得的短期防护型聚氨酯脲涂料的可剥离性能进行检测，其测试方案为：
(1)选取满足JC/T412.1-2018中NAF H v级水泥板，尺寸为300*45*4mm，确保水泥板表面干净无浮土、油渍后，将混合均匀的涂料均匀涂覆在水泥板上，一次涂膜400-900μm，在25±2℃环境中养护7天；用刀片裁去水泥板边缘2-3mm涂膜，在涂膜上均匀涂覆一层硅油备用。
(2)使用微机控万能实验机，并使用相应夹具，实验机上夹具固定水泥板，下夹具固定涂膜，设置剥离速度为200mm/min。测量涂膜宽度并输入，开始剥离，得到剥离力曲线。
(3)读取结果：剥离力曲线前端为上升趋势，末端为下降趋势，取中段大于100mm的平稳曲线，读取平均剥离强度。
将水泥板分别替换为马口铁板和PVC基板，重复(1)～(3)，测试涂料在不同基材的平均剥离强度。
根据测得的平均剥离强度判断涂料在不同基材的剥离难易程度结果如表2所示，其中判断标准为：平均剥离强度≤0.1KN/m为极易，平均剥离强度在0.1～0.3KN/m之间为易，平均剥离强度在0.3～0.5KN/m之间为一般，平均剥离强度≥0.5KM/m为难。
表1
表2
由上表中的数据可知，本发明制备的短期防护型聚氨酯脲涂料VOC含量低，干燥时间短，涂膜具有较高强度和弹性，在较薄涂膜时，也拥有较好的可剥离性，单位面积用料较少，性价比高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种短期防护型聚氨酯脲涂料，其特征在于，所述短期防护型聚氨酯脲涂料包括A组分和B组分，其中所述A组分由质量百分含量如下所示的原料制成：异氰酸酯49.95％～54.95％、聚醚多元醇45％～50％和催化剂0.05％～0.1％，其中所述A组分中异氰酸酯基的质量百分含量为12％～17％；所述B组分中各原料的质量百分含量为：氨基扩链剂13％～20％、聚醚多元醇70％～80％、增塑剂3％～8％、催化剂0.1％～1％和消泡剂0.5％～1％。
2.根据权利要求1所述的短期防护型聚氨酯脲涂料，其特征在于，短期防护型聚氨酯脲涂料中A组分和B组分的质量比为1～1.2：1。
3.根据权利要求1所述的短期防护型聚氨酯脲涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂。
4.根据权利要求1所述的短期防护型聚氨酯脲涂料，其特征在于，所述A组分和B组分中的聚醚多元醇为聚醚二元醇。
5.根据权利要求4所述的短期防护型聚氨酯脲涂料，其特征在于，所述A组分中聚醚二元醇为平均分子量2000的聚醚二元醇或平均分子量1000的聚醚二元醇。
6.根据权利要求4所述的短期防护型聚氨酯脲涂料，其特征在于，所述B组分中的聚醚二元醇为平均分子量1000的聚醚二元醇。
7.根据权利要求1所述的短期防护型聚氨酯脲涂料，其特征在于，所述A组分和B组分中的催化剂为有机铋，有机锡和有机锌催化剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的短期防护型聚氨酯脲涂料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯或氯代甲酯；和/或
所述氨基拓链剂为二乙基甲苯二胺；和/或
所述异氰酸酯为MDI。
9.权利要求1～8任一项所述的短期防护型聚氨酯脲涂料的制备方法，其特征在于，A组分和B组分单独制备；
其中所述A组分的制备方法为：按配方量称取A组分中各原料，将聚醚多元醇和异氰酸酯混合后搅拌并升温至80～85℃，保温反应2～3h后加入催化剂，继续在80～85℃的条件下保温反应0.5～1h，即得所述A组分；
所述B组分的制备方法为：按配方量称取B组分中各原料，将二乙基甲苯二胺、聚醚多元醇，增塑剂，催化剂和消泡剂依次加入反应器后，搅拌均匀，即得所述B组分。
10.权利要求1～8任一项所述的短期防护型聚氨酯脲涂料或权利要求9所述的短期防护型聚氨酯脲涂料的制备方法制备得到的短期防护型聚氨酯脲涂料的使用方法，其特征在于：
所述A组分与所述B组分混合均匀后，通过喷涂设备喷出至同一成膜区域。
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