CN116082947B - 一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料及其制备方法与应用，喷涂涂料包括独立存储在两个气雾罐中的Ⅰ组分和Ⅱ组分，Ⅰ组分具体包括：聚醚20‑30份、硅油0.5‑2份、催化剂0.1‑0.2份、氯含量10％‑25％的氯化石蜡25‑40份、异氰酸酯40‑60份、二甲醚8‑15份、液化气载体Ⅰ8‑15份；Ⅱ组分包括液化气载体Ⅱ8‑19份、催化剂水溶液30‑70份；低粘度聚氨酯速干喷涂涂料的制备方法，包括制备氯含量10％‑25％的氯化石蜡、制备Ⅰ组分、制备Ⅱ组分的步骤。本发明提供的低粘度聚氨酯速干喷涂涂料具有粘度低、固化速度快、制备及使用方法简单、操作方便的优点。

Description

一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及聚氨酯喷涂材料技术领域，更具体涉及一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料。
背景技术
聚氨酯填泡沫缝剂是一种常用的、遇湿固化的单组份发泡胶，要求其粘度较高，现有技术可达到200-800mpa.s；而聚氨酯喷涂材料一般应用于外墙保温、屋顶隔热层喷涂、冷库内墙保温等场景，需要制备出低粘度的聚氨酯喷涂材料。
传统聚氨酯喷涂材料包括两个组分，即组合白料(主要原来有聚醚多元醇、硅油、催化剂)，黑料(异氰酸酯)。制备和使用聚氨酯喷涂材料时，需要两个组分经大型双组分喷涂机供料，通过高压气泵产生压缩空气，在双组分喷涂枪混合后喷出到目标墙面上，完成喷涂。由于操作复杂且需要专用大型器材，由于经济性较差，因此无法适用于一些小面积场所；特别是在一些狭小的环境，更无法使用。
为实现小面积场景的喷涂要求，单组分聚氨酯泡沫喷涂胶应用而生；但是使用单组分聚氨酯泡沫喷涂胶，存在固化时间长，泡孔差的缺点；并且由于全部固化时间一般在2小时以上，表干时间在15分钟左右，导致物体表面会出现塌泡或者流淌，使得保温效果差、表面厚度不够、泡沫密度差、厚度不均匀等问题发生。
另外，现有的单组分聚氨酯泡沫喷涂胶，其主要原料为聚醚多元醇和异氰酸酯，两者在预聚时产生的粘度很高，可达到200mpa.s以上，会导致喷涂面积减少，无法分散喷涂，泡沫由于过重集聚下滑；目前解决此问题的方式主要有两种：一是增加异氰酸酯的用量，但使过多量的异氰酸酯未反应，会导致喷涂层不耐低温，喷涂层发脆、粉化，而且对环境不友好，过多使用异氰酸酯还会使成本直线上升；二是通过添加磷系或酯系增塑剂用来降低反应粘度，但磷系或者酯系增塑剂分子量过大会导致表面涂层的尺寸稳定性差，当在夏季高温季节喷涂固化后喷涂层表面积有很大的回缩，严重影响涂层质量。因此，开发一种能够适应于狭小面积喷涂、且能够缩短固化时间、保证喷涂质量的涂料是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：提供一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料，能够适应于狭小面积喷涂，并能够大大缩短聚氨酯速干喷涂涂料的固化时间，提高喷涂层质量。
一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料，包括独立存储在两个气雾罐中的Ⅰ组分和Ⅱ组分，所述Ⅰ组分为聚氨酯喷涂气雾胶，Ⅱ组分为气雾催化剂；
所述Ⅰ组分包括以下重量份数的组分：聚醚20-30份、硅油0.5-2份、催化剂0.1-0.2份、氯含量10％-25％的氯化石蜡25-40份、异氰酸酯40-60份、二甲醚8-15份、液化气载体Ⅰ8-15份；
所述Ⅱ组分包括液化气载体Ⅱ8-19份、催化剂水溶液30-70份；
所述Ⅱ组分和Ⅰ组分按1-13:15-195配比喷涂后形成保温涂层。
进一步的，所述聚醚为聚醚310、聚醚305、聚醚307、聚醚210、聚醚220、聚醚S320、聚酯中的至少两种。
进一步的，Ⅰ组分中所述的催化剂为吗啉。
进一步的，Ⅱ组分的催化剂水溶液为胺类催化剂水溶液。
进一步的，Ⅰ组分中的液化气载体Ⅰ为丙烷或丁烷中的一种，Ⅱ组分中的液化气载体Ⅱ为二甲醚、丙烷、丁烷中的至少一种。
本发明还提供了一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
A1、制备氯含量10％-25％的氯化石蜡；
A2、将聚醚、硅油、催化剂、氯含量10％-25％的氯化石蜡、异氰酸酯、二甲醚按比例均匀混合，制得Ⅰ组分溶液；
A3、将步骤A2制得的Ⅰ组分溶液装入气雾罐中，在气雾罐口安装阀门后，再按比例向气雾罐内充入二甲醚和液化气载体Ⅰ，使气雾罐内压强为0.4～0.8Mpa，制得Ⅰ组分；
A4、将催化剂水溶液装入另一个气雾罐中，在气雾罐口安装阀门后，再按比例向气雾罐内充入液化气载体Ⅱ，使气雾罐内压强为0.4～0.8Mpa，制得Ⅱ组分。
进一步的，所述步骤A1中氯含量10％-25％的氯化石蜡的制备方法具体为：
A11、向反应釜中加入C14—C16液蜡；
A12、向反应釜中通入氯气，控制氯气的流量为34-38Nm3/h，并控制反应的温度35-65℃；
A13、反应20小时后，检测氯化石蜡的密度，然后进行吹脱氯化氢气；
A14、检测酸值小于0.15mgKOH/g后，然后加入复合热稳定剂，搅拌均匀后制成50℃粘度为5-20mpa.s的中链氯化石蜡；
A15、向反应釜中加入C18-C22液蜡；
A16、向反应釜中通入氯气，控制氯气的流量为34-38Nm3/h，并控制反应的温度55-95℃；
A17、反应30小时后，检测氯化石蜡的密度，然后进行吹脱氯化氢气；
A18、检测酸值小于0.15mgKOH/g，然后加入复合热稳定剂，搅拌均匀后制成50℃粘度为20-70mpa.s长链氯化石蜡。
A19、将30％—50％的中链氯化石蜡和50％—70％的长链氯化石蜡混合后制得低含氯量氯化石蜡，其含氯量为10％—25％，50℃时粘度为10-50mpa.s。
一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料的应用，具体包括以下步骤：
S1、将装有Ⅰ组分的气雾罐和装有Ⅱ组分的气雾罐分别安装在双头喷枪的进料口上；
S2、调节Ⅱ组分和Ⅰ组分按1-13:15-195的比例进行供料；
S3、将Ⅰ组分和Ⅱ组分按照比例同时打出到目标位置，打出厚度为10mm厚。
进一步的，所述双头喷枪为上下并列设置的胶枪，且胶枪的混合头外部设置有扇形喷涂器。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明通过先制备低氯含量的氯化石蜡，再将含有这种低粘度的氯化石蜡的Ⅰ组分与Ⅱ组分混合制备出低粘度聚氨酯速干喷涂涂料，其制备、应用方法简单，操作方便。
本发明提供的一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料，在保证符合国家检验标准的前提下，固化速度更快，喷涂面积更大。由于本发明使用了10％-25％氯含量的氯化石蜡，其分子量低，而且粘度比任何磷系或者酯系的增塑剂都要低，所以降低反应粘度显著，在降低异氰酸酯用量的同时又保证了尺寸稳定性；如此低含氯量的氯化石蜡首次应用在喷涂聚氨酯上，大大降低了聚醚多元醇和异氰酸酯预聚时产生的高粘度的副作用，避免了由于泡沫过重集聚而出现下滑的问题发生；并且用此种低含氯量的氯化石蜡所生产的聚氨酯喷涂产品成本较低，经济效益非常好。
附图说明
图1为本发明中扇面喷涂器的结构示意图；
其中：1、连接筒，2、喷涂嘴，3、连接板，4、喷涂口。
具体实施方式
一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料，包括独立存储在两个气雾罐中的Ⅰ组分和Ⅱ组分，Ⅰ组分为聚氨酯喷涂气雾胶，Ⅱ组分为气雾催化剂。
Ⅰ组分包括以下重量份数的组分：聚醚20-30份、硅油0.5-2份、催化剂0.1-0.2份、氯含量10％-25％的氯化石蜡25-40份、异氰酸酯40-60份、二甲醚8-15份、液化气载体Ⅰ8-15份；聚醚为聚醚310、聚醚305、聚醚307、聚醚210、聚醚220、聚醚S320、聚酯中的至少两种。其中，催化剂为吗啉，液化气载体Ⅰ为丙烷或丁烷中的一种。
Ⅱ组分包括液化气载体Ⅱ8-19份、催化剂水溶液30-70份。其中，催化剂水溶液为胺类催化剂水溶液，液化气载体Ⅱ为二甲醚、丙烷、丁烷中的至少一种。
一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
A1、制备氯含量10％-25％的氯化石蜡；
氯含量10％-25％的氯化石蜡以30％—50％的C14—C16液蜡和50％—70％的C18-C22液蜡为主要原料制成。氯含量10％-25％的低含氯量氯化石蜡的制备方法具体为：
A11、向反应釜中加入C14—C16液蜡；
A12、向反应釜中通入氯气，控制氯气的流量为34-38Nm3/h，并控制反应的温度35-65℃；
A13、反应20小时后，检测氯化石蜡的密度，然后进行吹脱氯化氢气；
A14、检测酸值小于0.15mgKOH/g后，然后加入复合热稳定剂，搅拌均匀后制成50℃粘度为5-20mpa.s的中链氯化石蜡；
A15、向反应釜中加入C18-C22液蜡；
A16、向反应釜中通入氯气，控制氯气的流量为34-38Nm3/h，并控制反应的温度55-95℃；
A17、反应30小时后，检测氯化石蜡的密度，然后进行吹脱氯化氢气；
A18、检测酸值小于0.15mgKOH/g，然后加入复合热稳定剂，搅拌均匀后制成50℃粘度为20-70mpa.s长链氯化石蜡。
A19、将30％—50％的中链氯化石蜡和50％—70％的长链氯化石蜡混合后制得低含氯量氯化石蜡，其含氯量为10％-25％，50℃时粘度为10-50mpa.s，制成氯含量10％-25％的氯化石蜡。
中链氯化石蜡和长链氯化石蜡的比例可根据喷涂配方的需要、使用条件和季节性质的不同，进行不同比例的配置使用。30％—50％的中链氯化石蜡的粘度为5-20mpa.s，50％—70％的长链氯化石蜡的粘度为20-70mpa.s，因为粘度对喷涂的的雾化效果有决定性影响，而氯含量又是对喷涂胶所喷面积是有影响的，即氯含量越高比重也就越高，喷涂物料相对密度也就越高，喷涂方数也就越少，所以使用两种专用的液蜡就可以调整一年四季不同温度下喷涂效果。
A2、将聚醚、硅油、催化剂、氯含量10％-25％的氯化石蜡、异氰酸酯、二甲醚按比例均匀混合，制得Ⅰ组分溶液。
A3、将步骤A2制得的Ⅰ组分溶液装入气雾罐中，在气雾罐口安装阀门后，再按比例向气雾罐内充入二甲醚和液化气载体Ⅰ，使气雾罐内压强为0.4～0.8Mpa，制得Ⅰ组分。
A4、将催化剂水溶液装入另一个气雾罐中，在气雾罐口安装阀门后，再按比例向气雾罐内充入液化气载体Ⅱ，使气雾罐内压强为0.4～0.8Mpa，制得Ⅱ组分。
本发明提供的一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料的应用，结合图1所示，是指Ⅰ组分外混Ⅱ组分的应用方式使单组份喷涂聚氨酯达到快干的效果，具体包括以下步骤：
S1、将装Ⅰ组分的气雾罐和装Ⅱ组分的气雾罐分别安装在双头喷枪的进料口上。
双头喷枪是本申请人在前专利申请CN202220734847.2双组份聚氨酯胶粘剂喷涂专用胶枪，双头喷枪为上下并列设置的胶枪，且胶枪的混合头外部设置有扇形喷涂器。扇面喷涂器的结构如图1所示，包括同轴设置的连接筒1、喷涂嘴2、连接板3。连接板3呈椭圆形，连接板3套设在连接筒1上，以便于将扇形喷涂器安装在胶枪的混合头部。连接筒1呈圆柱型且其一端的内壁上设置螺纹，以将连接筒1与混合头部连接。连接筒1连通呈圆锥型的喷涂嘴2，喷涂嘴2的尖端部上下对称设置有半弧形压头，两半弧形压头之间形成扇形喷射通道4；这种扁平扇形的喷射通道，代替原有的圆形喷涂口，使得喷涂面积范围更大，喷涂的均匀性更好，使用过程中更加省力、便捷。
S2、调节Ⅱ组分和Ⅰ组分按1-13:15-195的比例进行供料。
S3、将Ⅰ组分和Ⅱ组分按照比例同时打出到目标位置，打出厚度为10mm厚。
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1：
一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料，包括Ⅰ组分和Ⅱ组分。
Ⅰ组分具体包括：聚醚310和聚醚30520份、硅油0.5份、吗啉0.1份、氯含量10％-25％的氯化石蜡40份、异氰酸酯40份、二甲醚8份、丁烷15份。
Ⅱ组分包括丙烷19份、胺类催化剂水溶液30份。
实施例2：
一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料，包括Ⅰ组分和Ⅱ组分。
Ⅰ组分具体包括：醚307和聚醚21030份、硅油2份、吗啉0.2份、氯含量10％-25％的氯化石蜡25份、异氰酸酯60份、二甲醚11份、丙烷8份。
Ⅱ组分包括丁烷8份、胺类催化剂水溶液70份。
实施例3：
一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料，包括Ⅰ组分和Ⅱ组分。
Ⅰ组分具体包括：聚醚305和聚醚30725份、硅油1.5份、吗啉0.15份、氯含量10％-25％的氯化石蜡31份、异氰酸酯45份、二甲醚15份、二甲醚11份。
Ⅱ组分包括二甲醚17份、胺类催化剂水溶液50份。
将上述三个实施例的一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料分别由以下方法制成：
A1、制备氯含量10％-25％的氯化石蜡；
A11、向反应釜中加入C14—C16液蜡；
A12、向反应釜中通入氯气，控制氯气的流量为34-38Nm3/h，并控制反应的温度35-65℃；
A13、反应20小时后，检测氯化石蜡的密度，然后进行吹脱氯化氢气；
A14、检测酸值小于0.15mgKOH/g后，然后加入复合热稳定剂，搅拌均匀后制成50℃粘度为5-20mpa.s的中链氯化石蜡；
A15、向反应釜中加入C18-C22液蜡；
A16、向反应釜中通入氯气，控制氯气的流量为34-38Nm3/h，并控制反应的温度55-95℃；
A17、反应30小时后，检测氯化石蜡的密度，然后进行吹脱氯化氢气；
A18、检测酸值小于0.15mgKOH/g，然后加入复合热稳定剂，搅拌均匀后制成50℃粘度为20-70mpa.s长链氯化石蜡。
A19、将30％—50％的中链氯化石蜡和50％—70％的长链氯化石蜡混合后制得低含氯量氯化石蜡，其含氯量为10％-25％，50℃时粘度为10-50mpa.s。
A2、将聚醚、硅油、催化剂、氯含量10％-25％的氯化石蜡、异氰酸酯、二甲醚按比例均匀混合，制得Ⅰ组分溶液。
A3、将步骤A2制得的Ⅰ组分溶液装入气雾罐中，在气雾罐口安装阀门后，再按比例向气雾罐内充入二甲醚和液化气载体Ⅰ，使气雾罐内压强为0.4Mpa，制得Ⅰ组分。
A4、将催化剂水溶液装入另一个气雾罐中，在气雾罐口安装阀门后，再按比例向气雾罐内充入液化气载体Ⅱ，使气雾罐内压强为0.8Mpa，制得Ⅱ组分。
制成的一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料的应用方法，如下：
S1、将装Ⅰ组分的气雾罐和装Ⅱ组分的气雾罐分别安装在双头喷枪的进料口上；双头喷枪为上下并列设置的胶枪，且胶枪的喷头内设置有混合头。胶枪的喷头连接扇面喷涂器，使喷出的喷涂的面呈扇形。
S2、调节Ⅱ组分和Ⅰ组分，实施例1、2、3分别按1:15、8:110、10:195的比例进行供料。
S3、分别将Ⅰ组分和Ⅱ组分按照比例同时打出到目标位置，打出厚度为10mm厚。
将同样剂量的实施例1-3制备的一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料以及传统单组分聚氨酯泡沫对同一环境内的墙面进行喷涂实验，涂层厚度均为10mm±1mm，喷涂后的面积测量结果如下：
实施例1 实施例2 实施例3 对比例
面积m2 32 30.5 30 22
将实施例1-3喷涂后的涂层以及传统单组分聚氨酯泡沫胶喷涂后的涂层，分别按照《聚氨酯保温材料检测标准GB/T 2019-2006/ISO 8873:1987》进行检验，检验报告如下：
根据检验结果可知，本申请制备的聚氨酯速干喷涂涂料，均能够满足国家标准的要求；解决了双组分聚氨酯喷涂材料需要使用大型器材、不适合狭小空间使用，单组分聚氨酯喷涂材料固化时间过程、导致厚度不均匀的问题；且固化时间大幅缩短，喷涂面积大幅提高。
本申请中使用了10％-25％氯含量的氯化石蜡，如此低含氯量的氯化石蜡是首次应用在喷涂聚氨酯上，其作用是降低聚醚多元醇和异氰酸酯预聚时产生的：粘度无法降低、导致喷涂面积减少、无法分散喷涂、泡沫由于过重集聚下滑的副作用。

Claims (4)

1.一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料，其特征在于，包括独立存储在两个气雾罐中的Ⅰ组分和Ⅱ组分，所述Ⅰ组分为聚氨酯喷涂气雾胶，Ⅱ组分为气雾催化剂；
所述Ⅰ组分包括以下重量份数的组分：聚醚20-30份、硅油0.5-2份、催化剂0.1-0.2份、氯含量10%-25%的氯化石蜡25-40份、异氰酸酯40-60份、二甲醚8-15份、液化气载体Ⅰ8-15份；所述聚醚为聚醚310、聚醚305、聚醚307、聚醚210、聚醚220、聚醚S320中的至少两种；Ⅰ组分中所述的催化剂为吗啉；
所述Ⅱ组分包括液化气载体Ⅱ8-19份、催化剂水溶液30-70份；Ⅱ组分的催化剂水溶液为胺类催化剂水溶液；
所述Ⅱ组分和Ⅰ组分按1-13:15-195配比喷涂后形成保温涂层；
所述涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
A1、制备氯含量10%-25%的氯化石蜡；氯含量10%-25%的氯化石蜡的制备方法具体为：
A11、向反应釜中加入C14—C16液蜡；
A12、向反应釜中通入氯气，控制氯气的流量为34-38Nm3/h，并控制反应的温度35-65℃；
A13、反应20小时后，检测氯化石蜡的密度，然后进行吹脱氯化氢气；
A14、检测酸值小于0.15mgKOH/g后，然后加入复合热稳定剂，搅拌均匀后制成50℃粘度为5-20mpa·s的中链氯化石蜡；
A15、向反应釜中加入C18-C22液蜡；
A16、向反应釜中通入氯气，控制氯气的流量为34-38Nm3/h，并控制反应的温度55-95℃；
A17、反应30小时后，检测氯化石蜡的密度，然后进行吹脱氯化氢气；
A18、检测酸值小于0.15mgKOH/g，然后加入复合热稳定剂，搅拌均匀后制成50℃粘度为20-70mpa·s长链氯化石蜡；
A19、将30%—50%的中链氯化石蜡和50%—70%的长链氯化石蜡混合后制得低含氯量氯化石蜡，其氯含量为10%—25%，50℃时粘度为10-50mpa·s；
A2、将聚醚、硅油、催化剂、氯含量10%-25%的氯化石蜡、异氰酸酯按比例均匀混合，制得Ⅰ组分溶液；
A3、将步骤A2制得的Ⅰ组分溶液装入气雾罐中，在气雾罐口安装阀门后，再按比例向气雾罐内充入二甲醚和液化气载体Ⅰ，使气雾罐内压强为0.4~0.8Mpa，制得Ⅰ组分；
A4、将催化剂水溶液装入另一个气雾罐中，在气雾罐口安装阀门后，再按比例向气雾罐内充入液化气载体Ⅱ，使气雾罐内压强为0.4~0.8Mpa，制得Ⅱ组分。
2.根据权利要求1所述的一种低粘度聚氨酯速干喷涂涂料，其特征在于：Ⅰ组分中的液化气载体Ⅰ为丙烷或丁烷中的一种，Ⅱ组分中的液化气载体Ⅱ为二甲醚、丙烷、丁烷中的至少一种。
3.一种如权利要求1所述的低粘度聚氨酯速干喷涂涂料的应用方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、将装有Ⅰ组分的气雾罐和装有Ⅱ组分的气雾罐分别安装在双头喷枪的进料口上；
S2、调节Ⅱ组分和Ⅰ组分按1-13:15-195的比例进行供料；
S3、将Ⅰ组分和Ⅱ组分按照比例同时打出到目标位置，打出厚度为10mm厚。
4.根据权利要求3所述的低粘度聚氨酯速干喷涂涂料的应用方法，其特征在于：所述双头喷枪为上下并列设置的胶枪，且胶枪的混合头外部设置有扇形喷涂器。
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