CN1326961C - 一种高强防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用有机多异氰酸酯和多元醇生产单组份湿固化聚氨酯防腐涂料及其生产方法。其特征在于：该涂料是以多异氰酸酯与低聚多元醇为主要原料，以摩尔比为多异氰酸酯∶低聚多元醇＝2～4∶1的比例反应后，得到的含有-NCO基的预聚体，该预聚体的-NCO基含量占5～8%。本发明的目的在于提高涂料优异的防腐性能及喷涂时工序简单，并对环境无过高要求的新型材料。它是一种含有NCO端基的预聚体，与空气中的潮气反应交联固化，形成坚韧涂膜。固化后的涂膜含有大量的脲键以及氨基甲酸酯键，由于氨键作用，涂膜具有优良的耐磨，耐油、耐酸碱性能，并有较好的附着力和耐高冲击强度及电绝缘性能，可耐200℃以上的高温。
Description
一、技术领域：
本发明提供了一种用有机多异氰酸酯和多元醇生产单组份湿固化聚氨酯防腐涂料及其生产方法。
二、背景技术：
长期以来，一些金属构件受到大气、工业气体、盐雾、酸雨和淋水等介质的影响而产生腐蚀，如果不对这些材料进行有效的防护，其服役寿命将大大降低，甚至提前报废，重新喷砂除锈在涂装底漆、中间漆和面漆，不但维护费用高而且费时费力，如何进一步阻止腐蚀和破坏，是防腐领域重要而且比较困难的课题。
三、发明内容：
1、发明目的：本发明提供一种高强防腐涂料及其制备方法，其目的在于提高涂料优异的防腐性能及喷涂时工序简单，并对环境无过高要求的新型材料。
2、技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：
一种高强防腐涂料，其特征在于：该涂料是以多异氰酸酯与低聚多元醇为主要原料，以摩尔比为多异氰酸酯∶低聚多元醇＝2～4∶1的比例反应后，得到的含有-NCO基的预聚体，该预聚体的-NCO基含量为5～8％；其中的多异氰酸酯为含有二官能度或以上的多异氰酸酯，选自甲苯二异氰酸酯、4.4二苯基甲烷4.4二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多次甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种；低聚多元醇选自端羟基烃类化合物，含羟基的接枝化合物，低碳酸酯二醇、蓖麻油、聚酯酰胺中的一种或多种。
该涂料是以六次甲基二异氰酸酯或异氟尔酮二异氰酸酯与蓖麻油加成反应，摩尔比为六次甲基二异氰酸酯或异氟尔酮二异氰酸酯∶蓖麻油＝2～3∶1的比例反应后，得到的含有-NCO基的预聚体，该预聚体的-NCO基含量为5～6％。
该涂料中加入以预聚体重量百分比为1～3％的1.2或1.4-甲苯异氰酸酯或邻-对-甲苯异氰酸酯，或加入以预聚体重量百分比为0.5～3％的4-乙基-2-(甲基丁基)1.3噁唑烷。
该涂料中加入以预聚体重量百分比为20～30％的十溴联苯醚，10～20％的三氧化二锑，和加入以预聚体重量百分比为0.1～0.6％的抗氧剂2.6.4或抗氧剂1010、或紫外吸收剂uv-9、uv-531、uv-327、uv-419、uv-2000，氯指数为29.5～30。
该涂料中加入乙二醇、二甘醇、甘油、季戊四醇、三乙胺、间、邻一苯二胺、3.3′-二氯-4.4′二苯基甲烷二胺、以及二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种，添加量以预聚体重量百分比为0.1～0.5％。
该涂料中加入苯甲酰氯、对甲苯磺酰氯、酒石酸、柠檬酸中的一种，体系中的PH值应控制在3.5～4，添加量以预聚体重量百分比为0.1～0.5％。
一种高强防腐涂料的制备方法，其特征在于：该制备方法是将70Kg经处理后的低聚多元醇加入到500L的反应釜中，并加入70Kg醋酸丁酯稀释，搅拌升温至40-50℃，再缓慢加入120Kg多异氰酸酯与60Kg醋酸丁酯混合物，然后缓慢升至80-85℃，恒温反应2-3小时，视粘度情况用醋酸丁酯调节，降温至50℃，加入缓凝剂，阻燃材料，交联剂，耐老化剂，除水剂，搅拌20分钟，-NCO％含量为5-8；粘度25-30秒；固含量：50±2％，多异氰酸酯与低聚多元醇的摩尔比为3-4∶1，过滤包装，多异氰酸酯采用多次甲基多苯基多异氰酸酯，低聚多元醇采用蓖麻油。
该制备方法是将100Kg经处理后的蓖麻油和100Kg醋酸丁酯加入到500L的反应釜中搅拌升温至40-50℃，再缓慢加入多异氰酸酯和溶剂混合物缓慢温85-90℃，恒温3小时，降至50℃，加入缓凝剂，阻燃材料，交联剂，耐老化剂，除水剂，搅拌20分钟，-NCO％含量为5-6，粘度：20-25，含固量：50±2％，多异氰酸酯与低聚多元醇的摩尔比为2-3∶1，过滤包装，多异氰酸酯采用己二异氰酸酯，低聚多元醇采用蓖麻油。
3、优点及效果：它是一种含有NCO端基的预聚体，与空气中的潮气反应交联固化，形成坚韧涂膜。固化后的涂膜含有大量的脲键以及氨基甲酸酯键，由于氨键作用，涂膜具有优良的耐磨，耐油、耐酸碱性能，并有较好的附着力和耐高冲击强度及电绝缘性能，可耐200℃以上的高温。随着环境意识，日益强化，该涂料不含苯类溶剂，成膜后无毒，可满足环保要求，涂膜具有韧性，受重型设备振动和辊压，涂膜很少受损，可在高温环境下使用，防腐性能优异。它可以用来开发杀藻涂料和隐形材料，它不仅应用于普通防腐领域而且在重防腐涂料也占有重要地位。本发明具有优异的综合性能，施工中没有异氰酸酯单体散发到空气中，兼之不含苯类溶剂，属于环保型涂料，其贮存可达两年。
在不同环境条件下施工时，可显示出高的容忍度，较强的渗透性，由于能在不经处理、不刷底漆情况下，在带微锈和微油条件下，一次性直接进行喷涂施工，可以底漆和面漆合一，操作简便，能节省施工时间与费用，可在-10～50℃温度条件下施工，在相关领域中应用，防腐效果优异，特别是在煤矿区，自然千石山的高酸性、80℃温度条件下，埋藏数月，金属表面无腐蚀，这是其它防腐漆不能比拟的，国内外尚无此报道。
五、具体实施方式：本发明的防腐涂料为棕色透明液体，本发明中所使用原料：
1.有机多异氰酸酯，例如甲苯二异氰酸酯(简称TDi)，4.4、二苯基甲烷，4.4二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯(HDi)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDi)、多次甲基多苯基多异氰酸酯(PAPi)等。但要考虑其来源、价格、毒性及制得预聚体性能等因素，它们可选择一种或复合使用。
2.低聚多元醇，包括端羟基烃类化合物，含羟基接技化合物，低碳酸酯二醇，蓖麻油、聚酯酰胺等，一般使用其中一种或复合使用。
3.溶剂：采用有机溶剂，但不含有能与预聚体中NCO基反应的官能团，而且对预聚体混溶性好，一般芳烃、酮、酯、醚均可使用，但应选择不含苯类溶剂，加入量为以该涂料的重量百分比20～50％。
4.除水剂：异氰酸酯单体、单环噁唑烷均可作除水剂，它们可优先与水反应，因而免除异氰酸酯与水反应生成二氧化碳，免除涂料起泡及出现针孔等表面缺陷。例如苯异氰酸酯、对-甲苯异氰酸酯、邻一甲苯异氰酸酯、4-2基-2-(3甲基丁基)、1.3噁唑烷、添加量为以该涂料的重量百分比0.5～3％。
5.交联剂：防腐涂料在固化成膜时，它起很大作用，如乙二醇、二甘醇、甘油、季戊四醇、三乙胺、间、邻一苯二胺、3.3′-二氯-4.4′二苯基甲烷二胺(MocA)、以及二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡等，添加量为以该涂料的重量百分比0.1～0.5％。
6.缓凝剂：对涂料稳定和贮存期关系很大，例如苯甲酰氧、对甲苯磺酰氯、酒石酸、柠檬酸等，体系中的PH值应控制在3.5～4，添加量为以该涂料的重量百分比0.1～0.5％。
7.耐老化剂：例如2.6一二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂2.6.4)、四-3-3.3-二叔丁基-4羟基苯基丙酚季戊四醇酯(抗氧剂1010)、紫外吸收剂uv-9、uv-327、uv-531、uv-419、uv-2000，添加量为以该涂料的重量百分比0.1～0.5％。
本发明采用低聚多元醇直接与多次甲基多苯基多异氰酸酯(PAPi)进行加成反应，生成含氨基甲酸酯结构的端NCO基的预聚体，具体生产方法是：将多次甲基多苯基多异氰酸酯(PAPi)与非苯溶剂混合物放入反应中，再缓慢加入蓖麻油，升温至80～90℃，保温2-3h，视粘度情况加入溶剂稀释，降温至50℃，过滤、包装，它就是单组份湿固化聚氨酯防腐涂料。
本发明的制备方法如下
实施例1：将70Kg经处理后的蓖麻油，加入到500L的反应釜中，并加入70Kg醋酸丁酯，搅拌升温至40-50℃，再缓慢加入120Kg多次甲基多苯基多异氰酸酯(PAPi)与60Kg醋酸丁酯混合物，然后缓慢升至80-85℃，恒温反应2-3小时，取样分析预聚物-NCO基含量，视粘度情况用溶剂调节，降温至50℃，加入缓凝剂，阻燃材料，交联剂，耐老化剂，除水剂等，搅拌20分钟过滤包装。-NCO％含量5-8；粘度25-30秒；固含量：50±2％，多次甲基多苯基多异氰酸酯(PAPi)与蓖麻油的摩尔比为3-4∶1。
实施例2：将100Kg经处理后的蓖麻油和100Kg醋酸丁酯加入到500L的反应釜中搅拌升温至40-50℃，再缓慢加入已二异氰酸酯和溶剂混合物缓慢温85-90℃，恒温3小时，降至50℃，加入缓凝剂，阻燃材料，交联剂，耐老化剂，除水剂，搅拌20分钟，-NCO％含量为5-6，粘度：20-25，含固量：50±2％，己二异氰酸酯与蓖麻油的摩尔比为2-3∶1，过滤包装。本涂料属于不变黄品种，在调制浅色色漆，防老化与防紫外线效果显著。
实施例3：在实施例1或实施例2中，取出按重量100份预聚物加入十溴联苯醚20-30份，和三氧化二锑10-20份，再加入防老剂2.6.4，0.5～1份和uv-531，0.5～1份，搅拌均匀。氧指数29.5-30。
产品主要技术指标
| 序号 | 项目 | 技术指标 | 检测依据 | 备注 |
| 1 | 固定含量(％) | ≥50 | GB1725-79 | |
| 2 | 附着力(级) | 1 | GB1720-79 | |
| 3 | 表干时间(h) | 0.5～3 | GB1728-79 | 根据不同用途可调整 |
| 4 | 实干时间(h) | ≤14 | GB1728-79 | |
| 5 | 耐冲击性(kg/cm2) | 50 | GB/T1732-93 | |
| 6 | 耐磨性(mg) | 36 | ||
| 6 | 柔韧性(mm) | 1 | GB/T1731-93 | |
| 7 | 硬度 | 0.65 | GB/T1730-93 | |
| 8 | 耐酸性浸入10％HCL溶液中(480h) | 无变化 | GB9274-88 | |
| 9 | 耐碱性浸入10％NaOH溶液中(480h) | 无变化 | GB9274-88 | |
| 10 | 耐盐雾试验1000h | 无变化 | GB/T1771-91 | |
| 11 | 耐电压(2000v，1min) | 无击穿，无闪络 | ||
| 12 | 苯(％) | 未检出 | GB18581-2001 | |
| 13 | 甲苯(％) | 未检出 | GB18581-2001 | |
| 14 | 甲苯二异氰酸脂(％) | 0.6 | GB/T18446-2001 | 限量值≤0.7 |
| 15 | 总挥发性有机物(g/l) | 436 | GB/T6751-1986 | 限量值≤600 |
Claims (8)
1、一种高强防腐涂料，其特征在于：该涂料是以多异氰酸酯与低聚多元醇为主要原料，以摩尔比为多异氰酸酯∶低聚多元醇＝2～4∶1的比例反应后，得到的含有-NCO基的预聚体，该预聚体的-NCO基含量为5～8％；其中的多异氰酸酯为含有二官能度或以上的多异氰酸酯，选自甲苯二异氰酸酯、4.4二苯基甲烷4.4二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多次甲基多苯基多异氰酸酯中的一种或多种；低聚多元醇选自端羟基烃类化合物，含羟基的接枝化合物，低碳酸酯二醇、蓖麻油、聚酯酰胺中的一种或多种。
2、根据权利要求1中所述的一种高强防腐涂料，其特征在于：该涂料是以六次甲基二异氰酸酯或异氟尔酮二异氰酸酯与蓖麻油加成反应，摩尔比为六次甲基二异氰酸酯或异氟尔酮二异氰酸酯：蓖麻油＝2～3∶1的比例反应后，得到的含有-NCO基的预聚体，该预聚体的-NCO基含量为5～6％。
3、根据权利要求1中所述的一种高强防腐涂料，其特征在于：该涂料中加入以预聚体重量百分比为1～3％的1.2或1.4-甲苯异氰酸酯或邻-对-甲苯异氰酸酯，或加入以预聚体重量百分比为0.5～3％的4-乙基-2-(甲基丁基)1.3噁唑烷。
4、根据权利要求1中所述的一种高强防腐涂料，其特征在于：该涂料中加入以预聚体重量百分比为20～30％的十溴联苯醚，10～20％的三氧化二锑，和加入以预聚体重量百分比为0.1～0.6％的抗氧剂2.6.4或抗氧剂1010、或紫外吸收剂uv-9、uv-531、uv-327、uv-419、uv-2000，氯指数为29.5～30。
5、根据权利要求1中所述的一种高强防腐涂料，其特征在于：该涂料中加入乙二醇、二甘醇、甘油、季戊四醇、三乙胺、间、邻一苯二胺、3.3′-二氯-4.4′二苯基甲烷二胺、以及二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种，添加量以预聚体重量百分比为0.1～0.5％。
6、根据权利要求1中所述的一种高强防腐涂料，其特征在于：该涂料中加入苯甲酰氯、对甲苯磺酰氯、酒石酸、柠檬酸中的一种，体系中的PH值应控制在3.5～4，添加量以预聚体重量百分比为0.1～0.5％。
7、一种高强防腐涂料的制备方法，其特征在于：该制备方法是将70Kg经处理后的低聚多元醇加入到500L的反应釜中，并加入70Kg醋酸丁酯稀释，搅拌升温至40-50℃，再缓慢加入120Kg多异氰酸酯与60Kg醋酸丁酯混合物，然后缓慢升至80-85℃，恒温反应2-3小时，视粘度情况用醋酸丁酯调节，降温至50℃，加入缓凝剂，阻燃材料，交联剂，耐老化剂，除水剂，搅拌20分钟，-NCO％含量为5-8；粘度25-30秒；固含量：50±2％，多异氰酸酯与低聚多元醇的摩尔比为3-4∶1，过滤包装，多异氰酸酯采用多次甲基多苯基多异氰酸酯，低聚多元醇采用蓖麻油。
8、根据权利要求7所述的一种高强防腐涂料的制备方法，其特征在于：该制备方法是将100Kg经处理后的蓖麻油和100Kg醋酸丁酯加入到500L的反应釜中搅拌升温至40-50℃，再缓慢加入多异氰酸酯和溶剂混合物缓慢温85-90℃，恒温3小时，降至50℃，加入缓凝剂，阻燃材料，交联剂，耐老化剂，除水剂，搅拌20分钟，-NCO％含量为5-6，粘度：20-25，含固量：50±2％，多异氰酸酯与低聚多元醇的摩尔比为2-3∶1，过滤包装，多异氰酸酯采用己二异氰酸酯，低聚多元醇采用蓖麻油。
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