本发明涉及聚氨酯涂料领域，具体涉及一种耐高温双组分聚氨酯涂料及其制备方法。
背景技术：
聚氨酯是由多元醇与异氰酸酯反应制得。由于具有可发性、弹性、耐磨性、粘接性、耐低温性、耐溶剂性以及耐生物老化性等特点，因此用途十分广泛。它是一种发展非常迅速的高分子材料。但是，由于聚氨酯的线性结构，造成聚氨酯耐温性普遍不高，普通的聚氨酯不能在高温下应用，如高温涂料、电子电器封装、聚氨酯合成革高温装饰压花、耐高温聚氨酯保温等，因此，必须对其进行改性。
目前，用作特殊用途的耐高温涂料品种很多，多为有机硅产品。对于最高使用温度150℃的管道、设备，使用普通的防腐涂料，耐温性达不到，而多数耐高温涂料，需要加热固化，对于管线和设备不适用。此外，有机硅耐高温涂料，造价太高。
中国专利cn1580160公开了“一种耐温防腐涂料”，该发明的涂料是由环氧树脂和有机硅树脂为基料，耐温150-200℃。但该发明使用了有机硅树脂，成本偏高；并且是通过环氧树脂来增强附着力，环氧树脂的耐热性较差，长期使用必然带来附着力下降，而且无法在低温情况下施工。
由于聚氨酯涂料是一大类涂料，所选的异氰酸酯组分、羟基组分不同，性能差别很大。根据《防腐蚀涂料涂装和质量控制》一书介绍，一般聚氨酯涂料的耐温极限为120℃，这一观点反映了绝大多数聚氨酯涂料的耐温性。
技术实现要素：
本发明的目的是为了克服现有技术存在的聚氨酯涂料的耐高温性能不好的问题，提供一种耐高温双组分聚氨酯涂料及其制备方法，该聚氨酯涂料具有良好的尺寸稳定性和耐高温性能。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种耐高温双组分聚氨酯涂料，包括a组分和b组分；
所述a组分是由40wt.％-60wt.％的异氰酸酯和40wt.％-60wt.％的聚合物多元醇合成的异氰酸酯预聚物；
所述b组分包括下列组分：
所述a组分和所述b组分的重量比为1-3：1，二者混合形成双组分无溶剂聚氨酯组合料。
优选地，包括a组分和b组分；
所述a组分是由40wt.％-60wt.％的异氰酸酯和40wt.％-60wt.％的聚合物多元醇合成的异氰酸酯预聚物；
所述b组分包括下列组分：
所述a组分和所述b组分的重量比为1-3：1，二者混合形成双组分无溶剂聚氨酯组合料。
优选地，所述异氰酸酯预聚物的异氰酸酯基团含量为10wt.％-18wt.％。
优选地，所述多异氰酸酯是多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中一种或多种。
优选地，所述聚合物多元醇是聚醚多元醇和聚酯二元醇中一种或多种，所述聚合物多元醇的分子量为800-5000。
优选地，所述扩链剂是1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、甘油、1,2,6-己三醇和甲基丙二醇中的一种或多种。
优选地，所述填料是短切玻璃纤维、短切碳纤维、氧化铝粉末、碳酸钙粉末、硫酸钡粉末、石墨、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。
优选地，所述助剂是润湿分散剂、消泡剂、偶联剂、抗老化剂和紫外线吸收剂中的一种或多种。
优选地，所述催化剂是有机锡催化剂、胺类催化剂和有机铋催化剂中的一种或多种。
本发明第二方面提供一种耐高温双组分聚氨酯涂料的制备方法，包括：
(1)a组分的制备：称取40wt.％-60wt.％的异氰酸酯和40wt.％-60wt.％的聚合物多元醇，将所述聚合物多元醇加热至100-120℃，抽真空脱水1-2h，充入氮气后冷却至室温，加入所述异氰酸酯，加热至60-90℃，保温并搅拌，反应2-5h，将温度降到40-50℃，出料封装得到a组分；
(2)b组分的制备：将扩链剂、聚合物多元醇、助剂、填料和催化剂依次加入到容器中，用高速分散机分散15-60min，出料封装得到b组分，上述各组分的质量百分数为：
(3)将所述a组分和所述b组分按体积比1-3：1混合均匀，制得所述耐高温双组分聚氨酯涂料。
通过上述技术方案，本发明具有如下优点：
1、能够在长期在超过100℃的环境中使用；
2、涂料常温固化，很快达到良好的机械性能，避免了搬运、施工等过程中的损坏。
3、使用聚氨酯树脂为基料，使涂料具有良好的机械性能和耐化学品性，如优异的附着力、韧性，优良的耐酸、碱性。
4.、所属涂料的原材料均可在市场购取，涂料成本远低于有机硅类树脂。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
第一方面，本发明提供一种耐高温双组分聚氨酯涂料，包括a组分和b组分；
所述a组分是由40wt.％-60wt.％的异氰酸酯和40wt.％-60wt.％的聚合物多元醇合成的异氰酸酯预聚物；
所述b组分包括下列组分：
所述a组分和所述b组分的重量比为1-3：1，二者混合形成双组分无溶剂聚氨酯组合料。
优选地，所述b组分包括下列组分：
优选地，所述异氰酸酯预聚物的异氰酸酯基团含量为10wt.％-18wt.％。
优选地，所述多异氰酸酯是多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯中一种或多种。
优选地，所述聚合物多元醇是聚醚多元醇和聚酯二元醇中一种或多种，所述聚合物多元醇的分子量为800-5000，所述聚合物多元醇的羟值为230-350mgkoh/g。
优选地，所述扩链剂是1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、一缩二乙二醇、甘油、1,2,6-己三醇和甲基丙二醇中的一种或多种。
优选地，所述填料是短切玻璃纤维、短切碳纤维、氧化铝粉末、碳酸钙粉末、硫酸钡粉末、石墨、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种。
优选地，所述助剂是润湿分散剂、消泡剂、偶联剂、抗老化剂和紫外线吸收剂中的一种或多种。
优选地，所述催化剂是有机锡催化剂、胺类催化剂和有机铋催化剂中的一种或多种，所述有机锡催化剂包括但不仅限于二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡，所述胺类催化剂包括但不仅限于n,n-二甲基环己胺、三乙醇胺、三乙胺，所述有机铋催化剂包括但不仅限于异辛酸铋、月桂酸铋、新癸酸铋。
第二方面，本发明提供一种耐高温双组分聚氨酯涂料的制备方法，包括：
(1)a组分的制备：称取40wt.％-60wt.％的异氰酸酯和40wt.％-60wt.％的聚合物多元醇，将所述聚合物多元醇加热至100-120℃，抽真空脱水1-2h，充入氮气后冷却至室温，加入所述异氰酸酯，加热至60-90℃，保温并搅拌，反应2-5h，将温度降到40-50℃，出料封装得到a组分；
(2)b组分的制备：将扩链剂、聚合物多元醇、助剂、填料和催化剂依次加入到容器中，用高速分散机分散15-60min，出料封装得到b组分，上述各组分的质量百分数为：
(3)将所述a组分和所述b组分按体积比1-3：1混合均匀，制得所述耐高温双组分聚氨酯涂料。
在本发明未做其他描述的情况下，a组分中各反应物的质量百分比是相对于a组分中反应物的添加量，b组分中各组分的质量百分比是相对于b组分总质量。
在本发明中，多亚甲基多苯基多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯和聚合物多元醇购自huntsman；二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡、n,n-二甲基环己胺、三乙醇胺、三乙胺、异辛酸铋、月桂酸铋、新癸酸铋购自江苏凤鸣化学科技有限公司。其他材料通过商购得到。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
(1)将50质量份的聚醚多元醇置于容器中加热至110℃，抽真空脱水1.5h，充入氮气后冷却至室温，加入50质量份的多亚甲基多苯基多异氰酸酯，加热至80℃，保温并搅拌，反应4h，将温度降到40℃，出料封装得到a组分。
(2)将20质量份的3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、60质量份的聚醚多元醇、1质量份的消泡剂、10质量份的短切玻璃纤维和0.5质量份的二丁基锡二月桂酸酯分别加入容器中，用高速分散机分散40min，出料封装得到b组分。
(3)将a组分和b组分按体积比1:2混合均匀后，制得聚氨酯组合料。
实施例2
(1)将50质量份的聚酯二元醇置于容器中加热至110℃，抽真空脱水1.5h，充入氮气后冷却至室温，加入20质量份的二苯基甲烷二异氰酸酯和30质量份的1,6-六亚甲基二异氰酸酯，加热至70℃，保温并搅拌，反应3.5h，将温度降到45℃，出料封装得到a组分。
(2)将18质量份的3,5-二甲硫基甲苯二胺、60质量份的聚酯二元醇、0.5质量份的润湿分散剂、10质量份的短切碳纤维、10质量份的碳酸钙粉末、0.1质量份的新癸酸铋和0.1质量份的辛酸亚锡分别加入容器中，用高速分散机分散30min，出料封装得到b组分。
(3)将a组分和b组分按体积比1:1.5混合均匀后，制得聚氨酯组合料。
实施例3
(1)将50质量份的聚醚多元醇置于容器中加热至110℃，抽真空脱水1.5h，充入氮气后冷却至室温，加入10质量份的异佛尔酮二异氰酸酯、20质量份的甲苯二异氰酸酯和20质量份的苯二亚甲基二异氰酸酯，加热至85℃，保温并搅拌，反应3h，将温度降到40℃，出料封装得到a组分。
(2)将28质量份的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷、65质量份的聚醚多元醇、1质量份的消泡剂、0.4质量份的紫外线吸收剂、0.4质量份的抗老化剂、10质量份的短切碳纤维、5质量份的硫酸钡粉末、3质量份的石墨、0.4质量份的三乙醇胺和0.5质量份的二丁基锡二月桂酸酯分别加入容器中，用高速分散机分散50min，出料封装得到b组分。
(3)将a组分和b组分按体积比1:2.5混合均匀后，制得聚氨酯组合料。
实施例4
(1)将40质量份的聚酯二元醇置于容器中加热至100℃，抽真空脱水1h，充入氮气后冷却至室温，加入20质量份的苯二亚甲基二异氰酸酯和40质量份的三甲基六亚甲基二异氰酸酯，加热至60℃，保温并搅拌，反应2h，将温度降到45℃，出料封装得到a组分。
(2)将10质量份的3,5-二乙基甲苯二胺、5质量份的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷、70质量份的聚酯二元醇、0.05质量份的消泡剂、0.02质量份的抗老化剂、0.03质量份的偶联剂、5质量份的短切碳纤维、5质量份的碳纳米管、0.05质量份的n,n-二甲基环己胺和0.05质量份的月桂酸铋分别加入容器中，用高速分散机分散15min，出料封装得到b组分。
(3)将a组分和b组分按体积比1:1混合均匀后，制得聚氨酯组合料。
实施例5
(1)将60质量份的聚酯二元醇置于容器中加热至120℃，抽真空脱水2h，充入氮气后冷却至室温，加入10质量份的甲基环己基二异氰酸酯、10质量份的二环己基甲烷二异氰酸酯和20质量份的四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯，加热至90℃，保温并搅拌，反应5h，将温度降到50℃，出料封装得到a组分。
(2)将10质量份的3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、20质量份的3,5-二乙基甲苯二胺、30质量份的聚酯二元醇、0.5质量份的消泡剂、0.5质量份的抗老化剂、20质量份的氧化铝粉末、10质量份的短切玻璃纤维、10质量份的石墨烯和0.5质量份的二丁基锡二月桂酸酯分别加入容器中，用高速分散机分散60min，出料封装得到b组分。
(3)将a组分和b组分按体积比1:3混合均匀后，制得聚氨酯组合料。
对比例1
(1)将60质量份的聚酯二元醇置于容器中加热至120℃，抽真空脱水2h，充入氮气后冷却至室温，加入10质量份的甲基环己基二异氰酸酯、10质量份的二环己基甲烷二异氰酸酯和20质量份的四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯，加热至90℃，保温并搅拌，反应5h，将温度降到50℃，出料封装得到a组分。
(2)将10质量份的3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、10质量份的3,5-二乙基甲苯二胺、60质量份的聚酯二元醇、0.5质量份的消泡剂、0.5质量份的抗老化剂、3质量份的氧化铝粉末、2质量份的短切玻璃纤维、5质量份的石墨烯和0.5质量份的二丁基锡二月桂酸酯分别加入容器中，用高速分散机分散60min，出料封装得到b组分。
(3)将a组分和b组分按体积比1:10混合均匀后，制得聚氨酯组合料。
测试例
根据gb/t1689-1998的方法测试实施例1-5和对比例1中各聚氨酯涂料的耐磨性能；按照gb/t16777-1997的方法测试实施例1-5和对比例1中各聚氨酯涂料的抗拉伸强度；按照gb/t16777的方法测试实施例1-5和对比例1中各聚氨酯涂料的断裂拉伸率；按照iso0034-1:2004的方法测试实施例1-5和对比例1中各聚氨酯涂料的撕裂强度。上述测量得到下列性能参数：
将实施例1-5中的聚氨酯涂料涂覆在模板上，在125℃的烘箱中烘烤48小时后，涂料还是很好地涂覆在模板表面，没有明显变形或脱落。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。