一种具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开的一种具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料及其制备方法。采用A、B双组份构成。A组份由异氰酸酯、聚醚多元醇、稀释剂制备而成。B组份由扩链剂、聚醚氨基树脂、稀释剂、活性填料、助剂、导电填料制备而成，本发明中的导电填料具有浅色，性能稳定，添加量少等特点。该材料具有固化快、防水、耐磨、拉伸强度高等特点。
【专利说明】一种具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料及其制备方法。属于建筑工程高弹性防腐、防水的高分子化工材料领域，具体可用于高速铁路、建筑物的屋面和地下室、油罐、地铁、汽车、路桥、水池、海岸设施、水电、火电、核电等领域的建筑防腐和防水。
【背景技术】
[0002]聚脲(简称SPUA)是一种新兴的防水耐磨材料，仅有十几年的发展历史。由异氰酸酯与低聚物二元醇或三元醇反应制得A组份；由端氨基聚醚、液态胺扩链剂、颜料、填料以及助剂组成B组份。A组份与B组份通过主机和喷枪进行喷涂或浇注聚脲弹性体。该工艺属快速反应喷涂体系，原料体系不含溶剂、固化速度快、工艺简单，可方便地在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流挂。SPUA技术全面突破了传统环保型涂装技术的局限。
[0003]目前，常 用的防水材料主要包括:防水卷材、聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水材料、硅橡胶防水材料、有机和无机复合防水材料。但是它们普遍存在易老化开裂，强度不够，耐穿刺力低，固化速度过慢，对施工要求高，附着力不良，含有易挥发溶剂等问题；而市面上新兴的聚脲材料在应用中产生静电，会导致静电积聚而不能及时释放，引起电气设备或其它精密元器件产生事故。
[0004]聚脲材料应用于高铁表层混凝土保护，由于高铁在运行过程中，会产生高速气流，这种气流与表面附着材料进行高速摩擦，产生静电。聚脲材料应用于油罐表层保护，由于油品流动过程中磨擦产生静电。静电会集聚在表面层上，形成高电压，对以下方面产生损害:
[0005]1、维修上；
[0006]2、电气设备、储油设备；
[0007]3、运行高铁电子元器件；
[0008]4、基体长期电化学腐蚀；
[0009]5、积聚电荷，灰尘。
[0010]US5504181，CN101348556A和CN101037587A等公开了制备喷涂聚脲弹建筑工程防水材料的方法。虽然以上方法制备的聚脲具有较好的防水性，柔顺性，较高的断裂伸长率，耐植物穿刺，耐老化性能等，但是都没有考虑聚脲产品在长期使用过程中会积聚电荷产生静电，静电对灵敏设备等造成损害。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是针对现有技术和配套产品存在的缺陷，提供一种无毒环保，提高拉伸强度，寿命长的具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料。
[0012]本发明是这样实现的:一种具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料，包括A组份和B组份，其特征在于各组份的组成及重量百分比(％)如下:
[0013]具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料A组份:
[0014]二异氰酸酯:51~60[0015]聚醚:37 ~45
[0016]稀释剂: 2~5
[0017]具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料B组份:
[0018]
扩链剂24~32
聚醚氨基树脂52~59
稀释剂4~7
活性填料2~5
助剂I~3
导电纤维7~10
色浆适量
[0019]其中:所述的二异氰酸酯是:二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或甲苯二异氰酸酯(TDI)等，优先选用MDI。
[0020]所述的聚醚多元醇是:聚醚二元醇。 [0021]所述的稀释剂是:非挥发性的稀释剂，邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、临苯二甲酸二辛酯(DOP)、临苯二甲酸二丁酯(DBP)等，优先选用DINP。
[0022]所述的扩链剂是:2，4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3，5_ 二甲硫基甲苯二胺、3，5-二乙基甲苯二胺、二乙酰己二胺、4，4_双仲丁氨基二苯基甲烷中的一种或两种，优先选用3，5- 二甲硫基甲苯二胺和4，4'-双仲丁氨基二苯基甲烷。
[0023]所述的聚醚氨基树脂是:不同官能度的数均分子量大于2000的聚醚氨基树脂，优先选用数均分子量为2000~5000的主要以伯胺封端的胺封端聚醚树脂。
[0024]所述的活性填料是:活性氧化锌、活性氧化铝、活性氧化镁或活性分子筛等。
[0025]所述的助剂是:涂料助剂，例如流平剂、润湿剂、消泡剂、触变剂等。
[0026]所述的导电纤维是:1~2mm的金属短纤维浆。
[0027]本发明的制备工艺如下:
[0028]1、具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料A组份制备工艺:
[0029]a、将聚醚二元醇抽入反应釜，升温至90°C左右(85°C~95°C)脱水I~2小时，当含水率达到0.08%以下时，停止脱水；
[0030]b、冷却至80°C左右向聚醚二元醇中边搅拌边加入二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，反应温度控制80±5°C，保温3小时；
[0031]C、然后降温至60°C向上述反应釜中边搅拌边加入邻苯二甲酸二异壬酯，15分钟后测NCO含量，由此制得A组份。
[0032]2、具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料B组份制备工艺:[0033]a、将3，5-二乙基甲苯二胺、4，4'-双仲丁氨基二苯基甲烷、亨斯曼的D2000、亨斯曼的T5000、邻苯二甲酯二异壬酯、活性分子筛依次加入拉缸，搅拌均匀；
[0034]b、继续向拉缸中加入助剂，搅拌均匀；
[0035]C、最后向拉缸中加入金属短纤维浆，搅拌均匀，由此制得B组份。
[0036]3、本发明具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料的A组份和B组份按1:1的体积比使用。
[0037]本发明的具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料可以通过高压动态撞击混合A组份和B组份来喷涂施工，喷涂设备可以使用美国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 Hydra-Cat主机和Foam-Cat喷枪等。
[0038]本发明的优点和积极效果:
[0039]1、导电纤维的加入赋予具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料以导电性能，填补了国内空白；
[0040]2、本发明的防静电效果显著，表面电阻和体积电阻达到IXlO6~1Χ109Ω ；
[0041]2、导电纤维是由金属短纤维预分散在树脂中形成的，聚脲固化成膜后，纤维能在体系中形成永久的电子通道，导电性能优异；
[0042]3、导电纤维均匀分散在体系中对聚脲材料的固有性能不构成影响；
[0043]4、本发明具有良好的施工性以及成膜后较好的表面效果和力学性能；
[0044]5、本发明具有良好的市场前景和经济效益。
【具体实施方式】:
[0045]实施例1:
[0046]具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料A组份的制备:
[0047]将41份聚醚二元醇抽入反应釜，升温至90°C左右(85°C~95°C)脱水I~2小时，当含水率达到0.08%以下时，停止脱水；冷却至80°C左右向反应釜中边搅拌边加入55份二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，反应温度控制80±5°C，保温3小时；然后降温至60°C向上述反应釜中边搅拌边加入4份邻苯二甲酸二异壬酯，15分钟后测NCO含量，由此制得A组份。
[0048]具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料B组份制备工艺:
[0049]将17份3，5-二乙基甲苯二胺、8份4，4'-双仲丁氨基二苯基甲烷、53份亨斯曼的D2000、4份亨斯曼的T5000、5份邻苯二甲酯二异壬酯、3份活性分子筛依次加入拉缸，搅拌均匀；继续向拉缸中加入1份流平剂和1份消泡剂，搅拌均匀；最后向拉缸中加入8份金属短纤维浆，搅拌均匀，由此制得B组份。
[0050]使用时将A组份和B组份按体积比1:1通过喷涂设备喷成涂膜，该膜的表面电阻为2Χ105、体积电阻为7Χ10ΤΩ，其他力学性能符合国标GB/T23446-2009。
[0051]实施例2:
[0052]具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料A组份的制备:
[0053]将42份聚醚二元醇抽入反应釜，升温至90°C左右(85°C~95°C)脱水I~2小时，当含水率达到0.08%以下时，停止脱水；冷却至80°C左右向反应釜中边搅拌边加入54份二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，反应温度控制80±5°C，保温3小时；然后降温至60°C向上述反应釜中边搅拌边加入4份邻苯二甲酸二异壬酯，15分钟后测NCO含量，由此制得A组份。
[0054]具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料B组份制备工艺:
[0055]将15份3，5-二乙基甲苯二胺、10份4，4'-双仲丁氨基二苯基甲烷、51份亨斯曼的D2000、5份亨斯曼的T5000、5份邻苯二甲酯二异壬酯、3份活性分子筛依次加入拉缸，搅拌均匀；继续向拉缸中加入1份流平剂和1份消泡剂，搅拌均匀；最后向拉缸中加入9份金属短纤维浆，搅拌均匀，由此制得B组份。
[0056]使用时将A组份和B组份按体积比1:1通过喷涂设备喷成涂膜，该膜的表面电阻为IX 107、体积电阻为7Χ108Ω，其他力学性能符合国标GB/T23446-2009。
[0057]实施例3:
[0058]具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料A组份的制备: [0059]将41份聚醚二元醇抽入反应釜，升温至90°C左右(85°C~95°C)脱水I~2小时，当含水率达到0.08%以下时，停止脱水；冷却至80°C左右向反应釜中边搅拌边加入55份二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，反应温度控制80±5°C，保温3小时；然后降温至60°C向上述反应釜中边搅拌边加入4份邻苯二甲酸二异壬酯，15分钟后测NCO含量，由此制得A组份。
[0060]具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料B组份制备工艺:
[0061]将20份3，5-二乙基甲苯二胺、7份4，4'-双仲丁氨基二苯基甲烷、52份亨斯曼的D2000、3份亨斯曼的T5000、5份邻苯二甲酯二异壬酯、3份活性分子筛依次加入拉缸，搅拌均匀；继续向拉缸中加入1份流平剂和1份消泡剂，搅拌均匀；最后向拉缸中加入8份金属短纤维浆，搅拌均匀，由此制得B组份。
[0062]使用时将A组份和B组份按体积比1:1通过喷涂设备喷成涂膜，该膜的表面电阻为9Χ106、体积电阻为2Χ108Ω，其他力学性能符合国标GB/T23446-2009。
[0063]实施例4:
[0064]具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料A组份的制备:
[0065]将42份聚醚二元醇抽入反应釜，升温至90°C左右(85°C~95°C)脱水I~2小时，当含水率达到0.08%以下时，停止脱水；冷却至80°C左右向反应釜中边搅拌边加入54份二苯基甲烷二异氰酸酯进行反应，反应温度控制80±5°C，保温3小时；然后降温至60°C向上述反应釜中边搅拌边加入4份邻苯二甲酸二异壬酯，15分钟后测NCO含量，由此制得A组份。
[0066]具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料B组份制备工艺:
[0067]将16份3，5- 二乙基甲苯二胺、8份4，4'-双仲丁氨基二苯基甲烷、54份亨斯曼的D2000、3份亨斯曼的T5000、5份邻苯二甲酯二异壬酯、3份活性分子筛依次加入拉缸，搅拌均匀；继续向拉缸中加入1份流平剂和1份消泡剂，搅拌均匀；最后向拉缸中加入9份金属短纤维浆，搅拌均匀，由此制得B组份。
[0068]使用时将A组份和B组份按体积比1:1通过喷涂设备喷成涂膜，该膜的表面电阻为7Χ106、体积电阻为6Χ107Ω，其他力学性能符合国标GB/T23446-2009。
[0069]当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料，包括A组份和B组份，其特征在于:所述涂料各组分的质量比为: A组份: 二异氰酸酯 51~60份 聚醚多元醇 37~45份 稀释剂2~5份 B组份: 扩链剂24~32份 聚醚氨基树脂52~59份 稀释剂4~7份 活性填料2~5份。助剂1~3份 导电填料7~10份
2.一种制备权利要求1所述聚脲的方法，其特征在于: 制备A组份: 1)检查反应釜内是否留有残留物，检查所有设备是否处于正常工作状态； 2)将聚醚多元醇加入反应釜中，通氮气并升温至45°C左右，减压脱水，当含水率达到0.05%时，停止脱水；升温至80±5°C时搅拌加入二异氰酸酯，并在此温度范围保温3小时，最后边搅拌边加入稀释剂，调整粘度，密封待用。 制备B组份:将扩链剂、聚醚氨基树脂、稀释剂、活性填料依次加入拉缸中搅拌均匀，然后加入助剂，最后加入导电填料搅拌均匀，调整粘度，密封待用。
3.根据权利要求1的具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料，其特征在于:所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯_2，4- 二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)等。
4.根据权利要求1的具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料，其特征在于:所述的聚醚多元醇为聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚醚多元醇等。
5.根据权利要求1的具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料，其特征在于:所述的非挥发性稀释剂是:邻苯二甲酸二异壬酯(DINP)、临苯二甲酸二辛酯(D0P)、临苯二甲酸二丁酯(DBP)等。
6.根据权利要求1的具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料，其特征在于:所述的扩链剂是:2，4- 二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3，5- 二甲硫基甲苯二胺、3，5- 二乙基甲苯二胺、二乙酰己二胺、4，4_双仲丁氨基二苯基甲烷中的一种或两种。
7.所述的聚醚氨基树脂是:不同官能度的数均分子量大于2000的聚醚氨基树脂，优先选用数均分子量为2000~5000的主要以伯胺封端的胺封端聚醚树脂。
8.根据权利要求1的具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料，其特征在于:所述的活性填料是活性氧化锌、活性氧化铝、活性氧化镁或活性分子筛等。 所述的助剂是:涂料助剂，例如流平剂、润湿剂、消泡剂、触变剂等。
9.根据权利要求1的具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料，其特征在于:所述的导电纤维是1~2mm的金属短纤维浆。
10.根据权利要求1的具有防静电功能的聚脲耐磨涂层材料，其特征在于:将A组份和B组份按体积比1:1混合使用，其过程是通过高压动态撞击混合A组份和B组份来喷涂施工。
【文档编号】C09D5/24GK103834283SQ201410077495
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】宗正新, 陈凯, 冯志峰, 肖勇 申请人:上海正欧实业有限公司