CN1831068A - 一种用于发泡体保护的聚脲涂料及其制造工艺 - Google Patents

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柴华敏
施杰
李伟海
王新震
方利民
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Abstract

一种用于发泡体保护的聚脲涂料及其制造工艺，属涂料制造技术领域。其特点是采用MDI多异氰酸酯和聚醚多元醇等组成的高含量NCO％的A组分以及由端氨基聚醚、多胺类扩链剂、助剂、阻燃剂、色料等组成R组分，通过喷涂设备将A、R的两个组分在中温及高压条件下混合由容器动力推动后喷涂在发泡体材料表面，形成具有优异力学性能的刚性聚脲涂层。同时该涂层具有阻燃、整体密封、防水、抗老化，使用寿命长的特点。对泡沫体假山岩石及影视道具模型制作技术的提高，提供了一个最佳的材料选择；该项技术亦可广泛应用于水面浮体材料技术领域，具有极广的市场推广前景，是一个很有实用价值的发明。

Description

一种用于发泡体保护的聚脲涂料及其制造工艺
技术领城：
属涂料制造技术领域，是一种用于发泡体保护的涂料制造技术。
背景技术：
发泡体易加工、造型；采用发泡材料制作假山岩石模型道具，具有极大的市场前景，但由于发泡体自身存在易碎、易撕裂、易吸水、难上色、强度低、受力易变形和不可修复等缺陷，阻碍了发泡材料的广泛使用和新市场的拓展。
发明内容：
本发明提供一种可喷涂于发泡体材料表面构成发泡体表面涂层后，具有防碎、防裂、防变形和防水功能的一种用于发泡体保护的聚脲涂料及其制造工艺。
本发明采取的技术方案：形成的聚脲涂料是：由MDI多异氰酸酯和聚醚多元醇合成的高粘度半预聚体和由MDI多异氰酸酯、阻燃剂等混合构成的高含量NCO％的A组分和由端氨基聚醚、多胺类扩链剂、助剂、阻燃剂、色料等混合构成R组分；
其重量百分比为：
A组分：由56～72份混合芳香族多异氰酸酯和29～20份低官能度聚醚多元醇、15～8份降粘剂、阻燃剂组成，
R组分：由35～45份端氨基聚醚，50～35份胺类扩链剂，5～15份阻燃剂，10～5份助剂、抗氧剂、色料组成；
其中：
1、原材料的选择
1.1芳香族多异氰酸酯是由2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺改性的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯取其中或混合使用。
1.2聚醚多元醇为二羟基聚醚多元醇，选用牌号为GE-210、N-210、Voranol220-210、四羟基聚醚多元醇、牌号为403A聚醚、N-403、TAE-470、TAE-300。
1.3端氨基聚醚为伯仲氨基封端的聚环氧烷烃化合物，选用牌号为：T-3000、T-5000、D2000、T-403。
胺类扩链剂为液态芳香族二胺扩链剂，选用E-100、E-300、Unlink 4200、HT450、液化DDM。
1.4阻燃剂选用磷酸三(2-氯乙)酯(TCEP)磷酸三(2-氯异丙)酯(TCPP)、甲基磷酸二甲酯(DMMP)、多聚磷酸胺。
2、用于发泡体保护的聚脲涂料采用的制造工艺是：
A组分的制造工艺：
(1)将聚醚多元醇高温100～130℃，真空-0.6～-0.8Mpa，脱水4小时，冷却后加入计量槽内；
(2)将计量的混合芳香族异氰酸酯加入加热的反应釜内，釜内充氮气保护，在搅拌状态下滴加计量槽内的聚醚多元醇，控制反应温度为60～70℃，滴加时间1～3小时；
(3)滴加完毕，控制反应温度65～80℃，保温2.5～5小时，取样测游离异氰酸酯(-NCO)含量为16％，冷却低于60℃，制得A组分半预聚体；
(4)再补加混合多异氰酸酯、助剂、降粘助剂，使游离异氰酸酯基(-NCO)含量在20～24％，25℃粘度为300～700CPS，装桶包装；R组分的制造工艺：
将多胺扩链剂、端氨基聚醚、阻燃剂、抗氧剂、色浆料，计量后倾入配料缸内搅拌0.5小时后，静止4小时测胺值为20～22％，25℃粘度300～500CPS后装桶，充氮包装。
发泡体保护聚脲涂料涂层形成工艺：
A、R两组分中，异氰酸酯基与异氰酸酯反应性基团的比例为1.0～1.18；体积比为1∶1；通过喷涂设备加热、加压喷涂，在工作件表面形成聚脲刚性体涂层。
配料：A组分(V)∶R组分(V)＝1∶1
增压：液压缸增压，压力14～20Mpa
混合：高压枪式混合室瞬间接触混合
A、组分和料温控制80±2℃       R组分和料温控制65±2℃
供料气压输送：0.8～1.0Mpa
喷涂层厚度：1.5～2.0mm         凝胶时间：2～5秒
使用喷涂机：烟台振兴GYP-9
实施本发明后的积极效果是：
1)由于涂料中引入了端氨基反应基团，赋予涂层力学性能优越可与橡胶及塑胶薄膜相比，防腐、防水性能极佳、抗老化周期长；
2)聚脲涂层采用高-NCO％和高-NH2％反应，聚脲刚性强、硬度高，反应速度快，可满足现场施工要求；
3)涂层厚度比普通涂料厚1.0～2.0mm/20～50μm，抗渗透能力强，密封防水性能好；
4)涂层材料强度好，具有较强的钢性，抗冲击、碰撞、刮伤能力强；
5)与泡沫体的结合力强(中间无需粘接剂)；
6)施工直接喷涂，方便、能满足不同形状的要求、效率高，意外损坏还可修补；
7)反应体系中加入阻燃剂后，涂层满足阻燃自熄性能；
8)聚脲涂层采用聚氨酯硬泡对泡沫体封底，能有效改善聚脲喷涂因底材为泡沫体而产生的缩孔现象。
附图说明：
图1.用于发泡体保护的聚脲涂料A组分制备工艺流程图
图2.用于发泡体保护的聚脲涂料R组分制备工艺流程图
图3.形成喷涂层的工艺流程图
具体实施方式：现结合附图通过实施例对本发明作进一步说明
实施例：
A组分制备：
将混合MDI 100份加入充氮的反应釜中加温至60℃，向釜中滴加分子量为300～1000经高温真空脱水的混合聚醚多元醇140份，时间1～2小时，滴加完毕后在60～85℃保温3.5小时，可获得-NCO％在15.5～16％的半预聚体。将半预聚体100份、液化改性MDI 40份、MDI-100 40份、降粘剂20份、阻燃剂5份精确计量后放入配料缸内，高速搅拌分散30分钟后备用，温度控制在40～60℃，测-NCO％为21～22％
R组分制备：
将混合多胺扩链剂40份、混合端氨基聚醚40份、色浆4份、助剂1.5份、阻燃剂7份精确计量后放入配料缸内，经高速搅拌分散30分钟后静止放置4小时测游离胺值为20～21.3％。
形成发泡体保护聚脲涂层的工艺要点：
(1)A、R两组分中，异氰酸酯基与异氰酸酯反应性基团胺基的比例为1.0～1.15；
(2)A、R两组分通过喷枪混合室混合，喷涂在制件表面形成刚性聚脲涂层。
A、R两个组分的混合体积比为1∶1；
A、R两个组分的混合输送压力为14～20Mpa。
刚性聚脲涂层的主要性能
  项目   测试值
  凝胶时间   2～6秒
  拉伸强度   大于等于20Mpa
  断裂伸长率   小于等于100％
  撕裂强度   大于等于75KN/mm2
  硬度邵D   63±3
  氧指数   28
  附着力(与环氧泡沫)   发泡体界面破坏
  附着力(与聚氨酯泡沫)   泡沫破坏
  附着力(与聚苯乙烯泡沫)   泡沫破坏

Claims (7)

1.一种用于发泡体保护的聚脲涂料，其特征是：
形成的聚脲涂料是：由MDI多异氰酸酯和聚醚多元醇合成的高粘度半预聚体和MDI多异氰酸酯、阻燃剂等混合构成的高含量NCO％的A组分和由端氨基聚醚、多胺类扩链剂、助剂、阻燃剂、色料等混合构成R组分；其重量百分比为：
A组分：由56～72份混合芳香族多异氰酸酯和29～20份低官能度聚醚多元醇、15～8份降粘剂、阻燃剂组成，
R组分：由35～45份端氨基聚醚，50～35份胺类扩链剂，5～15份阻燃剂，10～5份助剂、抗氧剂、色料组成。
2.根据权利要求1所述的一种用于发泡体保护的聚脲涂料，其特征是：所述的芳香族多异氰酸酯是由2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺改性的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯取其中或混合使用。
3.根据权利要求1所述的一种用于发泡体保护的聚脲涂料，其特征是：所述的聚醚多元醇为二羟基聚醚多元醇，选用牌号为GE-210、N-210、Voranol220-210；、四羟基聚醚多元醇牌号为403A聚醚、N-403、TAE-470、TAE-300。
4.根据权利要求1所述的一种用于发泡体保护的聚脲涂料，其特征是：所述的端氨基聚醚为伯仲氨基封端的聚环氧烷烃化合物，选用牌号为：T-3000、T-5000、D2000、T-403。
5.根据权利要求1所述的一种用于发泡体保护的聚脲涂料，其特征是：所述的胺类扩链剂为液态芳香族二胺扩链剂，选用E-100、E-300、Unlink 4200、HT450、液化DDM。
6.根据权利要求1所述的一种用于发泡体保护的聚脲涂料，其特征是：所述的阻燃剂为磷系列阻燃剂，选用磷酸三(2-氯乙)酯(TCEP)磷酸三(2-氯异丙)酯(TCPP)、甲基磷酸二甲酯(DMMP)、多聚磷酸胺。
7.一种用于发泡体保护的聚脲涂料的制造工艺，其特征是：
A组分的制造工艺：
(1)将聚醚多元醇高温100～130℃，真空-0.6～-0.8Mpa，脱水4小时，冷却后加入计量槽内；
(2)将计量的混合芳香族异氰酸酯加入反应釜内，釜内充氮气保护，反应釜加热，在搅拌状态下滴加计量槽内的聚醚多元醇，控制反应温度为60～70℃，滴加时间1～3小时；
(3)滴加完毕，控制反应温度65～80℃，保温2.5～5小时，取样测游离异氰酸酯(-NCO)含量为16％，冷却低于60℃，制得A组分半预聚体；
(4)再补加混合多异氰酸酯、助剂、降粘助剂，使游离异氰酸酯基(-NCO)含量在20～24％，25℃粘度为300～700CPS，装桶充氮包装；
R组分的制造工艺：
将多胺扩链剂、端氨基聚醚、阻燃剂、抗氧剂、色浆料，计量后倾入配料缸内搅拌0.5小时后，静止4小时测胺值为20～22％，25℃粘度300～500CPS后装桶，包装。
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