抗气蚀聚氨基甲酸酯组合物及用该组合物形成涂膜的方法_2

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基甲酸酯组合物或者由该组合物所形成涂膜的耐久 性和硬度。异氰酸酯化合物可包含以N=C=0所表示的官能团(在下文中,称为NC0官能团)。 当NC0官能团的重量%变大时,可增加涂膜的硬度。如果NC0官能团的重量%变得过小,则 也会降低涂膜的硬度。
[0040] 异氰酸酯化合物可包括例如1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸 酯(iroi)、4,4'_二环六亚甲基二氰酸酯(H12MDI)或亚甲基二苯基异氰酸酯(MDI)。这些 可以单独使用或者以其组合的形式使用。在一个示例性实施方式中,MDI可用作异氰酸酯 化合物。
[0041] 在示例性实施方式中,可将两种类型异氰酸酯化合物的组合用于聚氨基甲酸酯组 合物。例如,该组合可包括单体异氰酸酯和聚合异氰酸酯。可通过单体异氰酸酯与多元醇 的反应而制备聚合异氰酸酯。也可通过形成碳酰胺键对单体异氰酸酯进行改性,而制备聚 合异氰酸酯。在这种情况下,聚合异氰酸酯可在室温下液化。
[0042] 例如,单体异氰酸酯可包括纯MDI,可将Cosmonate PH(由韩国KUMHO MITSn化 学品公司制造)用作纯MDI。聚合异氰酸酯可包括液体MDI,可将Cosmonate LL(由韩国 KUMHO MITSH化学品公司制造)用作液体MDI。
[0043] 在示例性实施方式中,异氰酸酯化合物的平均官能团数可以等于或大于约2。
[0044] 在示例性实施方式中,基于第一溶液的总重量,第一溶液中所包含异氰酸酯化合 物的量可在约60wt%至约70wt%范围内。如果异氰酸酯化合物的量小于约60wt%,则会过度 地增加聚氨基甲酸酯组合物的粘度。如果异氰酸酯化合物的量超过约70wt%,则会降低聚氨 基甲酸酯组合物或由该组合物所形成涂膜的抗冲击性能。
[0045] 多元醇可包括例如聚氧化烯多元醇、聚四氢呋喃醚多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元 醇、聚碳酸酯多元醇或聚己内酯多元醇。这些可以单独使用或者以其混合物的形式使用。
[0046] 在示例性实施方式中,基于第一溶液的总重量,第一溶液中所包含多元醇的量可 在约30wt%至约40wt%的范围内。如果多元醇的量小于约30wt%,则可延长聚氨基甲酸酯组 合物的固化时间或硬化时间。如果多元醇的量超过约40wt%,则会过度地增加聚氨基甲酸酯 组合物的粘度。
[0047] 可通过使异氰酸酯化合物与多元醇发生聚合,而制备在其末端包含NC0官能团的 氨基甲酸酯预聚物。
[0048] 2.第二溶液
[0049] 第二溶液可用作根据示例性实施方式的抗气蚀聚氨基甲酸酯组合物的亚成分。可 利用第二溶液来调节该聚氨基甲酸酯组合物的硬化或固化性能。可将第二溶液与第一溶液 混合并反应,使得聚氨基甲酸酯树脂固化或硬化。
[0050] 第二溶液可包含具有至少约为4的平均官能团数的多元醇、纳米碳、着色剂、吸湿 剂、抗磨剂和消泡剂。第二溶液还可包含润滑剂。
[0051] 在示例性实施方式中,基于第二溶液的总重量,第二溶液可包含在约90wt%至约 95wt%范围内的具有至少约为4的平均官能团数的多元醇、在约lwt%至约3wt%范围内的 着色剂、在约lwt%至约3wt%范围内的吸湿剂、在约lwt%至约3wt%范围内的纳米碳、在约 lwt%至约3wt%范围内的抗磨剂、和在约lwt%至约3wt%范围内的消泡剂。
[0052] 2. 1.具有至小约为4的平询官能闭数的多元醇
[0053] 第二溶液可包含具有至少约为4的平均官能团数的多元醇。例如,第二溶液中的 多元醇可包括具有4的平均官能团数的聚己内酯多元醇。第二溶液中的多元醇可与异氰酸 酯官能团发生反应以使聚氨基甲酸酯树脂固化或硬化。
[0054] 在示例性实施方式中,基于第二溶液的总重量,第二溶液中多元醇的量可在约 90wt%至约95wt%的范围内。如果第二溶液中多元醇的量小于约90wt%,则会降低由聚氨基 甲酸酯组合物所形成涂膜的硬度。如果第二溶液中多元醇的量超过约95wt%,则会减小涂膜 的伸长率。
[0055] 2. 2.纳米碳
[0056] 第二溶液可包含用于减慢对聚氨基甲酸酯树脂的侵蚀的纳米碳。
[0057] 例如,纳米碳可包括石墨、石墨纤维、碳纳米管、富勒烯或石墨烯。这些可以单独使 用或者以其组合的形式使用。在一个示例性实施方式中,纳米碳可包括石墨纤维。在一个 示例性实施方式中,以粉末的形式将纳米碳添加到第二溶液中。
[0058] 在示例性实施方式中,基于第二溶液的总量,纳米碳的量可以在约lwt%至约3wt% 范围内。如果纳米碳的量小于约lwt%,则无法充分地减慢对涂膜的侵蚀。如果纳米碳的量 超过约3wt%,则会增加聚氨基甲酸酯组合物的粘度从而导致可加工性不良。
[0059] 2. 3.着色剂
[0060] 可在第二溶液中添加着色剂以提供带颜色的聚氨基甲酸酯组合物。着色剂可包括 有机或无机颜料。
[0061] 例如,着色剂可包括炭黑、蒽醌、酞菁、苯并咪唑酮、氧化铁黄、氧化铁红、焦磷酸 锰、二氧化钛(Ti0 2)或氧化锌(ZnO)。这些可以单独使用或者以其组合的形式使用。
[0062] 在示例性实施方式中,基于第二溶液的总量,着色剂的量可在约lwt%至约3wt%的 范围内。如果着色剂的量小于约lwt%,则涂膜会不具有期望的颜色或均匀的颜色。如果着 色剂的量超过约3wt%,则会降低涂膜的抗湿性能。
[0063] 2. 4.吸湿剂
[0064] 可在第二溶液中添加吸湿剂以控制涂膜或聚氨基甲酸酯组合物的含水率。
[0065] 例如,吸湿剂可包括聚醚、氧化钙、沸石、氧化铝或对甲苯磺酰异氰酸酯。这些可以 单独使用或者以其组合的形式使用。
[0066] 在示例性实施方式中,基于第二溶液的总量,吸湿剂的量可以在约lwt%至约3wt% 的范围内。如果吸湿剂的量小于约lwt%,则涂膜的表面会由于聚氨基甲酸酯组合物中所含 水分而具有缺陷。如果吸湿剂的量超过约3wt%,则会增加聚氨基甲酸酯树脂的粘度从而导 致可加工性不良。
[0067] 2. 5.抗磨剂
[0068] 可将抗磨剂添加到第二溶液中以提高由聚氨基甲酸酯树脂所形成涂膜的耐磨性。
[0069] 例如,抗磨剂可包括氮化硼、聚乙烯或硫酸钥。这些可以单独使用或者以其组合的 形式使用。
[0070] 在示例性实施方式中,基于第二溶液的总量,抗磨剂的量可以在约lwt%至约3wt% 的范围内。如果抗磨剂的量小于约lwt%,则涂膜不会具有充分的耐磨性。如果抗磨剂的量 超过约3wt%,则会降低涂膜的附着力。
[0071] 2. 6.消泡剂
[0072] 在聚氨基甲酸酯组合物的各过程(包括例如搅拌过程、分散过程和涂覆过程)期 间会产生气泡或泡沫。气泡或泡沫会导致干燥涂膜的缩孔和/或表面缺陷。因此,可将消 泡剂添加到第二溶液中,以防止气泡或泡沫的产生或者消除所形成的气泡或泡沫。
[0073] 可将包含具有低表面张力的分子(例如硅、矿物油、脂肪酸或氟碳化合物)的材料 用作消泡剂。在一个示例性实施方式,消泡剂可包括非硅基材料。
[0074] 在示例性实施方式中,基于第二溶液的总量,消泡剂的量可在约lwt%至约3wt%的 范围内。如果消泡剂的量小于约lwt%,则不会充分地消除涂膜的气泡或泡沫。如果消泡剂 的量超过约3wt%,则会在涂膜形成期间发生缩孔现象。
[0075] 在一个示例性实施方式中,第二溶液还可包含润滑剂因此可改善聚氨基甲酸酯组 合物的流动性和涂膜的平整性。也可利用润滑剂来改善纳米碳的分散性。
[0076] 润滑剂可包括液态烃。例如,润滑剂可包括脂肪酸衍生物,诸如硬脂酸酯、脂肪酸 酰胺、硬脂酸酰胺、脂肪酸酯酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸烷基酯等。
[0077] 例如,润滑剂可包括亚甲基双丙烯酰胺、亚甲基双十四酰胺、亚甲基双棕榈酸酰 胺、亚甲基双硬脂酸酰胺、亚甲基双二十二酰胺、亚甲基双油酸酰胺、亚乙基双十二酰胺、亚 乙基双十四酰胺、亚乙基双棕榈酸酰胺、亚乙基双硬脂酰胺、亚乙基双二十二酰胺、亚乙基 双蒙旦酰胺(ethylene bis-montanamide)、亚乙基双油酸酰胺等。
[0078] 在示例性实施方式中,基于第二溶液的总量,润滑剂的量可以在约lwt%至约3wt% 的范围内。如果润滑剂的量小于约lwt%,则会使涂膜的平整性下降。如果润滑剂的量超过 约3wt%,则会过度地提高聚氨基甲酸酯组合物的流动性。
[0079] 在一个示例性实施方式中,第二溶液还可包含用于促进第二溶液或聚氨基甲酸酯 组合物固化或硬化的催化剂。
[0080] 可将铋基催化剂,例如MB-20 (由AIRPRODUCT公司制造)用作催化剂。
[0081] 在示例性实施方式中,基于第二溶液的总量,催化剂的量可以在约0.0 lwt%至约 lwt%的范围内。如果催化剂的量小于约0.0 lwt%,则会延长用于形成涂层的干燥时间,并且 会降低涂层的性能(包括耐化学性、抗湿性能和耐磨性)。如果催化剂的量超过约lwt%,那 么会过度地加速聚氨基甲酸酯组合物的
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