专利名称：一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料及其制备和使用方法
技术领域：
本发明涉及到一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，属于防腐材料领域。
背景技术：
金属腐蚀会造成巨大损失，但无论现在乃至将来，金属材料都以其优良的机械和工艺性能在材料领域占据重要地位，因此研究金属的腐蚀防护方法以控制金属的腐蚀，减少腐蚀造成的损失，对国民经济发展具有重要意义。其中最常用的方法就是在金属表面涂覆防腐涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体接触。随着建筑、交通、石化、电力等行业的发展，防腐涂料的市场规模已经仅次于建筑涂料而位居第二位，据估计2020车将突破100万吨大 关，这些领域对防腐涂料的品种和性能提出了更高的要求。已有的方案，如传统的环氧防腐材料都存在着以下缺点①硬度有余韧性不足，在使用时极易产生微裂纹而使防腐效果大大降低，导致修补及保养费用增加；②难以在垂直面或顶面施工；③体系含有机溶剂，对人体有害且污染环境；④必须采用多道施工，施工周期长，效率低。
发明内容
针对已有技术的缺陷，本发明提供一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，该涂料固化后表现出优异的性能，具有极强的附着力、高硬度、防腐和耐磨性、耐溶剂
坐寸ο为实现上述发明目的，本发明是通过下述技术方案实现的一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，为现场喷涂成型的A组分和B组分构成的双组分涂料，其中A组分是由多异氰酸酯、聚醚多元醇和环氧树脂反应而得的半预聚物和稀释剂组成组分由端氨基聚醚、液态胺扩链剂、防腐填料以及助剂组成，其中各组分重量份数如下A组分是由30 50重量份多异氰酸酯、20 40重量份聚醚多元醇和20 30重量份环氧树脂反应而得的半预聚物和O 10份的稀释剂组成；B组分由35 50重量份端氨基聚醚、20 30重量份液态胺扩链剂、10 20重量份防腐填料以及O 5重量份助剂组成。相应的，在上述基础上，本发明公开了所述用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料的制备方法A组分的制备方法将聚醚多元醇、环氧树脂和稀释剂加入有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至100 120°C，恒温抽真空至釜内压力-O. 095MPa以上脱水3小时，关真空降温至50 60°C加入相应量的多异氰酸酯，加热至70 90°C反应3小时，游离的异氰酸酯基含量在10% 20%之间时，降温至40 60°C，出料而得；
所述B组分的制备方法先把端胺基聚醚加入到反应釜中，然后搅拌下加入分散助剂慢速搅拌下待助剂分散均匀后，加入胺扩链剂，防腐填料后高速搅拌0. 5 I小时后，加入其他助剂混合均匀，用200目筛网过滤后出料。以上制备方法仅为本发明最优的制备方法，并非限制本发明仅可以采用上述方法制成，本领域技术人员在上述基础上对加热温度、真空度、反应时间等进行改变并不会改变本发明的实质，只是相应的影响产品的制备速度和产率，这种更改是涵盖于本发明保护范围之内的。进一步的，本发明还公开了所述用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料的使用方法，将两组分按照体积比1:1的比例进行喷涂施工，采用喷涂机和喷枪进行喷涂施工。其中，施工时喷涂设备可使用美国Gusmer公司的H-3500或H-20/35主机和GX-7 或GX-8喷枪，Glas-Craft公司的MX/MH主机和Probler喷枪，Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和Fusion MP或Fusion AP喷枪等，本发明并不限制具体所用的设备类型和型号。需要注意的是，在本发明中申请人在陈述助剂、稀释剂的用量时使用了 O-X这样的数值表达范围，是用于表达此类成分的用量受到上限的限制，只要在成分中添加此组分即可起到相应的功能，而非限定特定的最小值，即申请人要表达的概念是不含0值。在本发明的进一步详述和具体实施中，本发明公开了所用的各种成分的优选类型，以便更好、更清楚的解释本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不依靠这些细节信息而采用本发明技术领域其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。在本发明中，所述的多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，多次甲基多苯基多异氰酸酯的芳香族多异氰酸酯；或选自环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的脂肪族多异氰酸酯；或其混合物。优选的是二苯基甲烷二异氰酸酯，所述二苯基甲烷二异氰酸酯选自4，4’- 二苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯，高2，4异构体含量的4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种和/或一种以上的混合物。在本发明中，所述的聚醚多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚中的一种和/或一种以上的混合物，优选的聚醚多元醇的官能度为2 4，羟值当量至少为500，更优选在1000 3000之间。在本发明中，所述的环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的一种和/或一种以上的混合物，优选的环氧树脂其环氧值至少为0. 12。在本发明中，所述的端氨基聚醚选自端氨基聚乙二醇醚、端氨基聚丙二醇醚、端氨基聚丙三醇醚、端氨基聚季戊四醇醚中的一种和/或一种以上的混合物，优选的端氨基聚醚的官能度为2 4，胺值当量至少为100，更优选在200 1600之间。 在本发明中，所述胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、N，N’ - 二烧基甲基二苯胺、4,4’ - 二氨基二苯基甲烧、3, 3’ - 二氯-4,4’- 二氨基二苯基甲烧，脂肪族类扩链剂中的一种和/或一种以上的混合物。在本发明中，B组分所述的防腐填料选自云母氧化铁、磷酸锌、磷酸铝、滑石粉、有机膨润土、二氧化钛中的一种和/或一种以上的混合物。进一步的，在本发明的涂料中，所述B组分还可包括助剂以改善涂料的多种性能，例如B组分中，根据需要可加入抗氧剂、紫外光吸收剂、流动改进剂等助剂，本发明并不对助剂的种类做出特别限定，例如抗氧剂Irganox 1010和1076 (CIBAGEIGY公司)，Yoshinox BHT、BB、GSY_930 等(Y0SHIT0M SEIYAKU 公司)，紫外光吸收剂 TinuvinP327、328、B97 (CIBAGEIGY公司)等，优选的，该类助剂的用量为B组分总量的O. 2 2重量份。本发明的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，兼顾了对基材的附着力、体系的粘度和防腐性能等综合因素，主要体现在以下三个方面第一喷涂聚脲防腐涂料要求对钢基材的附着力尽量高，体系中引入环氧树脂来增 加涂膜的硬度以及对基材的附着力；第二喷涂聚脲防腐涂料设定两组份的比例为1: 1，而引入防腐填料后可能会导致调整比例为1:1变得比较困难，使配方设计难度加大；而且影响了体系的粘度，若处理不当会导致混合不均；第三防腐填料的加入在一定程度上对材料的喷涂工艺有不利影响，因此本发明的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料充分考虑到混合性、喷涂工艺和防腐性能的综合平衡，从而确定了上述最佳组成，达到了下述几个技术效果添加量小而且而对涂料硬度提高有显著影响与原料的混溶性好；对基料的粘度影响小、可操作性好；无毒或毒性小；在体系中后贮存稳定性好，具有较好的实用性和经济性。本发明的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料应用的领域包括海洋工程、桥梁、机场车站、石油化工、港口码头、机械设备、风力发电等领域，有效地解决了传统材料所导致的难题，具有寿命长、无污染、不流挂、施工快等特点，喷涂成型的聚脲防腐涂料与钢基材的附着力强，并且柔韧性好，硬度高，屏蔽隔离防腐效果极佳。申请人:进行了大量的试验测试，证实本发明用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料具有下述显著的性能优势—、固化速度快，一般在低于10 20秒的时间内迅速固化,层间施工间隔只需几分钟，如施工600m2/l. Omm厚的涂层，仅需4小时即可完成施工，I 2小时即可投入使用。二、100%固含量，只要正确使用，无论是施工期间，还是材料投入使用后，涂层均不产生有害物质和刺激性气味。三、固化后表现出优异的综合性能，例如极强的附着力、高硬度、防腐和耐磨性、耐溶剂等。
具体实施例方式结合具体的实施例可以更好的理解本发明的发明精神，在以下实施中，提供了本发明若干优选的实施方式和材料组成，然而本发明并不仅限于采用下述方式实施，本领域技术人员在理解本发明发明实质的基础上对本发明所进行的变更、替换、改进等依旧属于本发明的保护范围。在下述实施例中，各原料均可从市场采购，例如MD1-MI 4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯(德国BASF公司制造)
T-5000、D-2000端氨基聚醚(德国BASF公司制造)DETDA 二乙基甲苯二胺(美国Albemarle公司制造)DMTDA 二甲硫基甲苯二胺(美国Albemarle公司制造)MD1-100 4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯(烟台合成革厂制造)E-44、E-51双酚A型环氧树脂(上海树脂厂制造)实施例1将40重量份当量为500的聚醚二元醇和30重量份环氧树脂E_44加入充氮的反应釜中，加温至(105 115) °C，恒温抽真空至釜内压力-0. 095MPa以上脱水3小时，关真空降温至(50 60) °C加入30重量份MD1-M1、加热至(70 90) °C反应3小时，降温至(50 60) °〇出料即为A组分。B组分是由7重量份T-5000、33重量份D_2000、22重量份DETDA、8重量份DMTDA、15重量份云母氧化铁、13重量份二氧化钛和2重量份的分散剂在反应釜中搅拌混合均匀制成。使用时，A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和Fusion MP喷枪按1:1 (体积比)喷涂形成聚脲弹性体。适合于管道防腐工程。该聚脲弹性体的主要物理性能如下表I所述表I聚脲弹性体的主要物理性能
权利要求
1.一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，是由A组分和B组分构成的双组分涂料，现场喷涂成型，其特征在于，所述A组分是由多异氰酸酯、聚醚多元醇和环氧树脂反应而得的半预聚物和稀释剂组成；所述B组分由端氨基聚醚、液态胺扩链剂、防腐填料以及助剂组成，其中各组分重量份数如下 A组分是由30 50重量份多异氰酸酯、20 40重量份聚醚多元醇和20 30重量份环氧树脂反应而得的半预聚物和O 10份的稀释剂组成； B组分是由35 50重量份端氨基聚醚、20 30重量份液态胺扩链剂、10 20重量份防腐填料以及O 5重量份助剂组成。
2.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在于，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，多次甲基多苯基多异氰酸酯的芳香族多异氰酸酯；或选自环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的脂肪族多异氰酸酯；或其中一种以上的混合物。
3.根据权利要求2所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在于，所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，所述二苯基甲烷二异氰酸酯选自4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4，4’- 二苯基甲烷二异氰酸酯，高2，4异构体含量的4，4’ - 二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种和/或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚中的一种和/或一种以上的混合物，其中官能度为2 4，羟值当量至少为500。
5.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的一种和/或一种以上的混合物，其环氧值至少为O. 12。
6.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在于，所述端氨基聚醚选自端氨基聚乙二醇醚、端氨基聚丙二醇醚、端氨基聚丙三醇醚、端氨基聚季戊四醇醚中的一种和/或一种以上的混合物，其中官能度为2 4，胺值当量至少为100。
7.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在于，所述胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、N，N’_ 二烷基甲基二苯胺、4，4’ - 二氨基二苯基甲烷、3，3’ - 二氯_4，4’ - 二氨基二苯基甲烷，脂肪族类扩链剂中的一种和/或一种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在于，所述防腐填料选自云母氧化铁、磷酸锌、磷酸铝、滑石粉、有机膨润土、二氧化钛中的一种和/或一种以上的混合物。
9.一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料的制备方法，其特征在于， 所述A组分的制备方法将聚醚多元醇、环氧树脂和稀释剂加入有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至100 120°C，恒温抽真空至釜内压力-O. 095MPa以上脱水3小时，关真空降温至50 60°C加入相应量的多异氰酸酯，加热至70 90°C反应3小时，游离的异氰酸酯基含量在10% 20%之间时，降温至40 60°C，出料而得； 所述B组分的制备方法先把端胺基聚醚加入到反应釜中，然后搅拌下加入分散助剂慢速搅拌下待助剂分散均匀后，加入胺扩链剂，防腐填料后高速搅拌O. 5 I小时后，加入其他助剂混合均匀，用200目筛网过滤后出料。
10.一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料的使用方法，其特征在于，将两组分按照体积比1:1的比例进行喷涂施工，采用喷涂机和喷枪进行喷涂。
全文摘要
本发明公开了一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，是由A组分和B组分构成的双组分涂料，现场喷涂成型，其中所述A组分是由30～50重量份多异氰酸酯、20～40重量份聚醚多元醇和20～30重量份环氧树脂反应而得的半预聚物和0～10份的稀释剂组成；B组分由35～50重量份端氨基聚醚、20～30重量份液态胺扩链剂、10～20重量份防腐填料以及0～5重量份助剂组成。本发明的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，通过喷涂设备，经快速混合后喷至基层表面，快速反应固结成为附着力强、坚韧的涂层。该涂层具有极强的附着力、高硬度、防腐和耐磨性、耐溶剂等功能的涂层。
文档编号C09D5/08GK102993929SQ201210376068
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月29日 优先权日2012年9月29日
发明者刘子康, 王新锋 申请人:北京东方雨虹防水技术股份有限公司