一種具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的一種具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料及其制備方法。采用A、B雙組份構(gòu)成。A組份由異氰酸酯、聚醚多元醇、稀釋劑制備而成。B組份由擴(kuò)鏈劑、聚醚氨基樹脂、稀釋劑、活性填料、助劑、導(dǎo)電填料制備而成，本發(fā)明中的導(dǎo)電填料具有淺色，性能穩(wěn)定，添加量少等特點。該材料具有固化快、防水、耐磨、拉伸強(qiáng)度高等特點。
【專利說明】一種具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料及其制備方法。屬于建筑工程高彈性防腐、防水的高分子化工材料領(lǐng)域，具體可用于高速鐵路、建筑物的屋面和地下室、油罐、地鐵、汽車、路橋、水池、海岸設(shè)施、水電、火電、核電等領(lǐng)域的建筑防腐和防水。
【背景技術(shù)】
[0002]聚脲(簡稱SPUA)是一種新興的防水耐磨材料，僅有十幾年的發(fā)展歷史。由異氰酸酯與低聚物二元醇或三元醇反應(yīng)制得A組份；由端氨基聚醚、液態(tài)胺擴(kuò)鏈劑、顏料、填料以及助劑組成B組份。A組份與B組份通過主機(jī)和噴槍進(jìn)行噴涂或澆注聚脲彈性體。該工藝屬快速反應(yīng)噴涂體系，原料體系不含溶劑、固化速度快、工藝簡單，可方便地在立面、曲面上噴涂十幾毫米厚的涂層而不流掛。SPUA技術(shù)全面突破了傳統(tǒng)環(huán)保型涂裝技術(shù)的局限。
[0003]目前，常 用的防水材料主要包括:防水卷材、聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水材料、硅橡膠防水材料、有機(jī)和無機(jī)復(fù)合防水材料。但是它們普遍存在易老化開裂，強(qiáng)度不夠，耐穿刺力低，固化速度過慢，對施工要求高，附著力不良，含有易揮發(fā)溶劑等問題；而市面上新興的聚脲材料在應(yīng)用中產(chǎn)生靜電，會導(dǎo)致靜電積聚而不能及時釋放，引起電氣設(shè)備或其它精密元器件產(chǎn)生事故。
[0004]聚脲材料應(yīng)用于高鐵表層混凝土保護(hù)，由于高鐵在運行過程中，會產(chǎn)生高速氣流，這種氣流與表面附著材料進(jìn)行高速摩擦，產(chǎn)生靜電。聚脲材料應(yīng)用于油罐表層保護(hù)，由于油品流動過程中磨擦產(chǎn)生靜電。靜電會集聚在表面層上，形成高電壓，對以下方面產(chǎn)生損害:
[0005]1、維修上；
[0006]2、電氣設(shè)備、儲油設(shè)備；
[0007]3、運行高鐵電子元器件；
[0008]4、基體長期電化學(xué)腐蝕；
[0009]5、積聚電荷，灰塵。
[0010]US5504181，CN101348556A和CN101037587A等公開了制備噴涂聚脲彈建筑工程防水材料的方法。雖然以上方法制備的聚脲具有較好的防水性，柔順性，較高的斷裂伸長率，耐植物穿刺，耐老化性能等，但是都沒有考慮聚脲產(chǎn)品在長期使用過程中會積聚電荷產(chǎn)生靜電，靜電對靈敏設(shè)備等造成損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)和配套產(chǎn)品存在的缺陷，提供一種無毒環(huán)保，提高拉伸強(qiáng)度，壽命長的具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料。
[0012]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的:一種具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料，包括A組份和B組份，其特征在于各組份的組成及重量百分比(％)如下:
[0013]具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料A組份:
[0014]二異氰酸酯:51~60[0015]聚醚:37 ~45
[0016]稀釋劑: 2~5
[0017]具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料B組份:
[0018]
擴(kuò)鏈劑24~32
聚醚氨基樹脂52~59
稀釋劑4~7
活性填料2~5
助劑I~3
導(dǎo)電纖維7~10
色漿適量
[0019]其中:所述的二異氰酸酯是:二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)或甲苯二異氰酸酯(TDI)等，優(yōu)先選用MDI。
[0020]所述的聚醚多元醇是:聚醚二元醇。 [0021]所述的稀釋劑是:非揮發(fā)性的稀釋劑，鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)、臨苯二甲酸二辛酯(DOP)、臨苯二甲酸二丁酯(DBP)等，優(yōu)先選用DINP。
[0022]所述的擴(kuò)鏈劑是:2，4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3，5_ 二甲硫基甲苯二胺、3，5-二乙基甲苯二胺、二乙酰己二胺、4，4_雙仲丁氨基二苯基甲烷中的一種或兩種，優(yōu)先選用3，5- 二甲硫基甲苯二胺和4，4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷。
[0023]所述的聚醚氨基樹脂是:不同官能度的數(shù)均分子量大于2000的聚醚氨基樹脂，優(yōu)先選用數(shù)均分子量為2000~5000的主要以伯胺封端的胺封端聚醚樹脂。
[0024]所述的活性填料是:活性氧化鋅、活性氧化鋁、活性氧化鎂或活性分子篩等。
[0025]所述的助劑是:涂料助劑，例如流平劑、潤濕劑、消泡劑、觸變劑等。
[0026]所述的導(dǎo)電纖維是:1~2mm的金屬短纖維漿。
[0027]本發(fā)明的制備工藝如下:
[0028]1、具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料A組份制備工藝:
[0029]a、將聚醚二元醇抽入反應(yīng)釜，升溫至90°C左右(85°C~95°C)脫水I~2小時，當(dāng)含水率達(dá)到0.08%以下時，停止脫水；
[0030]b、冷卻至80°C左右向聚醚二元醇中邊攪拌邊加入二苯基甲烷二異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制80±5°C，保溫3小時；
[0031]C、然后降溫至60°C向上述反應(yīng)釜中邊攪拌邊加入鄰苯二甲酸二異壬酯，15分鐘后測NCO含量，由此制得A組份。
[0032]2、具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料B組份制備工藝:[0033]a、將3，5-二乙基甲苯二胺、4，4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷、亨斯曼的D2000、亨斯曼的T5000、鄰苯二甲酯二異壬酯、活性分子篩依次加入拉缸，攪拌均勻；
[0034]b、繼續(xù)向拉缸中加入助劑，攪拌均勻；
[0035]C、最后向拉缸中加入金屬短纖維漿，攪拌均勻，由此制得B組份。
[0036]3、本發(fā)明具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料的A組份和B組份按1:1的體積比使用。
[0037]本發(fā)明的具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料可以通過高壓動態(tài)撞擊混合A組份和B組份來噴涂施工，噴涂設(shè)備可以使用美國Gusmer公司的H-3500或H-20/35主機(jī)和GX-7 或 GX-8 噴槍,Glas-Craft 公司的 MX/MH 主機(jī)和 Probler 噴槍,Graco 公司的 Hydra-Cat主機(jī)和Foam-Cat噴槍等。
[0038]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果:
[0039]1、導(dǎo)電纖維的加入賦予具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料以導(dǎo)電性能，填補(bǔ)了國內(nèi)空白；
[0040]2、本發(fā)明的防靜電效果顯著，表面電阻和體積電阻達(dá)到IXlO6~1Χ109Ω ；
[0041]2、導(dǎo)電纖維是由金屬短纖維預(yù)分散在樹脂中形成的，聚脲固化成膜后，纖維能在體系中形成永久的電子通道，導(dǎo)電性能優(yōu)異；
[0042]3、導(dǎo)電纖維均勻分散在體系中對聚脲材料的固有性能不構(gòu)成影響；
[0043]4、本發(fā)明具有良好的施工性以及成膜后較好的表面效果和力學(xué)性能；
[0044]5、本發(fā)明具有良好的市場前景和經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實施方式】:
[0045]實施例1:
[0046]具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料A組份的制備:
[0047]將41份聚醚二元醇抽入反應(yīng)釜，升溫至90°C左右(85°C~95°C)脫水I~2小時，當(dāng)含水率達(dá)到0.08%以下時，停止脫水；冷卻至80°C左右向反應(yīng)釜中邊攪拌邊加入55份二苯基甲烷二異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制80±5°C，保溫3小時；然后降溫至60°C向上述反應(yīng)釜中邊攪拌邊加入4份鄰苯二甲酸二異壬酯，15分鐘后測NCO含量，由此制得A組份。
[0048]具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料B組份制備工藝:
[0049]將17份3，5-二乙基甲苯二胺、8份4，4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷、53份亨斯曼的D2000、4份亨斯曼的T5000、5份鄰苯二甲酯二異壬酯、3份活性分子篩依次加入拉缸，攪拌均勻；繼續(xù)向拉缸中加入1份流平劑和1份消泡劑，攪拌均勻；最后向拉缸中加入8份金屬短纖維漿，攪拌均勻，由此制得B組份。
[0050]使用時將A組份和B組份按體積比1:1通過噴涂設(shè)備噴成涂膜，該膜的表面電阻為2Χ105、體積電阻為7Χ10ΤΩ，其他力學(xué)性能符合國標(biāo)GB/T23446-2009。
[0051]實施例2:
[0052]具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料A組份的制備:
[0053]將42份聚醚二元醇抽入反應(yīng)釜，升溫至90°C左右(85°C~95°C)脫水I~2小時，當(dāng)含水率達(dá)到0.08%以下時，停止脫水；冷卻至80°C左右向反應(yīng)釜中邊攪拌邊加入54份二苯基甲烷二異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制80±5°C，保溫3小時；然后降溫至60°C向上述反應(yīng)釜中邊攪拌邊加入4份鄰苯二甲酸二異壬酯，15分鐘后測NCO含量，由此制得A組份。
[0054]具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料B組份制備工藝:
[0055]將15份3，5-二乙基甲苯二胺、10份4，4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷、51份亨斯曼的D2000、5份亨斯曼的T5000、5份鄰苯二甲酯二異壬酯、3份活性分子篩依次加入拉缸，攪拌均勻；繼續(xù)向拉缸中加入1份流平劑和1份消泡劑，攪拌均勻；最后向拉缸中加入9份金屬短纖維漿，攪拌均勻，由此制得B組份。
[0056]使用時將A組份和B組份按體積比1:1通過噴涂設(shè)備噴成涂膜，該膜的表面電阻為IX 107、體積電阻為7Χ108Ω，其他力學(xué)性能符合國標(biāo)GB/T23446-2009。
[0057]實施例3:
[0058]具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料A組份的制備: [0059]將41份聚醚二元醇抽入反應(yīng)釜，升溫至90°C左右(85°C~95°C)脫水I~2小時，當(dāng)含水率達(dá)到0.08%以下時，停止脫水；冷卻至80°C左右向反應(yīng)釜中邊攪拌邊加入55份二苯基甲烷二異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制80±5°C，保溫3小時；然后降溫至60°C向上述反應(yīng)釜中邊攪拌邊加入4份鄰苯二甲酸二異壬酯，15分鐘后測NCO含量，由此制得A組份。
[0060]具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料B組份制備工藝:
[0061]將20份3，5-二乙基甲苯二胺、7份4，4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷、52份亨斯曼的D2000、3份亨斯曼的T5000、5份鄰苯二甲酯二異壬酯、3份活性分子篩依次加入拉缸，攪拌均勻；繼續(xù)向拉缸中加入1份流平劑和1份消泡劑，攪拌均勻；最后向拉缸中加入8份金屬短纖維漿，攪拌均勻，由此制得B組份。
[0062]使用時將A組份和B組份按體積比1:1通過噴涂設(shè)備噴成涂膜，該膜的表面電阻為9Χ106、體積電阻為2Χ108Ω，其他力學(xué)性能符合國標(biāo)GB/T23446-2009。
[0063]實施例4:
[0064]具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料A組份的制備:
[0065]將42份聚醚二元醇抽入反應(yīng)釜，升溫至90°C左右(85°C~95°C)脫水I~2小時，當(dāng)含水率達(dá)到0.08%以下時，停止脫水；冷卻至80°C左右向反應(yīng)釜中邊攪拌邊加入54份二苯基甲烷二異氰酸酯進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度控制80±5°C，保溫3小時；然后降溫至60°C向上述反應(yīng)釜中邊攪拌邊加入4份鄰苯二甲酸二異壬酯，15分鐘后測NCO含量，由此制得A組份。
[0066]具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料B組份制備工藝:
[0067]將16份3，5- 二乙基甲苯二胺、8份4，4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷、54份亨斯曼的D2000、3份亨斯曼的T5000、5份鄰苯二甲酯二異壬酯、3份活性分子篩依次加入拉缸，攪拌均勻；繼續(xù)向拉缸中加入1份流平劑和1份消泡劑，攪拌均勻；最后向拉缸中加入9份金屬短纖維漿，攪拌均勻，由此制得B組份。
[0068]使用時將A組份和B組份按體積比1:1通過噴涂設(shè)備噴成涂膜，該膜的表面電阻為7Χ106、體積電阻為6Χ107Ω，其他力學(xué)性能符合國標(biāo)GB/T23446-2009。
[0069]當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料，包括A組份和B組份，其特征在于:所述涂料各組分的質(zhì)量比為: A組份: 二異氰酸酯 51~60份 聚醚多元醇 37~45份 稀釋劑2~5份 B組份: 擴(kuò)鏈劑24~32份 聚醚氨基樹脂52~59份 稀釋劑4~7份 活性填料2~5份。助劑1~3份 導(dǎo)電填料7~10份
2.一種制備權(quán)利要求1所述聚脲的方法，其特征在于: 制備A組份: 1)檢查反應(yīng)釜內(nèi)是否留有殘留物，檢查所有設(shè)備是否處于正常工作狀態(tài)； 2)將聚醚多元醇加入反應(yīng)釜中，通氮氣并升溫至45°C左右，減壓脫水，當(dāng)含水率達(dá)到0.05%時，停止脫水；升溫至80±5°C時攪拌加入二異氰酸酯，并在此溫度范圍保溫3小時，最后邊攪拌邊加入稀釋劑，調(diào)整粘度，密封待用。 制備B組份:將擴(kuò)鏈劑、聚醚氨基樹脂、稀釋劑、活性填料依次加入拉缸中攪拌均勻，然后加入助劑，最后加入導(dǎo)電填料攪拌均勻，調(diào)整粘度，密封待用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料，其特征在于:所述的二異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯、甲苯_2，4- 二異氰酸酯、甲苯二異氰酸酯(TDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料，其特征在于:所述的聚醚多元醇為聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚醚多元醇等。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料，其特征在于:所述的非揮發(fā)性稀釋劑是:鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP)、臨苯二甲酸二辛酯(D0P)、臨苯二甲酸二丁酯(DBP)等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料，其特征在于:所述的擴(kuò)鏈劑是:2，4- 二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3，5- 二甲硫基甲苯二胺、3，5- 二乙基甲苯二胺、二乙酰己二胺、4，4_雙仲丁氨基二苯基甲烷中的一種或兩種。
7.所述的聚醚氨基樹脂是:不同官能度的數(shù)均分子量大于2000的聚醚氨基樹脂，優(yōu)先選用數(shù)均分子量為2000~5000的主要以伯胺封端的胺封端聚醚樹脂。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料，其特征在于:所述的活性填料是活性氧化鋅、活性氧化鋁、活性氧化鎂或活性分子篩等。 所述的助劑是:涂料助劑，例如流平劑、潤濕劑、消泡劑、觸變劑等。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料，其特征在于:所述的導(dǎo)電纖維是1~2mm的金屬短纖維漿。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的具有防靜電功能的聚脲耐磨涂層材料，其特征在于:將A組份和B組份按體積比1:1混合使用，其過程是通過高壓動態(tài)撞擊混合A組份和B組份來噴涂施工。
【文檔編號】C09D5/24GK103834283SQ201410077495
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】宗正新, 陳凱, 馮志峰, 肖勇 申請人:上海正歐實業(yè)有限公司