特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料，其是由A組分和B組分組成，A組分的原料為：MDI-50、聚醚二元醇、聚醚三元醇GEP-360NP；B組分的原料為：聚醚多元醇EP-330N、端氨基聚醚D-2000、氨丙基封端聚二甲基硅氧烷、擴鏈劑E-100、氨基擴鏈劑W-6200含量、納米金屬氧化物漿料，除催化劑外的所述各原料百分配比之和為100%。本發(fā)明制備的聚脲涂料具有較好的性能。
【專利說明】特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 聚脲涂料又稱噴涂聚脲彈性體，為固含量接近100%的雙組份快速反應(yīng)型涂料，其 利用A組分（由異氰酸酯與低聚物二元醇或三元醇反應(yīng)制得)的-NC0與B組分（由端氨基聚 醚、液態(tài)胺擴鏈劑、顏料、填料以及助劑組成)的-NH 2之間的迅速反應(yīng)而固化成膜，并通過雙 組份撞擊混合噴涂施工，具有無毒環(huán)保、快速固化、對施工環(huán)境的溫度和濕度不敏感、施工 效率高、立面厚涂不流掛、底材適應(yīng)性好、抗拉強度高、彈性豐富、耐穿刺、耐撕裂和抗沖擊 等優(yōu)勢。 但是，普通聚脲涂料因其特殊的彈性體結(jié)構(gòu)和較高的極性，涂層耐磨性能和抗沾污性 能較差，在眾多防護領(lǐng)域的應(yīng)用存在明顯缺陷，表面磨損和物料附著降低了設(shè)備的工作效 率，又縮短了其使用壽命及使用范圍，限制了聚脲涂料在很多高端市場的推廣使用。為此， 如何提高其耐磨性能和抗沾污性能，擴展其應(yīng)用空間，是聚脲涂層急需解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于提供特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是： 特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料，其是由A組分和B組分組成，其中，A組分的原料 為：2,4-二苯基甲烷二異氰酸酯與4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯的混合物MDI-50含量 25-50wt%、聚醚二元醇 GSE-2028 含量 25-50wt%、聚醚三元醇 GEP-360NP 含量 25-50wt% ;所 述各原料百分配比之和為100% ;B組分的原料為：聚醚多元醇EP-330N含量20-45wt%、端氨 基聚醚D-2000含量5-25wt%、氨丙基封端聚二甲基硅氧烷含量10-30wt%、擴鏈劑E-100含 量10-20wt%、氨基擴鏈劑W-6200含量10-20wt%、納米金屬氧化物漿料含量5-lOwt%、催化 齊U ;除催化劑外的所述各原料百分配比之和為1〇〇%。
[0005] A組分是這樣制備的： 1) 先加入MDI-50,攪拌均勻，依序加入聚醚二元醇GSE-2028及聚醚三元醇GEP-360NP， 室溫下充分攪拌，升溫至80-85 °C ; 2) 充分反應(yīng)，將產(chǎn)物取出，降溫至50-65°C，過濾出料，即得到預(yù)聚體A組分。
[0006] 步驟2)中，充分反應(yīng)后，產(chǎn)物的NC0的值在15-15. 5%內(nèi)。
[0007] 納米金屬氧化物漿料是這樣制備的： 1) 先在分散器中加入金屬氧化物，再往分散器中加入質(zhì)量為金屬氧化物〇. 5-1. 5倍的 氨丙基封端聚二甲基硅氧烷、潤濕分散助劑，分散均勻即可； 2) 將上步得到的物料進行充分球磨即可。
[0008] 步驟2)中，充分球磨至細度為100nm以下。
[0009] B組分是這樣制備的： 將各原料混合均勻，升溫至102_108°C充分脫水，保溫4-5小時，降溫至55-60°C，加入 有機錫或者有機鉍催化劑，過濾，即得到B組分。
[0010] A組分中的-NC0與B組分中的-NH2的摩爾比為1. 05-1. 1 :1。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制備的聚脲涂料具有較好的性能，具體來說： (1)從微觀出發(fā)，通過分子鏈，分子量，分子結(jié)構(gòu)為基點設(shè)計合成出反應(yīng)活性高性能優(yōu) 異的異氰酸酯預(yù)聚物A組份，同時設(shè)計思想還能為A組分的進一步優(yōu)化提供指導(dǎo)思路。
[0012] (2)采用氨丙基封端聚二甲基硅氧烷，代替端氨基聚醚進行反應(yīng)，省卻耐沾污助劑 的使用，簡化了工藝并提高了原料利用率。氨丙基封端聚二甲基硅氧烷具有較高的反應(yīng)活 性，能通過胺基和-NC0反應(yīng)固定在漆膜內(nèi)部和表面，能有效降低聚脲涂膜的表面自由能， 有效提高聚脲涂層的交聯(lián)密度和表面硬度，從而有效保證漆膜耐沾污性的持久性。
[0013] (3)通過添加納米金屬氧化物作為填充劑，易分散均勻，利用其耐磨，以及光滑的 特性一步提高聚脲涂料抗沾污、耐磨性能。
[0014] (4)產(chǎn)品原子利用率高，對環(huán)境友好，適用范圍廣，在惡劣工作環(huán)境下具有良好的 防護性能。

【具體實施方式】
[0015] 特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料，其是由A組分和B組分組成，其中，A組分的原 料為：2,4_二苯基甲烷二異氰酸酯與4,4' -二苯基甲烷二異氰酸酯的混合物MDI-50含量 25-50wt%、聚醚二元醇 GSE-2028 含量 25-50wt%、聚醚三元醇 GEP-360NP 含量 25-50wt% ;所 述各原料百分配比之和為100% ;B組分的原料為：聚醚多元醇EP-330N含量20-45wt%、端氨 基聚醚D-2000含量5-25wt%、氨丙基封端聚二甲基硅氧烷含量10-30wt%、擴鏈劑E-100含 量10-20wt%、氨基擴鏈劑W-6200含量10-20wt%、納米金屬氧化物漿料含量5-lOwt%、催化 齊U ;除催化劑外的所述各原料百分配比之和為1〇〇%。
[0016] A組分是這樣制備的： 1) 先加入MDI-50,攪拌均勻，依序加入聚醚二元醇GSE-2028及聚醚三元醇GEP-360NP， 室溫下充分攪拌，升溫至80-85 °C ; 2) 充分反應(yīng)，將產(chǎn)物取出，降溫至50-65°C，過濾出料，即得到預(yù)聚體A組分。
[0017] 步驟2)中，充分反應(yīng)后，產(chǎn)物的NC0的值在15-15. 5%內(nèi)。
[0018] 納米金屬氧化物漿料是這樣制備的： 1) 先在分散器中加入金屬氧化物，再往分散器中加入質(zhì)量為金屬氧化物〇. 5-1. 5倍的 氨丙基封端聚二甲基硅氧烷、潤濕分散助劑，分散均勻即可； 2) 將上步得到的物料進行球磨，至細度為l〇〇nm以下即可。
[0019] 優(yōu)選的，所述的潤濕分散助劑為 BYK-101、102、103、P104、P104S、P105、106、107、 108、109、110、111、112、115、116、130、140、142、145、151、154、160、161、162、163、164、166、 167、168、169、170、171、174、180、181、182、183、184、185、187、190、191、192、194、AT203、 AT204、205、206、250、I、P、U、U100、U80、8421、1000、220S、3950P、9076、9077、P4102、2100、 2105、969、198、2000、2001、2008、2009、2010、2012、2015、2020、2025、2050、2070、2090、 2091、2095、2096、2150、2155、2163、2164、2022、1010、1018、1142、1148、1150、ATU、W903、 W909、W920、W935、W940、W961、W965、W966、W969、W972、W980、W985、W996、W9010 中的至少一 種；優(yōu)選的，所述的潤濕分散助劑用量為金屬氧化物的1-5%。
[0020] B組分是這樣制備的： 將各原料混合均勻，升溫至102_108°C充分脫水，保溫4-5小時，降溫至55-60°C，加入 有機錫或者有機鉍催化劑，過濾，即得到B組分。
[0021] 優(yōu)選的，A組分中的-NC0基團與B組分中的-NH2的摩爾比為1. 05-1. 1 :1。
[0022] 本發(fā)明所述的氨丙基封端聚二甲基硅氧烷為現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品，實施例具體采用的是 上海劉氏醫(yī)藥科技有限公司生產(chǎn)的產(chǎn)品，商品牌號為南大-73 (77855-7-3)。當然，也可以 采用其他現(xiàn)有型號的氨丙基封端聚二甲基硅氧烷代替，實現(xiàn)基本相同的效果。
[0023] 下面解決具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明： 說明1.不同A組分配方合成的聚脲涂膜力學(xué)性能對比 實施例1 : 本實施例之聚脲涂層，由以下方法制成： (1)異氰酸酯預(yù)聚體的制備 a. 按以下質(zhì)量百分配比稱取各組分原料：MDI-50含量50%，GE-220含量50%，所述各組 分百分配比之和為100% ; b. 先加入MDI-50,攪拌均勻，加入GE-220,室溫攪拌lOmin，升溫至80°C ; c. 繼續(xù)反應(yīng)5h，控制其NCO的值在15-15. 5%內(nèi)，將反應(yīng)后的物質(zhì)取出，降溫至 50-65°C，過濾出料，即得到預(yù)聚體A組分。
[0024] (2)聚脲B組分的制備 d. 按以下質(zhì)量百分配比稱取各組分原料：端氨基聚醚D-2000含量50%，交聯(lián)劑T-5000 含量8%，擴鏈劑E-100含量14%，氨基擴鏈劑W-6200含量26%，40%GEP-330N色漿含量2% ; 所述各組分百分配比之和為100%; e. 將各組分原料混合攪拌，升溫至105°C抽真空脫水，于102-108°C恒溫保持4-5小 時，降溫至60°C加入有機錫或者有機鉍催化劑，過濾，即得到B組分；封存?zhèn)溆谩?br> [0025] (3)噴涂測試樣板 實驗使用美國Graco生產(chǎn)的E-XP2型噴涂設(shè)備，設(shè)定A、B兩組分的反應(yīng)溫度為70°C， 工作壓力為2200psi，將A、B兩組分等體積的噴涂在底物上，得到單層約為2mm的聚脲涂膜， 并將其置于23°C左右的恒溫箱中，1周后測試性能。
[0026] 實施例2 : 本實施例之聚脲涂層，由以下方法制成： (1)異氰酸酯預(yù)聚體的制備 a. 按以下質(zhì)量百分配比稱取各組分原料：MDI-50含量50%，GE-220含量25%，GEP-330N 含量25%，所述各組分百分配比之和為100% ; b. 先加入MDI-50,快速攪拌均勻，依序加入GE-220及GEP-330N，室溫攪拌lOmin，升溫 至 80°C ; c. 繼續(xù)反應(yīng)5h，控制其NC0的值在15-15. 5%內(nèi)，將反應(yīng)后的物質(zhì)取出，降溫至 50-65°C，過濾出料，即得到預(yù)聚體A組分。
[0027] (2)聚脲B組分的制備 d. 按以下質(zhì)量百分配比稱取各組分原料：端氨基聚醚D-2000含量50%，交聯(lián)劑T-5000 含量8%，擴鏈劑E-100含量14%，氨基擴鏈劑W-6200含量26%，40%GEP-330N色漿含量2% ; 所述各組分百分配比之和為100% ; e.將各組分原料混合攪拌，升溫至105°C抽真空脫水，于102-108°C恒溫保持4-5小 時，降溫至60°C加入有機錫或者有機鉍催化劑，過濾，即得到B組分；封存?zhèn)溆谩?br> [0028] (3)噴涂測試樣板 實驗使用美國Graco生產(chǎn)的E-XP2型噴涂設(shè)備，設(shè)定A、B兩組分的反應(yīng)溫度為70°C， 工作壓力為2200psi，將A、B兩組分等體積的噴涂在底物上，得到單層約為2mm的聚脲涂膜， 并將其置于23°C左右的恒溫箱中，1周后測試性能。
[0029] 實施例3 : 本實施例之聚脲涂層，由以下方法制成： (1)異氰酸酯預(yù)聚體的制備 a. 按以下質(zhì)量百分配比稱取各組分原料：MDI-50含量50%，GSE-2028含量25%， GEP-330N含量25%，所述各組分百分配比之和為100% ; b. 先加入MDI-50,快速攪拌均勻，依序加入GSE-2028及GEP-330N，室溫攪拌lOmin，升 溫至80°C ; c. 繼續(xù)反應(yīng)5h，控制其NC0的值在15-15. 5%內(nèi)，將反應(yīng)后的物質(zhì)取出，降溫至 50-65°C，過濾出料，即得到預(yù)聚體A組分。
[0030] (2)聚脲B組分的制備 d. 按以下質(zhì)量百分配比稱取各組分原料：端氨基聚醚D-2000含量50%，交聯(lián)劑T-5000 含量8%，擴鏈劑E-100含量14%，氨基擴鏈劑W-6200含量26%，40%GEP-330N色漿含量2% ; 所述各組分百分配比之和為100%; e. 將各組分原料混合攪拌，升溫至105°C抽真空脫水，于102-108°C恒溫保持4-5小 時，降溫至60°C加入有機錫或者有機鉍催化劑，過濾，即得到B組分；封存?zhèn)溆谩?br> [0031] (3)噴涂測試樣板 實驗使用美國Graco生產(chǎn)的E-XP2型噴涂設(shè)備，設(shè)定A、B兩組分的反應(yīng)溫度為70°C， 工作壓力為2200psi，將A、B兩組分等體積的噴涂在底物上，得到單層約為2mm的聚脲涂膜， 并將其置于23°C左右的恒溫箱中，1周后測試性能。
[0032] 實施例4 : 本實施例之聚脲涂層，由以下方法制成： (1)異氰酸酯預(yù)聚體的制備 a. 按以下質(zhì)量百分配比稱取各組分原料：MDI-50含量50%，GE-220含量25%，GEP-360NP 含量25%，所述各組分百分配比之和為100% ; b. 先加入MDI-50,快速攪拌均勻，依序加入GE-220及GEP-360NP，室溫攪拌10min，升 溫至80°C ; c. 繼續(xù)反應(yīng)5h，控制其NC0的值在15-15. 5%內(nèi)，將反應(yīng)后的物質(zhì)取出，降溫至 50-65°C，過濾出料，即得到預(yù)聚體A組分。
[0033] (2)聚脲B組分的制備 d. 按以下質(zhì)量百分配比稱取各組分原料：端氨基聚醚D-2000含量50%，交聯(lián)劑T-5000 含量8%，擴鏈劑E-100含量14%，氨基擴鏈劑W-6200含量26%，40%GEP-330N色漿含量2% ; 所述各組分百分配比之和為100% ; e.將各組分原料混合攪拌，升溫至105°C抽真空脫水，于102-108°C恒溫保持4-5小 時，降溫至60°C加入有機錫或者有機鉍催化劑，過濾，即得到B組分；封存?zhèn)溆谩?br> [0034] (3)噴涂測試樣板 實驗使用美國Graco生產(chǎn)的E-XP2型噴涂設(shè)備，設(shè)定A、B兩組分的反應(yīng)溫度為70°C， 工作壓力為2200psi，將A、B兩組分等體積的噴涂在底物上，得到單層約為2mm的聚脲涂膜， 并將其置于23°C左右的恒溫箱中，1周后測試性能。
[0035] 實施例5 : 本實施例之聚脲涂層，由以下方法制成： (1)異氰酸酯預(yù)聚體的制備 a. 按以下質(zhì)量百分配比稱取各組分原料：MDI-50含量50%，GSE-2028含量25%， GEP-360NP含量25%，所述各組分百分配比之和為100% ; b. 先加入MDI-50,快速攪拌均勻，依序加入GSE-2028及GEP-360NP，室溫攪拌lOmin， 升溫至80°C ; c. 繼續(xù)反應(yīng)5h，控制其NC0的值在15-15. 5%內(nèi)，將反應(yīng)后的物質(zhì)取出，降溫至 50-65°C，過濾出料，即得到預(yù)聚體A組分。
[0036] (2)聚脲B組分的制備 d. 按以下質(zhì)量百分配比稱取各組分原料：端氨基聚醚D-2000含量50%，交聯(lián)劑T-5000 含量8%，擴鏈劑E-100含量14%，氨基擴鏈劑W-6200含量26%，40%GEP-330N色漿含量2% ; 所述各組分百分配比之和為100%; e. 將各組分原料混合攪拌，升溫至105°C抽真空脫水，于102-108°C恒溫保持4-5小 時，降溫至60°C加入有機錫或者有機鉍催化劑，過濾，即得到B組分；封存?zhèn)溆谩?br> [0037] (3)噴涂測試樣板 實驗使用美國Graco生產(chǎn)的E-XP2型噴涂設(shè)備，設(shè)定A、B兩組分的反應(yīng)溫度為70°C， 工作壓力為2200psi，將A、B兩組分等體積的噴涂在底物上，得到單層約為2mm的聚脲涂膜， 并將其置于23°C左右的恒溫箱中，1周后測試性能。
[0038] 其檢測性能如下： 不同A組分配方合成的聚脲涂膜力學(xué)性能對比

【權(quán)利要求】
1. 特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料，其特征在于：其是由A組分和B組分組成，其中， A組分的原料為：2,4_二苯基甲烷二異氰酸酯與4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯的混合物 MDI-50含量25-50wt%、聚醚二元醇GSE-2028含量25-50wt%、聚醚三元醇GEP-360NP含量 25-50wt% ;所述各原料百分配比之和為100% ;B組分的原料為：聚醚多元醇EP-330N含量 20-45wt%、端氨基聚醚D-2000含量5-25wt%、氨丙基封端聚二甲基硅氧烷含量10-30wt%、擴 鏈劑E-100含量10-20wt%、氨基擴鏈劑W-6200含量10-20wt%、納米金屬氧化物漿料含量 5-lOwt%、催化劑；除催化劑外的所述各原料百分配比之和為100%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料，其特征在于：A組分是這樣 制備的： 1) 先加入MDI-50,攪拌均勻，依序加入聚醚二元醇GSE-2028及聚醚三元醇GEP-360NP， 室溫下充分攪拌，升溫至80-85 °C ; 2) 充分反應(yīng)，將產(chǎn)物取出，降溫至50-65°C，過濾出料，即得到預(yù)聚體A組分。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料，其特征在于：步驟2)中， 充分反應(yīng)后，產(chǎn)物的NCO的值在15-15. 5%內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料，其特征在于：納米金屬氧 化物漿料是這樣制備的： 1) 先在分散器中加入金屬氧化物，再往分散器中加入質(zhì)量為金屬氧化物〇. 5-1. 5倍的 氨丙基封端聚二甲基硅氧烷、潤濕分散助劑，分散均勻即可； 2) 將上步得到的物料進行充分球磨即可。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料，其特征在于：步驟2)中， 充分球磨至細度為100nm以下。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料，其特征在于：B組分是這樣 制備的： 將各原料混合均勻，升溫至102_108°C充分脫水，保溫4-5小時，降溫至55-60°C，加入 有機錫或者有機鉍催化劑，過濾，即得到B組分。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的特種裝備用環(huán)保高性能聚脲涂料，其特征在于：A組分中 的-NC0與B組分中的-NH2的摩爾比為1. 05-1. 1 :1。
【文檔編號】C08G18/48GK104231894SQ201410411511
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】李國榮, 范方強, 廖有為 申請人:廣州秀珀化工股份有限公司