[发明专利]单组分聚脲涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚脲涂料，具体涉及一种单组分聚脲涂料及其制备方法。

背景技术

建筑物在长时间的硫酸盐、氯化物、CO₂气体等空气中腐蚀介质的作用下，会引起钢筋生锈腐蚀，混凝土吸水膨胀产生裂纹，从而降低建筑物的使用寿命。喷涂聚脲弹性体技术(Spray Polyurea Elastomer，简称SPUA技术)是一种在物体表面快速成型的厚涂层施工技术，该技术成型后能够形成整体致密、连续无接缝的高强度、高弹性涂层，而且具有良好的耐磨抗冲击性能和耐海洋气候老化性能，能够较好地降低恶劣天气影响下建筑物的腐蚀速度。聚脲弹性体是由端异氰酸根预聚物(—NCO)与氨基化合物(—NH₂)固化剂反应生成的具有脲键的高分子聚合物，氨基化合物包括端氨基聚醚和液态胺类扩链剂，在制备聚脲弹性体时发生的反应是氢转移的逐步加成聚合反应。

聚脲涂料可分为双组分和单组分涂料。双组分涂料主要为由高活性端氨基聚醚和多元胺扩链剂组成的R组分与多异氰酸酯预聚体组成的A组分反应制备而成，氨基与—NCO基团反应非常迅速，不需要使用催化剂。由于反应速度快，时间非常短，也给涂层的正常使用带来问题，成膜物速度过快，会产生一些致命的表面缺陷，使涂层与基材之间的结合力比较差，有时甚至会出现不连续的涂层；同时还存在聚脲涂料防护效果差、拉伸强度不高等问题。目前用于该领域的单组分聚脲型聚氨酯涂料的固含量一般在70％以下，涂层硬度、拉伸强度和延伸率相对于双组分涂料低，尤其是某些特定的场合(如丙酮、乙二醇、机油含量较高的环境或高于100℃的环境)，拉伸强度和延伸率更低，使用过程中受到很大的限制。中国专利CN102101967A公开的单组分聚脲型聚氨酯涂料是由封端后的异氰酸酯和封端后的聚醚胺制成，虽然一定程度上提高了涂层拉伸强度和延伸率，但是方法复杂，消耗原料和能源，较难实现工业化，同时封端后的聚醚胺与异氰酸酯预聚体制成的单组分聚脲储存时稳定性较差，同时也不适用于机油含量较高的环境。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种单组分聚脲涂料。

除特殊说明外，本发明所述分数均为重量分，所述百分比均为质量百分比。

本发明的目的是这样实现的：

一种聚脲涂料，由包括酮亚胺和等体积比的多异氰酸酯预聚体在内的原料制得，其特征在于：所述酮亚胺为采用环丁酮作为助溶剂和封闭剂，在扩链剂多元胺的作用下，与端氨基聚氧化丙烯醚(端氨基聚醚)进行扩链反应制得。

上述扩链剂多元胺选自二亚乙基三胺、咔唑二胺、二乙酰己二胺中的一种或几种组合；优选二亚乙基三胺。

上述端氨基聚氧化丙烯醚选自Jeffamine系列产品(包括D-2000，T-3000，T-5000中的一种或几种组合)。

环丁酮同时作为助溶剂和封闭剂，将端氨基聚氧化丙烯醚的端氨基进行化学封闭，封闭后得到的中间体(酮亚胺)在隔绝空气(水分)条件下不会与含—NCO的组分发生化学反应，能够共存于同一体系中。其混合物一旦与空气接触，在水分作用下封闭解除，释放出端氨基，而氨基—NH₂则迅速与—NCO发生反应，形成单组分聚脲涂料。

上述聚脲涂料还可包括溶剂，所述溶剂选自无水乙醇、正己烷、丙酮中的一种或几种组合。

在依据本发明的单组分聚脲型聚氨酯涂料中，本领域技术人员还可根据具体的使用要求，在本发明的单组分聚脲型聚氨酯涂料添加功能性助剂，如颜料、染料、抗沉淀剂、消泡剂、流平剂、增塑剂或消光剂等。上述功能性助剂，如颜料、染料、抗沉淀剂、消泡剂、流平剂、增塑剂或消光剂于本领域普通技术人员而言是清楚的概念。

在常温下，将制备的酮亚胺与多异氰酸酯预聚体进行物理混合(混合的体积比为1：1，混合时注意隔绝空气、水分)，得到体系稳定的混合物。这种混合物在隔绝空气与水分的条件下不会发生交联反应，体系内部稳定，在施工时，空气进入，并加入相应的溶剂和助剂等，就可以制成稳定的单组分涂料，这对提高生产和施工效率、节约资源等大有裨益。

上述聚脲涂料的制备方法，包括如下步骤：

1)酮亚胺的制备：在端氨基聚醚溶液中加入环丁酮，端氨基聚醚与环丁酮的摩尔比为1:1～1.2；然后加入多元胺(二亚乙基三胺)，不断搅拌，促进扩链反应的进行；其中扩链反应温度为60～100℃，多元胺的滴加速度在2ml/min以下；滴加完成后保温20～60min，然后冷却结晶，过滤、洗涤，最后在100～120℃条件下真空干燥至恒重得到酮亚胺；