专利名称：一种聚脲防腐蚀涂层的制作方法
技术领域：
本发明涉及涂料，尤其涉及一种用于混凝土制件表面的聚脲防腐蚀涂层，尤其适用于暴露在严重腐蚀环境中的混凝土制件，如海堤护坡、桥墩、港口设施、高架立柱等，对其有良好的保护和装饰作用。
背景技术：
处在海洋等恶劣环境中的大型混凝土制件腐蚀严重，为保证长期使用性能，有必要采用表面保护措施。但是，传统的醇酸涂料、酚醛涂料等，会带来不少问题，除涂膜性能不能满足要求外，由于是现场环境较为恶劣，限制了这些涂料的应用。同时，由于这些涂料的施工要求，也延长了施工周期。例如传统涂料在较大的湿度下施工，涂膜性能极差。在低于特定温度时，涂料不能固化或固化时间很长。
而聚脲涂料使用了端氨基聚醚及胺扩链剂作为交联剂，与异氰酸酯组分反应活性极高，在室温下(甚至0℃以下)就可以快速固化，对于湿气不敏感。涂层有优异的耐盐雾性能和其他耐化学性，同时，具有优异的物理性能和耐候性。因此聚脲涂层已扩展到许多不同的领域，包括防腐蚀保护、密封、大型管道衬里及防漏等。
聚脲对于混凝土来说，是一种更全面的保护层。但是，由于聚脲喷涂时，体系反应速度快，固化时间短。因此，对于混凝土基材的浸润性要差，会影响附着力，在中国专利CN1185466A中，威廉.丁.布林顿对于金属结构表面的防腐问题，提出采用复合涂布层，即采用底漆，以增加涂层的长期附着力，增加防腐蚀性能。但其专利中提出的底漆为单组分湿固化聚氨酯-脲树脂和云母氧化铁，使用范围为金属结构。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐老化、耐盐雾、施工方便的聚脲防腐蚀涂层。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现一种聚脲防腐蚀涂层，其特征在于，包括底层和至少一层面层，所述的底层为异氰酸酯改性的环氧树脂，采用端氨基聚醚为固化剂，所述的面层为聚脲。
还包括至少一层表面层，该表面层为丙烯酸聚氨酯。
所述的异氰酸酯改性的环氧树脂采用以下组分及含量为原料制成异氰酸酯，环氧树脂，溶剂，催化剂；所述的异氰酸酯含量按环氧树脂羟基含量计算出理论用量的50～100％重量，所述的溶剂含量按环氧树脂与异氰酸酯总量的0～100％重量，所述的催化剂含量按环氧树脂与异氰酸酯总量的0～0.5％重量。
所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、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、2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、异拂尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。
所述的环氧树脂为缩水甘油醚型环氧树脂，包括616、618、634、637、601牌号市售产品。
所述的溶剂选自二甲苯、丁酮、甲基异丁基酮、乙二醇丁醚中的一种或几种。
所述的催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种。
所述的端氨基聚醚为三官能度的T系列和二官能度的D系列市售产品。
所述的端氨基聚醚与改性环氧树脂的使用比例为10～45∶100重量比。
所述的聚脲选自市售产品，包括上海材料研究所生产的聚脲喷涂市售产品，或者烟台华特聚氨酯有限公司生产的聚脲市售产品。
与现有技术相比，本发明提供了一种混凝土表面的防腐蚀保护复合涂层，通过采用环氧树脂底涂层，提高了聚脲涂层的附着力，改进了防腐蚀性能。具体地说，本发明的底层涂料为异氰酸酯改性的环氧树脂，用端氨基聚醚固化剂，中层为聚脲涂层，面层为丙烯酸酯涂层。(若对于涂层无耐黄变要求，面层就为聚脲涂层，不再喷涂丙烯酸聚氨酯)。改进了聚脲直接喷涂在混凝土表面的附着力，提高了聚脲对于混凝土的长期保护作用。
此外，本发明涂层具有如下特点(1)具有优良的耐老化性能，其复合涂层经受人工加速老化(氙灯)时间可达2500小时以上，不变色、不粉化。
(2)具有优良的耐盐雾等防腐蚀性能，耐盐雾可达2000小时以上。
(3)施工方便，采用喷涂，各个涂层皆可以常温固化，同时，底涂及面层还可以采用涂刷工艺。
具体实施例方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明涂层采用以下多个分布层组成底层异氰酸酯改性的环氧树脂涂层(采用端氨基聚醚为交联固化剂)。中层A、R两个组分反应形成的聚脲涂层。面层丙烯酸聚氨酯涂层(若无黄变要求，该涂层可以省略)。
其中，聚脲涂层A组分如下4，4，-二苯基甲烷二异氰酸酯(4，4，-MDI二异氰酸酯，烟台万华聚氨酯有限公司产品)液化二苯基甲烷二异氰酸酯(液化MDI异氰酸酯，烟台万华聚氨酯有限公司产品)N-210聚醚(扬州合成化工总厂产品)R组分如下D-2000端氨基聚醚(扬州晨化集团产品)DETDA二乙基二氨基甲苯(ALBEMARLE Corporation)N，N’-二烷基甲基二苯胺(Wanda Link 6200，烟台万华聚氨酯有限公司产品)所述的丙烯酸聚氨酯面层涂料为甲、乙二组分涂料。
甲组分为含羟基的丙烯酸树脂加入溶剂、助剂、颜料配制而成，该树脂可以是MA-2、MA-8(上海材料研究所产品)，该涂料是PG-B、GG-B系列涂料(上海材料研究所产品)乙组分为异氰酸酯类固化剂。(上海材料研究所产品，牌号为GHJ-3)上述异氰酸酯改性环氧树脂的制备工艺，该工艺有以下步骤把已用混合溶剂稀释好的环氧树脂，加入催化剂搅匀，然后在50～100℃与异氰酸酯在常压下反应，所述的原料组分(重量％)如下
异氰酸酯(按照环氧树脂羟基含量计算出理论用量的50～100％)，环氧树脂，溶剂(环氧树脂与异氰酸酯总量的0～100％)，催化剂(环氧树脂与异氰酸酯总量的0～0.5％)，反应结束后，得到改性环氧树脂。
上述聚脲的制备工艺，包括以下步骤A组分在反应釜中加入计量好的异氰酸酯，在搅拌情况下升温加热，在40～70℃时，加入计量好的其余组分(聚醚多元醇等)，然后在80～100℃保温2小时，取样测定异氰酸根含量(重量％)，合格(15～16％)，冷却，出料，即为A组分。
R组分把计量好的端氨基聚醚、助剂、颜(染)料等在高速分散机上搅拌均匀后，用砂磨机研磨至细度小于20μm，再加入剩余的端氨基聚醚、扩链剂及稀释剂等，用高速分散机混合均匀，过滤、包装。
本发明中，复合涂层的施工方法为底层施工把异氰酸酯改性环氧树脂与端氨基聚醚按指定比例混合(100∶10～45重量比)，然后加入溶剂混合均匀，调至合适粘度(喷涂时，涂4杯粘度20秒左右；涂刷时，涂4杯粘度30秒左右)。在混凝土表面施工。然后室温固化1～2小时。
中层施工把聚脲的A、R两个组分经过高压喷涂设备，再经过喷枪混合均匀后，喷到已有底涂的混凝土表面，固化后为聚脲涂层。(注高压喷涂设备采用美国Gusmer公司的H-20/35主机和GX-8喷枪)面层施工(对于涂层无耐黄变要求时，可以省去。)把丙烯酸酯涂料(甲组分)倒出所需用量，加入包装桶上指定比例的固化剂(乙组分)，加入稀释剂，搅拌均匀，调整粘度至要求(喷涂时，涂4杯粘度16秒左右，涂刷时，涂4杯粘度22秒左右)，在聚脲涂层上施工。然后室温固化。
该复合防腐涂层由于采用各具特点的涂层配合而成，具有优良的耐腐蚀保护作用。
底涂层以环氧树脂为主体，中间含有氨基甲酸酯键，因此与混凝土表面的粘结性良好，保证了整个涂层的长久附着力，也保证了与聚脲涂层的结合力。同时，通过调整异氰酸酯、环氧树脂及端氨基聚醚的不同种类与配比，可以获得不同柔韧性与强度的底涂层，以适应工程需要。
中涂层是聚脲，有良好的耐盐雾能力及各种物性。同时，聚脲的A、R二个组分反应速度快，施工时受环境影响小。通过调整A、R中原料组分的种类与比例，可以获得具有理想物性的涂层。(从弹性体到刚性体)。
面涂层是丙烯酸聚氨酯，本身具有良好的抗腐蚀性，同时还具有耐黄变性能。
实施例1500ml四口玻璃烧瓶，配有搅拌器、温度计及回流冷凝管，烧瓶中加入616#环氧树脂300克，加入0.02克二月桂酸二丁基锡，加热搅拌升温至50℃，然后滴加熔融的甲苯二异氰酸酯15.3克，滴加时间1.5小时，滴加时保持50℃左右反应温度，滴加完毕后，升温至80℃，保温2小时，冷却至室温出料，得到微黄色透明粘稠液体，即异氰酸酯改性的环氧树脂。
取上述所得改性环氧树脂100克，再加入T403端氨基聚醚39克，混合均匀，加入少量丁酮与丙二醇甲醚醋酸酯混合溶剂(丁酮∶丙二醇甲醚醋酸酯＝2∶1，重量比)，调整粘度至30～40秒(涂4杯)，然后，喷涂在混凝土制件表面；约2小时后即可表干，在混凝土表面形成一层连续的保护膜(底层)。
把MDI异氰酸酯100份，液化MDI 86份，加入干燥的反应釜中搅拌均匀，升温至60℃，在搅拌状态下，慢慢滴加N-210聚醚100份(大约0.5小时)，滴加完毕后，在70～90℃之间，保温2小时，搅拌均匀，取样分析，-NCO％在15～16％之间，搅拌冷却至室温。该预聚体即为A组分。
R组分是用D-2000 35份，DETDA 20份，Wandalione 6200 14.5份，混合后，搅拌均匀得到。
把上述A、R两个组分，使用美国Gusmer公司的H-20/35喷涂主机和GX-8喷枪，A、R两个组分经过主机加热系统，预热至65℃后，按1∶1(体积比)喷涂在上述改性环氧底涂层表面，形成一层聚脲弹性体。其粘结力如下表在混凝土上的粘结性能
按照上述聚脲涂层施工后，再喷涂PG-B-6丙烯酸酯聚氨酯涂料(上海材料研究所产品)，干膜厚度25μm，室温下涂膜固化后，测试性能如下
实施例2500ml四口玻璃烧瓶，配有搅拌器、温度计及回流冷凝管，烧瓶中加入601环氧树脂150克，再加入甲基异丁酮75克，乙二醇丁醚75克，加热至50℃搅拌，直至环氧树脂成透明溶液，再加入0.01克二月桂酸二丁基锡，搅拌均匀，在50℃时，滴加熔融的甲苯二异氰酸酯35克，在50℃时滴加1.5小时，滴加完毕后，升温至80℃，保温2小时，然后冷却至室温出料，得到微黄色透明粘稠液体，即异氰酸酯改性的环氧树脂。
其余涂层产品的制备工艺与实施例1相同。
实施例3500ml四口玻璃烧瓶，配有搅拌器、温度计及回流冷凝管，烧瓶中加入616#环氧树脂300克，0.02克辛酸亚锡，加热搅拌均匀，升温至50℃，然后滴加己二异氰酸酯15.0克，滴加时间2.0小时，这时保持50℃左右反应温度，滴加完毕后，升温至80℃，保温2.5小时，冷却至室温出料，得到微黄色透明粘稠液体，即异氰酸酯改性的环氧树脂。
其余涂层产品的制备工艺与实施例1相同。
权利要求
1.一种聚脲防腐蚀涂层，其特征在于，包括底层和至少一层面层，所述的底层为异氰酸酯改性的环氧树脂，采用端氨基聚醚为固化剂，所述的面层为聚脲。
2.根据权利要求1所述的聚脲防腐蚀涂层，其特征在于，还包括至少一层表面层，该表面层为丙烯酸聚氨酯。
3.根据权利要求1所述的聚脲防腐蚀涂层，其特征在于，所述的异氰酸酯改性的环氧树脂采用以下组分及含量为原料制成异氰酸酯，环氧树脂，溶剂，催化剂；所述的异氰酸酯含量按环氧树脂羟基含量计算出理论用量的50～100％重量，所述的溶剂含量按环氧树脂与异氰酸酯总量的0～100％重量，所述的催化剂含量按环氧树脂与异氰酸酯总量的0～0.5％重量。
4.根据权利要求3所述的聚脲防腐蚀涂层，其特征在于，所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、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、2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、异拂尔酮二异氰酸酯中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的聚脲防腐蚀涂层，其特征在于，所述的环氧树脂为缩水甘油醚型环氧树脂，包括616、618、634、637、601牌号市售产品。
6.根据权利要求3所述的聚脲防腐蚀涂层，其特征在于，所述的溶剂选自二甲苯、丁酮、甲基异丁基酮、乙二醇丁醚中的一种或几种。
7.根据权利要求3所述的聚脲防腐蚀涂层，其特征在于，所述的催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的一种。
8.根据权利要求1所述的聚脲防腐蚀涂层，其特征在于，所述的端氨基聚醚为三官能度的T系列和二官能度的D系列市售产品。
9.根据权利要求1所述的聚脲防腐蚀涂层，其特征在于，所述的端氨基聚醚与改性环氧树脂的使用比例为10～45∶100重量比。
10.根据权利要求1所述的聚脲防腐蚀涂层，其特征在于，所述的聚脲选自市售产品，包括上海材料研究所生产的聚脲喷涂市售产品，或者烟台华特聚氨酯有限公司生产的聚脲市售产品。
全文摘要
本发明涉及一种聚脲防腐蚀涂层，包括底层和至少一层面层，所述的底层为异氰酸酯改性的环氧树脂，采用端氨基聚醚为固化剂，所述的面层为聚脲。与现有技术相比，本发明提供了一种混凝土表面的防腐蚀保护复合涂层，通过采用环氧树脂底涂层，提高了聚脲涂层的附着力，改进了防腐蚀性能。
文档编号C09D5/08GK1955237SQ20051003108
公开日2007年5月2日 申请日期2005年10月25日 优先权日2005年10月25日
发明者姚中恒, 施杰, 朱荣道, 李伟海 申请人:上海材料研究所