本发明涉及防爆涂料技术领域，特别是涉及一种快速固化的建筑用聚脲防爆涂料及其制备方法。
背景技术：
随着国内安全环保政策要求，防爆涂料在建筑领域的应用前景广阔，聚脲弹性体(简称“聚脲”)作为防爆涂料的主要成分，与传统涂料相比较，聚脲防爆涂料具有良好的防腐、防水、耐磨和耐热性能，以及优异的力学性能。作为涂料使用时，聚脲防爆涂料无论是在施工过程中还是使用过程中均具有良好的性能，目前已被广泛应用于化工设备、高铁、桥梁、海工装备的防水和重型防腐。
尽管聚脲防爆涂料具有良好的性能，但是面对某些过于苛责的使用要求，想要兼顾涂料力学及其他性能的同时实现快速固化，以满足在不同环境下在建筑物任意墙面的施工，普通的聚脲涂料无法满足要求，需要对其进行改性，进一步提高其相关性能。
目前的聚脲防爆涂料的制备及改性多采用增加填料的方式，其固化速度较快，容易导致涂料与基材附着力变差，力学性能也会受到一定影响，如撕裂强度，而撕裂强度又是考察聚脲防爆涂料的重要指标。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供建筑用防爆一种快速固化的建筑用聚脲防爆涂料及其制备方法，在能兼顾涂料力学及其他性能的同时实现快速固化，保持涂料附着力良好，以满足在不同环境下在建筑物任意墙面上的施工。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供建筑用防爆一种快速固化的建筑用聚脲防爆涂料，包括a组分和b组分，按重量份数计，所述a组分包括聚醚多元醇15～70份、异氰酸酯15～65份、改性纳米二氧化钛1～15份、稀释剂0～10份，所述b组分包括端氨基聚醚45～65份、扩链剂20～30份、阻燃剂3～10份、氨基硅油1～5份、助剂和添加剂4～15份。
可选地，使用时，所述a组份和b组份的重量比为1.5～1∶1。
可选地，所述b组分还包括石墨烯1～5份。
可选地，所述a组分中，聚醚多元醇选自聚四氢味喃醚二醇、1，4-丁二醇、聚氧化丙烯醚多元醇、聚丁二烯多元醇、聚丙二醇醚、脂肪酸三甘油酯、聚己内酯二醇、四溴邻苯二甲酸酯二醇、有机磷酸酯二醇中的至少一种。
可选地，所述a组分中，异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯、1，4环己烷二异氰酸酯、多亚甲基苯基多异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
可选地，所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：将聚乙二醇和纳米二氧化钛加入水中，调节ph至4-5，搅拌后超声分散得纳米二氧化钛分散液，然后加入硅烷偶联剂，调节ph至4-5，搅拌后离心分离，取沉淀重新分散于水中，超声，离心分离，去除多余的硅烷偶联剂，重复操作两次及以上后，干燥，真空冷却得到改性纳米二氧化钛粉末。
优选地，所述改性纳米二氧化钛的制备方法中，搅拌时间为0.5-2h，超声分散时间为0.5-1.5h。
优选地，所述硅烷偶联剂为γ-脲基丙基三乙氧基。
可选的，所述a组分中，稀释剂选自磷酸甲苯-二苯酯、2-乙基己基二苯酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、2-氯乙基酯、丙酮中的至少一种。
可选地，所述b组分中，端氨基聚醚为伯仲氨基封端的聚环氧烷烃化合物，端氨基聚醚分子量为500～5000，官能度为2～3；优选地，端氨基聚醚选自端氨基聚醚t5000、端氨基聚醚d2000、端氨基聚醚d230、端氨基聚醚d400中的至少一种。
可选地，所述b组分中，扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二乙基甲二胺、二甲硫基甲苯二胺、n，n-二烷基甲基二胺、n，n-二烷基苯二胺、异佛尔酮二胺中的至少一种。
可选地，所述b组分中，阻燃剂选自磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、三氯溴甲烷、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯异丙基)磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、三氧化二锑、多聚磷酸铵、五溴联苯醚、氢氧化铝、二溴甲烷、二氯溴甲烷中的至少一种。
可选地，所述b组分中，所述助剂包括紫外线吸收剂和分散剂，所述添加剂包括碳纳米管和颜料。
可选地，所述紫外线吸收剂选自邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、六甲基磷酰三胺、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三氮唑中的至少一种。
可选地，所述分散剂选自油酸钠、硫酸酯钠、脂肪酸聚乙二醇酯、三乙基己基磷酸中的至少一种。
可选地，所述颜料选自硅微石粉、炭黑、钛白粉中的至少一种。
本发明第二方面提供一种上述建筑用聚脲防爆涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备a组分：将聚醚多元醇加入反应釜，在90-100℃条件下脱水1-3h，加入改性纳米二氧化钛，在70-90℃条件下搅拌0.5-2h，加入异氰酸酯和/或稀释剂，在70-90℃反应1-4h，搅拌均匀后降温，出料得a组分；
(2)制备b组分：将端氨基聚醚、助剂和添加剂加入反应釜，搅拌并升温至70-90℃，继续搅拌2-4h，加入扩链剂、阻燃剂、氨基硅油和/或石墨烯，继续搅拌2-3h，得b组分。
可选地，步骤(1)中，所述改性纳米二氧化钛的制备方法为：将聚乙二醇和纳米二氧化钛加入水中，调节ph至4-5，搅拌后超声分散得纳米二氧化钛分散液，然后加入硅烷偶联剂，调节ph至4-5，搅拌后离心分离，取沉淀重新分散于水中，超声，离心分离，去除多余的硅烷偶联剂，重复操作两次及以上后，干燥，真空冷却得到改性纳米二氧化钛粉末。
优选地，所述改性纳米二氧化钛的制备方法中，搅拌时间为0.5-2h，超声分散时间为0.5-1.5h。
优选地，所述硅烷偶联剂为γ-脲基丙基三乙氧基。
如上所述，本发明的建筑用聚脲防爆涂料及其制备方法，具有以下有益效果：
本发明提供了一种新型的建筑用聚脲防爆涂料，在保证其具有优良的安全防护性能的前提下，提升产品的撕裂强度和固化速度，使其在任何曲面、顶面及垂直墙面上施工得到平整涂层，不产生流挂现象。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明提供了一种快速固化的建筑用聚脲防爆涂料，包括a组分和b组分，按重量份数计，所述a组分包括聚醚多元醇15～70份、异氰酸酯15～65份、改性纳米二氧化钛1～15份、稀释剂0～10份，所述b组分包括端氨基聚醚45～65份、扩链剂20～30份、阻燃剂3～10份、氨基硅油1～5份、助剂和添加剂4～15份。
使用时，所述a组份和b组份的重量比为1.5～1∶1。
其中，所述b组分还包括石墨烯1～5份。
其中，所述a组分中，聚醚多元醇选自聚四氢味喃醚二醇、1，4-丁二醇、聚氧化丙烯醚多元醇、聚丁二烯多元醇、聚丙二醇醚、脂肪酸三甘油酯、聚己内酯二醇、四溴邻苯二甲酸酯二醇、有机磷酸酯二醇中的至少一种。以下实施例中的聚醚多元醇选用的是聚四氢味喃醚二醇、1，4-丁二醇、聚丁二烯多元醇、聚丙二醇醚、脂肪酸三甘油酯、聚己内酯二醇、四溴邻苯二甲酸酯二醇，采用其他聚醚多元醇(聚氧化丙烯醚多元醇、有机磷酸酯二醇)制得的聚脲防爆涂料也具有同样或类似的性能。
其中，所述a组分中，异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯、1，4环己烷二异氰酸酯、多亚甲基苯基多异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
其中，所述a组分中，稀释剂选自磷酸甲苯-二苯酯、2-乙基己基二苯酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、2-氯乙基酯、丙酮中的至少一种。以下实施例中的稀释剂选用的是磷酸甲苯-二苯酯、2-乙基己基二苯酯、丙酮，采用其他种类的稀释剂(碳酸丙烯酯、碳酸乙酯、邻苯二甲酸二丁酯、2-氯乙基酯)制得的聚脲防爆涂料也具有同样或类似的性能。
其中，所述b组分中，端氨基聚醚为伯仲氨基封端的聚环氧烷烃化合物，端氨基聚醚分子量为500～5000，官能度为2～3；优选地，端氨基聚醚选自端氨基聚醚t5000、端氨基聚醚d2000、端氨基聚醚d230、端氨基聚醚d400中的至少一种。
其中，所述b组分中，扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二乙基甲二胺、二甲硫基甲苯二胺、n，n-二烷基甲基二胺、n，n-二烷基苯二胺、异佛尔酮二胺中的至少一种。以下实施例中的扩链剂选用的是二乙基甲苯二胺、二乙基甲二胺、二甲硫基甲苯二胺，采用其他扩链剂(n，n-二烷基甲基二胺、n，n-二烷基苯二胺、异佛尔酮二胺)制得的聚脲防爆涂料也具有同样或类似的性能。
其中，所述b组分中，阻燃剂选自磷酸三丁酯、磷酸三苯酯、三氯溴甲烷、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯异丙基)磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、三氧化二锑、多聚磷酸铵、五溴联苯醚、氢氧化铝、二溴甲烷、二氯溴甲烷中的至少一种。以下实施例中的阻燃剂选用的是磷酸三丁酯、三氯溴甲烷、多聚磷酸铵、氢氧化铝、二溴甲烷、二氯溴甲烷，采用其他阻燃剂(磷酸三苯酯、三(2-氯乙基)磷酸酯、三(2-氯异丙基)磷酸酯、甲基磷酸二甲酯、三氧化二锑、五溴联苯醚)制得的聚脲防爆涂料也具有同样或类似的性能。
其中，所述b组分中，所述助剂包括紫外线吸收剂和分散剂，所述添加剂包括碳纳米管和颜料。
其中，所述紫外线吸收剂选自邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、六甲基磷酰三胺、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三氮唑中的至少一种。以下实施例中的紫外线吸收剂选用的是邻羟基苯甲酸苯酯、2，4-二羟基二苯甲酮，采用其他紫外线吸收剂(2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、六甲基磷酰三胺、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三氮唑)制得的聚脲防爆涂料也具有同样或类似的性能。
其中，所述分散剂选自油酸钠、硫酸酯钠、脂肪酸聚乙二醇酯、三乙基己基磷酸中的至少一种。以下实施例中的分散剂选用的是油酸钠、硫酸酯钠，采用其他分散剂(脂肪酸聚乙二醇酯、三乙基己基磷酸)制得的聚脲防爆涂料也具有同样或类似的性能。
其中，所述颜料选自硅微石粉、炭黑、钛白粉中的至少一种。
本发明的改性纳米二氧化钛采用合肥中航纳米技术发展有限公司生产的纳米二氧化钛粉经自主表面改性处理而得，具体制备方法如下：
在去离子水中，加入一定量聚乙二醇-400及纳米二氧化钛粉末，用氢氧化钠和盐酸调节ph至4-5，搅拌0.5-1.5h，超声波分散0.5-1.5h，得到纳米二氧化钛分散液；然后加入γ-脲基丙基三乙氧基硅烷偶联剂，调节ph至4-5，在50-70℃条件下搅拌1-2h，之后离心分离，取沉淀再重新分散到去离子水中，超声0.5-1h，离心分离，去除多余的硅烷偶联剂，重复操作三次后，95-103℃干燥24-48h，真空冷却2-3小时，得到改性纳米二氧化钛粉末。
本发明的改性纳米二氧化钛采用合肥中航纳米技术发展有限公司生产的纳米二氧化钛粉经自主表面改性处理而得，具体制备方法如下：
在去离子水中，加入一定量聚乙二醇-400及纳米二氧化钛粉末，用氢氧化钠和盐酸调节ph至4-5，搅拌0.5-1.5h，超声波分散0.5-1.5h，得到纳米二氧化钛分散液；然后加入γ-脲基丙基三乙氧基硅烷偶联剂，调节ph至4-5，在50-70℃条件下搅拌1-2h，之后离心分离，取沉淀再重新分散到去离子水中，超声0.5-1h，离心分离，去除多余的硅烷偶联剂，重复操作三次后，95-103℃干燥24-48h，真空冷却2-3小时，得到改性纳米二氧化钛粉末。
实施例1
一种快速固化的建筑用聚脲防爆涂料，包括以下重量配比的原材料：
a组分：46份聚四氢味喃醚二醇，24份1，4-丁二醇，15份六亚甲基二异氰酸酯，8份改性纳米二氧化钛，8份丙酮；
b组分：15份端氨基聚醚t5000，35份端氨基聚醚d2000，10份端氨基聚醚d230，30份二乙基甲苯二胺，3份二溴甲烷，2份氨基硅油，1份石墨烯，1份油酸钠，2份钛白粉。
制备方法步骤如下：
(1)制备a组分：将聚四氢味喃醚二醇和1，4-丁二醇加入反应釜，在100℃条件下脱水2h，加入改性纳米二氧化钛，在90℃条件下搅拌0.5h，加入六亚甲基二异氰酸酯，在90℃反应1h，搅拌均匀后降温，出料得a组分。
(2)制备b组分：将端氨基聚醚t5000、端氨基聚醚d2000、端氨基聚醚d230油酸钠、油酸钠加入反应釜，搅拌并升温至90℃，继续搅拌3h，加入二乙基甲苯二胺、二溴甲烷、氨基硅油和石墨烯，继续搅拌3h，得b组分。
使用京华派克牌号jhpk-bpt1喷涂设备按a∶b＝1∶1比例喷涂制作成涂层。
实施例2
一种快速固化的建筑用聚脲防爆涂料，包括以下重量配比的原材料：
a组分：42份聚四氢味喃醚二醇，28份聚丁二烯多元醇，16份多亚甲基苯基多异氰酸酯，4份改性纳米二氧化钛，7份磷酸甲苯-二苯酯，3份丙酮；
b组分：10份端氨基聚醚t5000，30份端氨基聚醚d2000，20份端氨基聚醚d400，30份二乙基甲苯二胺，2份氨基硅油，2份三氯溴甲烷，1份钛白粉，2份石墨烯，2份2，4-二羟基二苯甲酮。
制备方法步骤如下：
(1)制备a组分：将聚四氢味喃醚二醇和聚丁二烯多元醇加入反应釜，在90℃条件下脱水3h，加入改性纳米二氧化钛，在70℃条件下搅拌2h，加入多亚甲基苯基多异氰酸酯，在70℃反应4h，搅拌均匀后降温，出料得a组分。
(2)制备b组分：将端氨基聚醚t5000、端氨基聚醚d2000、端氨基聚醚d400、钛白粉、2，4-二羟基二苯甲酮加入反应釜，搅拌并升温至70℃，继续搅拌4h，加入二乙基甲苯二胺、三氯溴甲烷、氨基硅油和石墨烯、，继续搅拌3h，得b组分。
使用京华派克牌号jhpk-bpt1喷涂设备按a∶b＝1.5∶1比例喷涂制作成涂层。
实施例3
一种快速固化的建筑用聚脲防爆涂料，包括以下重量配比的原材料：
a组分：36份聚丁二烯多元醇，34份聚己内酯二醇，18份异佛尔酮二异氰酸酯，6份改性纳米二氧化钛，8份2-乙基己基二苯酯，4份丙酮；
b组分：10份端氨基聚醚t5000，40份端氨基聚醚d2000，5份端氨基聚醚d230，35份二乙基甲苯二胺，4份氨基硅油，6份二氯溴甲烷，2份钛白粉，3份石墨烯，2份邻羟基苯甲酸苯酯。
制备方法步骤如下：
(1)制备a组分：将聚丁二烯多元醇、聚己内酯二醇加入反应釜，在100℃条件下脱水2h，加入改性纳米二氧化钛，在80℃条件下搅拌1h，加入异佛尔酮二异氰酸酯，在80℃反应2h，搅拌均匀后降温，出料得a组分。
(2)制备b组分：将端氨基聚醚t5000、端氨基聚醚d2000、端氨基聚醚d230、邻羟基苯甲酸苯酯、钛白粉加入反应釜，搅拌并升温至70-90℃，继续搅拌2-4h，加入二乙基甲苯二胺、二氯溴甲烷、氨基硅油和石墨烯，继续搅拌2-3h，得b组分。
使用京华派克牌号jhpk-bpt1喷涂设备按a∶b＝1.5∶1比例喷涂制作成涂层。
实施例4
一种快速固化的建筑用聚脲防爆涂料，包括以下重量配比的原材料：
a组分：35份聚四氢味喃醚二醇，25份聚丙二醇醚，20份六亚甲基二异氰酸酯，30份二苯甲烷二异氰酸酯，15份改性纳米二氧化钛，8份丙酮；
b组分：15份端氨基聚醚t5000，25份端氨基聚醚d2000，10份端氨基聚醚d230，25份二乙基甲二胺，8份多聚磷酸铵，3份氨基硅油，5份石墨烯，1份硫酸酯钠，2份钛白粉，2份硅微石粉。
制备方法步骤如下：
(1)制备a组分：将聚四氢味喃醚二醇、聚丙二醇醚加入反应釜，在90℃条件下脱水3h，加入改性纳米二氧化钛，在90℃条件下搅拌0.5h，加入异氰酸酯，在90℃反应2h，搅拌均匀后降温，出料得a组分。
(2)制备b组分：将端氨基聚醚t5000、端氨基聚醚d2000、端氨基聚醚d230、硫酸酯钠、钛白粉、硅微石粉加入反应釜，搅拌并升温至90℃，继续搅拌2h，加入二乙基甲二胺、多聚磷酸铵、氨基硅油和石墨烯，继续搅拌2h，得b组分。
使用京华派克牌号jhpk-bpt1喷涂设备按a∶b＝1.2∶1比例喷涂制作成涂层。
实施例5
一种快速固化的建筑用聚脲防爆涂料，包括以下重量配比的原材料：
a组分：35份聚四氢味喃醚二醇，25份脂肪酸三甘油酯，30份1，4环己烷二异氰酸酯，10份改性纳米二氧化钛，6份丙酮；
b组分：15份端氨基聚醚t5000，30份端氨基聚醚d2000，20份二甲硫基甲苯二胺，10份磷酸三丁酯，1份氨基硅油，3份石墨烯，1份油酸钠，3份钛白粉，1份硅微石粉。
制备方法步骤如下：
(1)制备a组分：将聚四氢味喃醚二醇、脂肪酸三甘油酯加入反应釜，在100℃条件下脱水2h，加入改性纳米二氧化钛，在80℃条件下搅拌2h，加入1，4环己烷二异氰酸酯和丙酮，在90℃反应2h，搅拌均匀后降温，出料得a组分。
(2)制备b组分：将端氨基聚醚t5000、端氨基聚醚d2000、油酸钠、钛白粉、硅微石粉、助剂和添加剂加入反应釜，搅拌并升温至70℃，继续搅拌4h，加入二甲硫基甲苯二胺、磷酸三丁酯、氨基硅油和石墨烯，继续搅拌3h，得b组分。
使用京华派克牌号jhpk-bpt1喷涂设备按a∶b＝1∶1比例喷涂制作成涂层。
实施例6
一种快速固化的建筑用聚脲防爆涂料，包括以下重量配比的原材料：
a组分：35份聚四氢味喃醚二醇，25份聚丁二烯多元醇，10份六亚甲基二异氰酸酯，10份二苯甲烷二异氰酸酯，12份改性纳米二氧化钛，10份丙酮；
b组分：25份端氨基聚醚t5000，25份端氨基聚醚d230，30份二乙基甲苯二胺，5份氢氧化铝，5份氨基硅油，1份油酸钠，2份钛白粉。
制备方法步骤如下：
(1)制备a组分：将聚四氢味喃醚二醇、聚丁二烯多元醇加入反应釜，在90℃条件下脱水3h，加入改性纳米二氧化钛，在80℃条件下搅拌0.5-2h，加入六亚甲基二异氰酸酯，在80℃反应3h，搅拌均匀后降温，出料得a组分。
(2)制备b组分：将端氨基聚醚t5000、端氨基聚醚d230、油酸钠、钛白粉加入反应釜，搅拌并升温至80℃，继续搅拌3h，加入二乙基甲苯二胺、氢氧化铝和氨基硅油，继续搅拌3h，得b组分。
使用京华派克牌号jhpk-bpt1喷涂设备按a∶b＝1.4∶1比例喷涂制作成涂层。
对比例1
本对比例中的涂料组成、制备和使用方法与实施例1相同，不同之处在于，不含改性纳米二氧化钛。
对比例2
本对比例中的涂料组成、制备和使用方法与实施例1相同，不同之处在于，直接采用购买的纳米二氧化钛(合肥中航纳米)。
对比例3
本对比例中的涂料组成、制备和使用方法与实施例1相同，不同之处在于，不含石墨烯。
对比例4
本对比例中的涂料组成、制备和使用方法与实施例1相同，不同之处在于，不含氨基硅油。
对比例5
本对比例中的涂料组成、制备和使用方法与实施例1相同，不同之处在于，不含改性纳米二氧化钛、石墨烯和氨基硅油。
分别将实施例1-6及对比例1-5的涂料喷涂在打磨过的铁板上，厚度为2mm，测试各项性能，表干时间测定按gb/t23446-2009《喷涂聚脲防水涂料》的规定执行，附着力测定按gb/t1720《漆膜附着力测定法》的规定执行，硬度、拉伸强度测定按gb/t23446-2009《喷涂聚脲防水涂料》的规定执行；撕裂强度测定按gb/t529-2008《硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤形、直角形和新月形试样)》中的方法b进行。经多次测试，获得涂层达到最佳力学强度的时间，结果如表1所示，表1中的附着力、硬度、拉伸强度和撕裂强度达到最佳力学强度时间时所测的数据。
表1
从上述实验数据可以发现，实施例1-6的涂层各项性能明显优于对比例1-5，这表明加入改性纳米二氧化钛、石墨烯、氨基硅油后，不仅涂层的固化速度较快，其达到最佳力学强度的时间也提升至4至5天，且附着力好，拉伸强度和撕裂强度较高，完全满足使用要求。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。