一种固化快黏度低聚氨酯金属涂料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚氨酯涂料技术领域，尤其涉及一种固化快黏度低聚氨酯金属涂料。
【背景技术】
[0002]我国目前大多数大型高温液体储罐或管道，多使用金属管材，如碳钢、不锈钢等材质。一般在这些罐体、管道内壁均会添加衬里或直接在内壁涂上涂料，以提高这些设备的耐高温、防腐蚀性能，延长其使用寿命。不锈钢或碳钢材质的罐体或管道内壁常采用的内衬保护方式多是采用复合材料，但其工艺复杂、造价高，普及性低，目前采用的较为普遍的是选用合适的涂料在内壁表面形成保护涂层，该种措施实施起来即简便有效，使用成本又低。目前在高温储罐管道内壁采用的较多的涂料为聚氨酯涂料，但现有技术中的聚氨酯阻燃、耐水、耐热性能不够理想。
【发明内容】
[0003]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种固化快黏度低聚氨酯金属涂料，具有优异的阻燃、耐水、耐热性能，而且附着力强，黏度和断裂伸长率小，固化速度快，固化后涂膜的拉伸强度、硬度、韧性高。
[0004]本发明提出的一种固化快黏度低聚氨酯金属涂料，其原料按重量份包括:三聚体改性聚氨酯75?85份，水性丙烯酸树脂20?25份，水性酚醛树脂5?10份，气相白炭黑3?6份，娃藻土 12?15份，海泡石8?12份，沉淀硫酸钡5?8份，微胶囊化红磷13?16份，防腐剂3?4份，消泡剂2?3份，平流剂3?4份，颜料5?6份。
[0005]优选地，三聚体改性聚氨酯的制备方法如下:将聚己二醇和聚碳酸酯二元醇升温，保温，接着真空脱水得到第一物料；将第一物料和N，N-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、改性聚合甲苯二异氰酸酯混合后，通入N2保护，升温，保温，然后降温，加入一缩二乙二醇、2_(羟基甲基)苯硼酸半酯、葡萄糖和丙酮，再加入辛酸亚锡，升温，保温，得到第二物料；将第二物料降温后，再滴加含双(2-羟乙基)苯胺和N-丙基二乙醇胺的混合溶液，升温，保温得到第三物料；将第三物料进行中和后，再加水进行乳化分散，真空蒸馏得到三聚体改性聚氨酯。
[0006]优选地，三聚体改性聚氨酯的制备方法如下:将聚己二醇和聚碳酸酯二元醇升温至82?85°C，保温3?4h，接着真空脱水得到第一物料；将第一物料和N，N-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、改性聚合甲苯二异氰酸酯混合后，通入N2保护，升温至83?86°C，保温2?4h，然后降温至38?42°C，加入一缩二乙二醇、2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、葡萄糖和丙酮，再加入辛酸亚锡，升温至88?92°C，保温1?2h，得到第二物料；将第二物料降温至38?42°C后，再滴加含双(2-羟乙基)苯胺和N-丙基二乙醇胺的混合溶液，升温至70?80°C，保温40?50min得到第三物料；将第三物料进行中和后，再加水进行乳化分散，真空蒸馏得到三聚体改性聚氨酯。
[0007]优选地，三聚体改性聚氨酯的制备方法如下:按重量份将22?25份聚己二醇和16?19份聚碳酸酯二元醇升温，保温，接着真空脱水得到第一物料；将第一物料和6?8份N，N-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、5?6份改性聚合甲苯二异氰酸酯混合后，通入队保护，升温，保温，然后降温，加入12?16份一缩二乙二醇、3?5份2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、12?15份葡萄糖和丙酮，再加入0.5?0.8份辛酸亚锡，升温，保温，得到第二物料；将第二物料降温后，再滴加含3?5份双(2-羟乙基)苯胺和2?3份N-丙基二乙醇胺的混合溶液，升温，保温得到第三物料；将第三物料进行中和后，再加200?220份水进行乳化分散，真空蒸馏得到三聚体改性聚氨酯。
[0008]丙酮在改性聚氨酯的制备过程中起到溶剂的作用，无需限定用量。
[0009]优选地，三聚体改性聚氨酯制备方法中的改性聚合甲苯二异氰酸酯制备方法如下:将甲苯二异氰酸酯和2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚混合，通入N2保护，升温，在升温过程中不停搅拌，保温，再加入对甲苯磺酸酯，保温，然后加入羟基硅氧烷和新癸酸铋混合均匀，继续保温，降至室温得到改性聚合甲苯二异氰酸酯。
[0010]优选地，三聚体改性聚氨酯制备方法中的改性聚合甲苯二异氰酸酯制备方法如下:按重量份将100?105份甲苯二异氰酸酯和0.5?0.6份2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚混合，通入N2保护，升温，在升温过程中不停搅拌，保温，再加入7?10份对甲苯磺酸酯，保温，然后加入33?36份羟基硅氧烷和1?1.3份新癸酸铋混合均匀，继续保温，降至室温得到改性聚合甲苯二异氰酸酯。
[0011]优选地，三聚体改性聚氨酯制备方法中的改性聚合甲苯二异氰酸酯制备方法如下:将甲苯二异氰酸酯和2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚混合，通入N2保护，升温至72?78°C，在升温过程中不停搅拌，保温3?3.5h，再加入对甲苯磺酸酯，保温1.5?2.5h，然后加入羟基硅氧烷和新癸酸铋混合均匀，继续保温5?6h，降至室温得到改性聚合甲苯二异氰酸酯。
[0012]本发明按常规工艺制备。
[0013]本发明将甲苯二异氰酸酯和2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚混合后，升温，使甲苯二异氰酸酯中-NC0基团发生反应，三个异氰酸酯基团聚合生成六元环结构的异氰脲酸酯基团，然后加入对甲苯磺酸酯起到阻聚剂的效果，使甲苯二异氰酸酯的聚合反应终止，又加入羟基硅氧烷和新癸酸铋，在催化剂新癸酸铋的作用下，羟基硅氧烷的巯基与甲苯二异氰酸酯三聚体上的异氰酸酯基进行反应，使羟基硅氧烷接枝于甲苯二异氰酸酯三聚体上，为后续三聚体改性聚氨酯的制备做铺垫。
[0014]本发明采用N，N_双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯和上述改性聚合甲苯二异氰酸酯来制备三聚体改性聚氨酯，在聚氨酯结构上引入支化侧链和含氮磷的基团，使三聚体改性聚氨酯的黏度和断裂伸长率小，固化后涂膜的拉伸强度、硬度、韧性高，改性聚合甲苯二异氰酸酯上同时具有异氰脲酸酯六元环和有机硅基团，其中异氰脲酸酯六元环具有强吸电子效应，导致分子中-NC0的C = N键的极性增加，提高了反应活性，加速改性聚合甲苯二异氰酸酯与羟基的反应速度，提高交联度，提高了三聚体改性聚氨酯的硬度和附着力，而有机硅具有低表面能、耐高温、耐水、良好的透气性的特点，可以降低三聚体改性聚氨酯的粘度，还可以使本发明成膜时亲油基向外对空气排布，亲水基向内排布，从而使得接触角增大，水难以在本发明所形成的涂层表面铺展润湿，提高了三聚体改性聚氨酯的耐水、耐热性能和附着力；而乂1双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯使三聚体改性聚氨酯在合成的过程中引入含氮磷的基团，使本发明在燃烧过程中，由于c-c键的键能大于C-P的键能要大，受热能力差的含磷化合物率先分解出磷酸以及多种有机膦酸起到覆盖作用，还引起多羟基聚合物脱水形成隔热、隔氧的炭层，而氮元素在燃烧过程中也会分解放出队等不燃气体，从而进一步提高本发明的阻燃性能；而葡萄糖作为自然界中分布最广泛最重要的一种单糖，分子中含有五个羟基，能与-NCO反应，生成具有交联网状结构的聚氨酯，分子链运动受到限制，且大范围的交联使得分子间空隙变小，水分子难以进入聚氨酯分子内部，表现为涂层吸水率不断下降，耐水性提高，葡萄糖的引入使得本发明中的聚氨酯交联程度增加，内聚能变大，提高了涂料涂层的热稳定性和硬度；N，N-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、改性聚合甲苯二异氰酸酯和葡萄糖配合合成三聚体改性聚氨酯，使本发明的三聚体改性聚氨酯具有优异的阻燃、耐水、耐热性能，而且附着力强，黏度和断裂伸长率小，固化速度快，固化后涂膜的拉伸强度、硬度、韧性高。
[0015]本发明采用三聚体改性聚氨酯、水性丙烯酸树和水性酚醛树脂作为成膜物质，不仅具有高韧性和高强度，附着力强，阻燃、耐热、耐水性能优秀，而且上述物料作为成膜物质能在水中分散均匀，大大提高了涂料的加工性能；气相白炭黑作为本发明的增稠剂和防沉助剂，大幅改善了本发明的稠度和防触变性，使本发明中的成膜物质和填充补强剂分布均匀，大大延长了本发明的使用寿命和保存时间；气相白炭黑、硅藻土、海泡石、沉淀硫酸钡和微胶囊化红磷作为本发明的填充物，使本发明在固化后具有优异的强度、韧性、防水、抗老化、耐磨和耐腐蚀能力；气相白炭黑、硅藻土、海泡石具有庞大的比表面积、表面多介孔结构和极强的吸附能力，不仅使本发明在固化后，可吸附空气中的有害粉尘，还使本发明具有良好的阻燃性能；而三聚体改性聚氨酯、水性酚醛树脂和微胶囊化红磷相互配合，进一步提高了本发明的阻燃性能。
【具体实施方式】
[0016]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0017]实施例1
[0018]本发明提出的一种固化快黏度低聚氨酯金属涂料，其原料按重量份包括:三聚体改性聚氨酯75份，水性丙烯酸树脂25份，水性酚醛树脂5份，气相白炭黑6份，硅藻土 12份，海泡石12份，沉淀硫酸钡5份，微胶囊化红磷16份，防腐剂3份，消泡剂3份，平流剂3份，颜料6份。
[0019]三聚体改性聚氨酯的制备方法如下:按重量份将22份聚己二醇和19份聚碳酸酯二元醇升温至82°C，保温4h，接着真空脱水得到第一物料；将第一物料和6份N，N-双(2-羟乙基)氨基亚甲基膦酸二乙酯、6份改性聚合甲苯二异氰酸酯混合后，通入N2保护，升温至83°C，保温4h，然后降温至38°C，加入16份一缩二乙二醇、3份2-(羟基甲基)苯硼酸半酯、15份葡萄糖和丙酮，再加入0.5份辛酸亚锡，升温至92°C，保温lh，得到第二物料；将第二物料降温至42°C后，再滴加含3份双(2-羟乙基)苯胺和3份N-丙基二乙醇胺的混合溶液，升温至70°C，保温50min得到第三物料；将第三物料进行中和后，再加200份水进行乳化分散，真空蒸馏得到三聚体改性聚氨酯。
[0020]三聚体改性聚氨酯制备方法中的改性聚合甲苯二异氰酸酯制备方法如下:按重量份将105份甲苯二异氰酸酯和0.5份2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚混合，通入N2保护，升温至78°C，在升温过程中不停搅拌，保温3h，再加入10份对甲苯磺酸酯，保温1.5h，然后加入36份羟基硅氧烷和1份新癸酸铋混合均匀，继续保温6h，降至室温得到改性聚合甲苯二异氰酸酯。
[0021]实施例2
[0022]本发明提出的一种固化快黏度低聚氨酯金属涂料，其原料按重量份包括:三聚体改性聚氨酯85份，水性丙烯