一種低黏度阻燃聚氨酯金屬涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚氨酯涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低黏度阻燃聚氨酯金屬涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)目前大多數(shù)大型高溫液體儲(chǔ)罐或管道，多使用金屬管材，如碳鋼、不銹鋼等材質(zhì)。一般在這些罐體、管道內(nèi)壁均會(huì)添加襯里或直接在內(nèi)壁涂上涂料，以提高這些設(shè)備的耐高溫、防腐蝕性能，延長(zhǎng)其使用壽命。不銹鋼或碳鋼材質(zhì)的罐體或管道內(nèi)壁常采用的內(nèi)襯保護(hù)方式多是采用復(fù)合材料，但其工藝復(fù)雜、造價(jià)高，普及性低，目前采用的較為普遍的是選用合適的涂料在內(nèi)壁表面形成保護(hù)涂層，該種措施實(shí)施起來(lái)即簡(jiǎn)便有效，使用成本又低。目前在高溫儲(chǔ)罐管道內(nèi)壁采用的較多的涂料為聚氨酯涂料，但現(xiàn)有技術(shù)中的聚氨酯阻燃、耐水、耐熱性能不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種低黏度阻燃聚氨酯金屬涂料，具有優(yōu)異的阻燃、耐水、耐熱性能，而且附著力強(qiáng)，黏度和斷裂伸長(zhǎng)率小，固化速度快，固化后涂膜的拉伸強(qiáng)度、硬度、韌性高。
[0004]本發(fā)明提出的一種低黏度阻燃聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:改性聚氨酯80?85份，水性有機(jī)硅樹(shù)脂6?9份，水性醛酮樹(shù)脂12?15份，滑石粉22?25份，膨潤(rùn)土 3?6份，高嶺土 5?8份，碳酸|丐8?12份，納米氫氧化鎂10?14份，防腐劑3?4份，消泡劑2?3份，平流劑2.5?4份，顏料5?6份。
[0005]優(yōu)選地，滑石粉、膨潤(rùn)土、高嶺土、碳酸鈣和納米氫氧化鎂的重量比為23?24:4?5:6 ?7:9 ?10:12 ?13ο
[0006]優(yōu)選地，改性聚氨酯的制備方法如下:將聚己二酸-1，4- 丁二醇酯二元醇和聚四氫呋喃升溫，保溫，接著真空脫水得到第一物料；將第一物料和Ν，Ν_雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯、改性聚合1，6-己二異氰酸酯混合后，通入Ν2保護(hù)，升溫，保溫，然后降溫，加入1，6-己二醇、1，4- 丁二醇-2-磺酸鈉、環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮，再加入辛酸鈷，升溫，保溫，得到第二物料；將第二物料降溫后，再滴加含Ν-甲基二乙醇胺和二乙醇胺的混合溶液，升溫，保溫得到第三物料；將第三物料進(jìn)行中和后，再加水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到改性聚氨酯。
[0007]優(yōu)選地，改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將30?40份聚己二酸-1，4- 丁二醇酯二元醇和20?30份聚四氫呋喃升溫，保溫，接著真空脫水得到第一物料；將第一物料和7?10份Ν，Ν-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯、5?8份改性聚合1，6-己二異氰酸酯混合后，通入Ν2保護(hù)，升溫，保溫，然后降溫，加入10?15份1，6-己二醇、1?1.5份1，4- 丁二醇-2-磺酸鈉、7?10份環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮，再加入0.5?0.8份辛酸鈷，升溫，保溫，得到第二物料；將第二物料降溫后，再滴加含1.5?2.5份Ν-甲基二乙醇胺和1?1.5份二乙醇胺的混合溶液，升溫，保溫得到第三物料；將第三物料進(jìn)行中和后，再加290?300份水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到改性聚氨酯。
[0008]優(yōu)選地，改性聚氨酯的制備方法如下:將聚己二酸-1，4- 丁二醇酯二元醇和聚四氫呋喃升溫至80?90°C，保溫3?4h，接著真空脫水得到第一物料；將第一物料和N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯、改性聚合1，6-己二異氰酸酯混合后，通入N2保護(hù)，升溫至83?86°C，保溫2?4h，然后降溫至40?42°C，加入1，6-己二醇、1，4- 丁二醇-2-磺酸鈉、環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮，再加入辛酸鈷，升溫至88?92°C，保溫1?2h，得到第二物料；將第二物料降溫至33?36°C后，再滴加含N-甲基二乙醇胺和二乙醇胺的混合溶液，升溫至65?75°C，保溫40?50min得到第三物料；將第三物料進(jìn)行中和后，再加水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到改性聚氨酯。
[0009]丙酮在改性聚氨酯的制備過(guò)程中起到溶劑的作用，無(wú)需限定用量。
[0010]優(yōu)選地，改性聚氨酯、水性有機(jī)硅樹(shù)脂、水性醛酮樹(shù)脂的重量比為82?84:7?8:13 ?14。
[0011]優(yōu)選地，改性聚氨酯制備方法中的改性聚合1，6-己二異氰酸酯按如下工藝制備:將1，6-己二異氰酸酯和N，N，N-三甲基-N-(2-羥基乙基)-氫氧化銨混合，通入N2保護(hù)，升溫，在升溫過(guò)程中不停攪拌，保溫，再加入硫酸二甲酯，保溫，然后加入羥基硅氧烷和月桂酸鉍混合均勻，繼續(xù)保溫，降至室溫得到改性聚合1，6-己二異氰酸酯。
[0012]優(yōu)選地，改性聚氨酯制備方法中的改性聚合1，6-己二異氰酸酯按如下工藝制備:將1，6-己二異氰酸酯和Ν，Ν, N-三甲基-N- (2-羥基乙基)-氫氧化銨混合，通入N2保護(hù)，升溫至75?80°C，在升溫過(guò)程中不停攪拌，保溫2?3h，再加入硫酸二甲酯，保溫1?2h，然后加入羥基硅氧烷和月桂酸鉍混合均勻，繼續(xù)保溫5?6h，降至室溫得到改性聚合1，6-己二異氰酸酯。
[0013]優(yōu)選地，改性聚氨酯制備方法中的改性聚合1，6-己二異氰酸酯按如下工藝制備:按重量份將98?102份1，6-己二異氰酸酯和0.2?0.3份N，N，N-三甲基-N_(2_羥基乙基)-氫氧化銨混合，通入N2保護(hù)，升溫，在升溫過(guò)程中不停攪拌，保溫，再加入5?8份硫酸二甲酯，保溫，然后加入30?35份羥基硅氧烷和0.5?0.8份月桂酸鉍混合均勻，繼續(xù)保溫，降至室溫得到改性聚合1，6-己二異氰酸酯。
[0014]本發(fā)明按常規(guī)工藝制備。
[0015]本發(fā)明將1，6-己二異氰酸酯和N，N，N-三甲基_N_ (2_羥基乙基)-氫氧化銨混合后，升溫，使1，6_己二異氰酸酯中-NC0基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，三個(gè)異氰酸酯基團(tuán)聚合生成六元環(huán)結(jié)構(gòu)的異氰脲酸酯基團(tuán)，然后加入硫酸二甲酯起到阻聚劑的效果，使1，6_己二異氰酸酯的聚合反應(yīng)終止，又加入羥基硅氧烷和月桂酸鉍，在催化劑月桂酸鉍的作用下，羥基硅氧烷的巰基與1，6-己二異氰酸酯三聚體上的異氰酸酯基進(jìn)行反應(yīng)，使羥基硅氧烷接枝于1，6-己二異氰酸酯三聚體上，為后續(xù)改性聚氨酯的制備做鋪墊；本發(fā)明采用N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯和上述改性聚合1，6_己二異氰酸酯來(lái)制備改性聚氨酯，在聚氨酯結(jié)構(gòu)上引入支化側(cè)鏈和含氮磷的基團(tuán)，使改性聚氨酯的黏度和斷裂伸長(zhǎng)率小，固化后涂膜的拉伸強(qiáng)度、硬度、韌性高，上述改性聚合1，6_己二異氰酸酯上同時(shí)具有異氰脲酸酯六元環(huán)和有機(jī)硅基團(tuán)，其中異氰脲酸酯六元環(huán)具有強(qiáng)吸電子效應(yīng)，導(dǎo)致分子中-NC0的C = N鍵的極性增加，提高了反應(yīng)活性，加速改性聚合1，6_己二異氰酸酯與羥基的反應(yīng)速度，提高交聯(lián)度，提高了改性聚氨酯的硬度和附著力，而有機(jī)硅具有低表面能、耐高溫、耐水、良好的透氣性的特點(diǎn)，可以降低改性聚氨酯的粘度，還可以使本發(fā)明成膜時(shí)親油基向外對(duì)空氣排布，親水基向內(nèi)排布，從而使得接觸角增大，水難以在本發(fā)明所形成的涂層表面鋪展?jié)櫇?，提高了改性聚氨酯的耐水、耐熱性能和附著力；而乂1雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯使改性聚氨酯在合成的過(guò)程中引入含氮磷的基團(tuán)，使本發(fā)明在燃燒過(guò)程中，由于C-C鍵的鍵能大于C-P的鍵能要大，受熱能力差的含磷化合物率先分解出磷酸以及多種有機(jī)膦酸起到覆蓋作用，還引起多羥基聚合物脫水形成隔熱、隔氧的炭層，而氮元素在燃燒過(guò)程中也會(huì)分解放出N2等不燃?xì)怏w，從而進(jìn)一步提高本發(fā)明的阻燃性能；N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯和上述改性聚合1，6_己二異氰酸酯配合合成改性聚氨酯，使本發(fā)明的改性聚氨酯具有優(yōu)異的阻燃、耐水、耐熱性能，而且附著力強(qiáng)，黏度和斷裂伸長(zhǎng)率小，固化速度快，固化后涂膜的拉伸強(qiáng)度、硬度、韌性高。
[0016]本發(fā)明采用改性聚氨酯、水性有機(jī)硅樹(shù)脂和水性醛酮樹(shù)脂作為成膜物質(zhì)，不僅具有高韌性和高強(qiáng)度，附著力強(qiáng)，阻燃、耐熱、耐水性能優(yōu)秀，而且上述物料作為成膜物質(zhì)能在水中分散均勻，大大提高了涂料的加工性能；膨潤(rùn)土作為本發(fā)明的增稠劑和防沉助劑，大幅改善了本發(fā)明的稠度和防觸變性，使本發(fā)明中的成膜物質(zhì)和填充補(bǔ)強(qiáng)劑分布均勻，大大延長(zhǎng)了本發(fā)明的使用壽命和保存時(shí)間；滑石粉、膨潤(rùn)土、高嶺土、碳酸鈣和納米氫氧化鎂作為本發(fā)明的填充物，使本發(fā)明在固化后具有優(yōu)異的強(qiáng)度、韌性、防水、抗老化、耐磨和耐腐蝕能力；膨潤(rùn)土、高嶺土具有龐大的比表面積、表面多介孔結(jié)構(gòu)和極強(qiáng)的吸附能力，不僅使本發(fā)明在固化后，可吸附空氣中的有害粉塵，還使本發(fā)明具有良好的阻燃性能；而成膜物質(zhì)與納米氫氧化鎂相互配合，進(jìn)一步提高了本發(fā)明的阻燃性能。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面，通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1
[0019]本發(fā)明提出的一種低黏度阻燃聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:改性聚氨酯80份，水性有機(jī)硅樹(shù)脂9份，水性醛酮樹(shù)脂12份，滑石粉25份，膨潤(rùn)土 3份，高嶺土 8份，碳酸鈣8份，納米氫氧化鎂14份，防腐劑3份，消泡劑3份，平流劑2.5份，顏料6份。
[0020]改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將30份聚己二酸-1，4- 丁二醇酯二元醇和30份聚四氫呋喃升溫至80°C，保溫4h，接著真空脫水得到第一物料；將第一物料和7份N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯、8份改性聚合1，6-己二異氰酸酯混合后，通入N2保護(hù)，升溫至83°C，保溫4h，然后降溫至40°C，加入15份1，6-己二醇、1份1，4- 丁二醇-2-磺酸鈉、10份環(huán)氧樹(shù)脂和丙酮，再加入0.5份辛酸鈷，升溫至92°C，保溫lh，得到第二物料；將第二物料降溫至36°C后，再滴加含1.5份N-甲基二乙醇胺和1.5份二乙醇胺的混合溶液，升溫至65°C，保溫50min得到第三物料；將第三物料進(jìn)行中和后，再加290份水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到改性聚氨酯。
[0021]改性聚氨酯制備方法中的改性聚合1，6-己二異氰酸酯按如下工藝制備:按重量份將102份1，6-己二異氰酸酯和0.2份Ν，Ν, N-三甲基_N_(2_羥基乙基)_氫氧化銨混合，通入N2保護(hù)，升溫至80°C，在升溫過(guò)程中不停攪拌，保溫2h，再加入8份硫酸二甲酯，保溫lh，然后加入35份羥基硅氧烷和0.5份月桂酸鉍混合均勻，繼續(xù)保溫6h，降至室溫得到改性聚合1，6-己二異氰酸酯。
[0022]實(shí)施例2
[0023]本發(fā)明提出的一種低黏度阻燃聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:改性聚氨酯85份，水性有機(jī)硅樹(shù)脂6份，水性醛酮樹(shù)脂15份，滑石粉22份，膨潤(rùn)土 6份，高嶺土 5份，碳酸鈣12份，納米氫氧化鎂10份，防腐劑4份，消泡劑2份，平流劑4份，顏料5份。
[0024]改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將40份聚己二酸-1，4- 丁二醇酯二元醇和20