本技術(shù)涉及聚脲防護(hù)涂料，具體涉及一種阻燃聚脲防護(hù)涂料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、聚脲涂料是國(guó)外繼高固體分涂料、水性涂料、輻射固化涂料、粉末涂料等低(無(wú))污染涂料后為適應(yīng)環(huán)保需求而研制、開(kāi)發(fā)的一種新型無(wú)溶劑、無(wú)污染的綠色涂料。與傳統(tǒng)環(huán)保型涂料相比，聚脲涂料具有以下優(yōu)點(diǎn)：①快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象；②對(duì)水分、濕氣不敏感，施工時(shí)不受環(huán)境溫度、濕度的影響；③100%固含量，不含任何揮發(fā)性有機(jī)物(voc)，對(duì)環(huán)境友好；④可按1:1體積比進(jìn)行噴涂或澆注，一次施工即可達(dá)到設(shè)計(jì)厚度要求，克服了以往多層施工的弊病；⑤優(yōu)異的理化性能，如拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、撕裂強(qiáng)度、柔韌性、耐磨性、耐老化、防腐蝕等；⑥具有良好的熱穩(wěn)定性，可在120℃下長(zhǎng)期使用，可承受150℃的短時(shí)熱沖擊；⑦涂料顏色可調(diào)；⑧配方體系任意可調(diào)，手感從軟橡皮(邵爾a20)到硬彈性體(邵爾d75)；⑨原形再現(xiàn)性好，涂層連續(xù)、致密、無(wú)接縫、無(wú)針孔，美觀實(shí)用；⑩使用成套設(shè)備，施工方便，效率極高。

2、常用的聚脲涂料樹(shù)脂含量高，阻燃性能差，在新能源電池防爆聚脲產(chǎn)品、軍用防爆聚脲產(chǎn)品等領(lǐng)域，往往要求聚脲涂層在具備較高的物理化學(xué)性能基礎(chǔ)上，具有一定的阻燃性能。但是，目前在配制聚脲涂料時(shí)，為了使固化后的聚脲涂層達(dá)到一定的阻燃效果，往往需要添加大量的阻燃劑，從而導(dǎo)致聚脲涂層的強(qiáng)度出現(xiàn)斷崖式下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于背景技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本技術(shù)提供了一種阻燃聚脲防護(hù)涂料及其制備方法和應(yīng)用，旨在解決在聚脲涂料中添加阻燃劑，導(dǎo)致聚脲涂層強(qiáng)度下降的技術(shù)問(wèn)題。

2、第一方面，由a組分和b組分按體積比1:1混合制得，a組分為反應(yīng)型阻燃劑、溶劑、mdi和多元醇反應(yīng)得到的預(yù)聚體，反應(yīng)型阻燃劑包括三聚氰胺、三聚氰酸、三羥乙基異氰尿酸酯中的至少一種；b組分包括多元醇、胺類擴(kuò)鏈劑、抗氧劑、催化劑和助劑。

3、現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)型阻燃劑作為添加型阻燃劑，直接添加入聚脲涂料中，會(huì)阻斷聚脲涂料a、b組分在聚合過(guò)程中的樹(shù)脂交聯(lián)，造成聚脲涂層拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等力學(xué)性能出現(xiàn)急劇下降。

4、該實(shí)施例中的反應(yīng)型阻燃劑采用溶劑溶解后，可與二苯基甲烷二異氰酸酯（mdi）反應(yīng)，使反應(yīng)型阻燃劑固定在mdi和多元醇反應(yīng)合成的預(yù)聚體主鏈上，反應(yīng)型阻燃劑包括三聚氰胺、三聚氰酸和三羥乙基異氰尿酸酯，三者與mdi的反應(yīng)機(jī)理如下：

5、三聚氰胺具有三個(gè)氨基基團(tuán)，三聚氰胺直接添加到mdi中時(shí)，不與mdi反應(yīng)，但是三聚氰胺溶解在溶劑中后再添加到mdi中，三聚氰胺的三個(gè)氨基與可與mdi反應(yīng)生成聚脲，三聚氰胺溶液與多元醇同時(shí)滴加到mdi中時(shí)，多元醇與mdi生成異氰酸酯預(yù)聚體，三聚氰胺同時(shí)與mdi反應(yīng)，使三聚氰胺的三嗪含氮雜環(huán)固定在異氰酸酯預(yù)聚體的主鏈上，由于三聚氰胺上含有三個(gè)氨基，可與異氰酸酯基形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，提高體系的交聯(lián)密度，增強(qiáng)涂層的力學(xué)性能；

6、三聚氰酸溶解在溶劑中后，三聚氰酸中的三個(gè)羥基會(huì)與mdi反應(yīng)生成聚氨基甲酸酯，三聚氰胺溶液與多元醇同時(shí)滴加到mdi中時(shí)，多元醇與mdi生成異氰酸酯預(yù)聚體，三聚氰酸同時(shí)與mdi反應(yīng)，使三聚氰酸的三嗪含氮雜環(huán)固定在異氰酸酯預(yù)聚體的主鏈上，三聚氰酸上含有三個(gè)羥基，可與異氰酸酯基形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；

7、三羥乙基異氰尿酸酯溶于溶劑后與mdi反應(yīng)，mdi的異氰酸酯基團(tuán)可以與三羥乙基異氰尿酸酯的羥基發(fā)生反應(yīng)，生成氨基甲酸酯鍵（-nhcoo-），使三羥乙基異氰尿酸酯的三嗪含氮雜環(huán)固定在異氰酸酯預(yù)聚體的主鏈上，三羥乙基異氰尿酸酯上含有三個(gè)羥基，從而構(gòu)建出交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，生成三維結(jié)構(gòu)的聚氨基甲酸酯。

8、將反應(yīng)型阻燃劑、二苯基甲烷二異氰酸酯（mdi）和多元醇反應(yīng)合成預(yù)聚體，使反應(yīng)型阻燃劑的三嗪含氮雜環(huán)固定在預(yù)聚體主鏈上，并與異氰酸酯基形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改善了體系的交聯(lián)密度，既提高了聚脲涂層的阻燃性，又改善了體系的交聯(lián)密度，增強(qiáng)了涂層的力學(xué)性能。

9、a組分中的反應(yīng)型阻燃劑、mdi和多元醇反應(yīng)生成含三嗪含氮雜環(huán)的異氰酸酯基預(yù)聚體，b組分中含有胺類擴(kuò)鏈劑，在制備阻燃性聚脲涂層時(shí)，將a組分和b組分按體積比1:1混合加熱，a組分中的異氰酸酯（r-nco）與b組分中胺類擴(kuò)鏈劑的氨基（r'-nh2）反應(yīng)，生成具有脲鍵（rnhconhr'）的高分子材料，固化后得到聚脲涂層；b組分中的多元醇可起到增塑和交聯(lián)的作用。

10、優(yōu)選的，溶劑包括吡啶、二甲基甲酰胺二甲基亞砜和n，n-二甲基吡咯烷酮中的至少一種。

11、優(yōu)選的，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，a組分中包括多元醇25~45份、反應(yīng)型阻燃劑5~20份和mdi40~50份。

12、該實(shí)施例中a組分中反應(yīng)型阻燃劑添加量為10%~15%時(shí)，涂層的阻燃性能和力學(xué)性能最佳，反應(yīng)型阻燃劑添加量過(guò)高，a組分粘度變大，不利于施工，添加量過(guò)低，阻燃效果不佳。

13、優(yōu)選的，按質(zhì)量份數(shù)計(jì)，b組分中包括多元醇55~65份、胺類擴(kuò)鏈劑15~30份、抗氧劑0.1~0.5份、催化劑0.05~0.2份和助劑4.6~7.6份，助劑包括偶聯(lián)劑1~2份、消泡劑0.05~0.15份、流平劑0.1~0.3份、除水劑3~5份和分散劑0.2~0.4份。

14、優(yōu)選的，偶聯(lián)劑包括硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑、雙金屬偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑中的至少一種。

15、消泡劑包括byk-066n、byk-054、byk-057中的至少一種。

16、流平劑包括byk-306、byk-307、byk-310中的至少一種。

17、分散劑包括byk-161、byk-163、byk-164、byk-170中的至少一種。

18、優(yōu)選的，多元醇包括聚醚二元醇、聚酯二元醇、聚醚三元醇、聚四氫呋喃二元醇、常規(guī)聚酯多元醇、聚己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸酯二元醇中的至少兩種。

19、優(yōu)選的，多元醇包括tep-330n、ppg4000、ppg2000、ppg1000、mn3050、mn1000、mn700、mn500、ptmg-1000、ptmg-2000、pcl-1200、pcl-2044、pcl-2053、pcl-3057、pcl-2200a、pcl-2200c中的至少兩種。

20、優(yōu)選的，催化劑包括辛酸亞錫、二丁基二月桂酸錫和二丁基氧化錫、新癸酸鉍、月桂酸鉍、異辛酸鉍、環(huán)烷酸鉍、惡唑烷酮中的至少一種。

21、優(yōu)選的，胺類擴(kuò)鏈劑包括二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、4，4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷、3，3'-二氯-4，4'-二氨基二苯基甲烷中的至少一種。

22、第二方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種阻燃聚脲防護(hù)涂料的制備方法，包括如下步驟：

23、將反應(yīng)型阻燃劑、溶劑混合攪拌使反應(yīng)型阻燃劑完全溶解，得到反應(yīng)型阻燃劑溶液；將多元醇在反應(yīng)釜中于70~80℃、真空條件下脫水2~3h，然后除去真空，降溫至70℃以下，得到脫水后的多元醇；在另一反應(yīng)釜中加入計(jì)算量的液態(tài)mdi，并升溫至40~60℃，向液態(tài)mdi中加入反應(yīng)型阻燃劑溶液和脫水后的多元醇，升溫至70~80℃，反應(yīng)2~3h后脫除溶劑、過(guò)濾，得到a組分；

24、將多元醇和助劑高速攪拌均勻，再加入胺類擴(kuò)鏈劑、抗氧劑、催化劑攪拌均勻，脫水后，得到b組分。

25、優(yōu)選的，于1~2h內(nèi)同時(shí)向mdi內(nèi)滴加反應(yīng)型阻燃劑溶液和脫水后的多元醇。

26、第三方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種阻燃聚脲防護(hù)涂料的應(yīng)用，包括如下步驟：分別向a組分和b組分中添加5~10份碳酸丙烯酯（pc）溶劑，使a組分和b組分的粘度小于2000mpa·s，且a組分和b組分的粘度相差不超過(guò)50mpa·s，采用聚脲專用噴涂機(jī)將稀釋后的a組分和b組分按照體積比1:1混合均勻后噴涂，放置于室溫下養(yǎng)護(hù)，得到阻燃聚脲防護(hù)涂層。

27、區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)方案，本技術(shù)的有益效果包括：

28、本技術(shù)將反應(yīng)型阻燃劑溶液與多元醇同時(shí)滴加到mdi中，多元醇與mdi反應(yīng)生成異氰酸酯預(yù)聚體，同時(shí)通過(guò)在異氰酸酯預(yù)聚體主鏈上用嵌段共聚方法嵌入反應(yīng)型阻燃劑，使反應(yīng)型阻燃劑的三嗪含氮雜環(huán)固定在主鏈上，并與異氰酸酯基形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，改善了體系的交聯(lián)密度，既提高了聚脲涂層的阻燃性，又增強(qiáng)了涂層的力學(xué)性能；在添加反應(yīng)型阻燃劑10%~20%時(shí)，涂層的阻燃性能可以達(dá)到氧指數(shù)26~32，拉伸強(qiáng)度可達(dá)19mpa，撕裂強(qiáng)度可達(dá)78kn/m。用此方法制備得到的高性能阻燃聚脲涂料，在滿足用戶對(duì)材料阻燃性能要求的同時(shí)，力學(xué)性能有所增加，具有較好的應(yīng)用前景。

29、上述說(shuō)明僅是本技術(shù)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術(shù)的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本技術(shù)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本技術(shù)的具體實(shí)施方式。