一種固化快黏度低聚氨酯金屬涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及聚氨酯涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種固化快黏度低聚氨酯金屬涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]我國目前大多數(shù)大型高溫液體儲罐或管道，多使用金屬管材，如碳鋼、不銹鋼等材質(zhì)。一般在這些罐體、管道內(nèi)壁均會添加襯里或直接在內(nèi)壁涂上涂料，以提高這些設(shè)備的耐高溫、防腐蝕性能，延長其使用壽命。不銹鋼或碳鋼材質(zhì)的罐體或管道內(nèi)壁常采用的內(nèi)襯保護(hù)方式多是采用復(fù)合材料，但其工藝復(fù)雜、造價高，普及性低，目前采用的較為普遍的是選用合適的涂料在內(nèi)壁表面形成保護(hù)涂層，該種措施實施起來即簡便有效，使用成本又低。目前在高溫儲罐管道內(nèi)壁采用的較多的涂料為聚氨酯涂料，但現(xiàn)有技術(shù)中的聚氨酯阻燃、耐水、耐熱性能不夠理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種固化快黏度低聚氨酯金屬涂料，具有優(yōu)異的阻燃、耐水、耐熱性能，而且附著力強，黏度和斷裂伸長率小，固化速度快，固化后涂膜的拉伸強度、硬度、韌性高。
[0004]本發(fā)明提出的一種固化快黏度低聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:三聚體改性聚氨酯75?85份，水性丙烯酸樹脂20?25份，水性酚醛樹脂5?10份，氣相白炭黑3?6份，娃藻土 12?15份，海泡石8?12份，沉淀硫酸鋇5?8份，微膠囊化紅磷13?16份，防腐劑3?4份，消泡劑2?3份，平流劑3?4份，顏料5?6份。
[0005]優(yōu)選地，三聚體改性聚氨酯的制備方法如下:將聚己二醇和聚碳酸酯二元醇升溫，保溫，接著真空脫水得到第一物料；將第一物料和N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯、改性聚合甲苯二異氰酸酯混合后，通入N2保護(hù)，升溫，保溫，然后降溫，加入一縮二乙二醇、2_(羥基甲基)苯硼酸半酯、葡萄糖和丙酮，再加入辛酸亞錫，升溫，保溫，得到第二物料；將第二物料降溫后，再滴加含雙(2-羥乙基)苯胺和N-丙基二乙醇胺的混合溶液，升溫，保溫得到第三物料；將第三物料進(jìn)行中和后，再加水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到三聚體改性聚氨酯。
[0006]優(yōu)選地，三聚體改性聚氨酯的制備方法如下:將聚己二醇和聚碳酸酯二元醇升溫至82?85°C，保溫3?4h，接著真空脫水得到第一物料；將第一物料和N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯、改性聚合甲苯二異氰酸酯混合后，通入N2保護(hù)，升溫至83?86°C，保溫2?4h，然后降溫至38?42°C，加入一縮二乙二醇、2-(羥基甲基)苯硼酸半酯、葡萄糖和丙酮，再加入辛酸亞錫，升溫至88?92°C，保溫1?2h，得到第二物料；將第二物料降溫至38?42°C后，再滴加含雙(2-羥乙基)苯胺和N-丙基二乙醇胺的混合溶液，升溫至70?80°C，保溫40?50min得到第三物料；將第三物料進(jìn)行中和后，再加水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到三聚體改性聚氨酯。
[0007]優(yōu)選地，三聚體改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將22?25份聚己二醇和16?19份聚碳酸酯二元醇升溫，保溫，接著真空脫水得到第一物料；將第一物料和6?8份N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯、5?6份改性聚合甲苯二異氰酸酯混合后，通入隊保護(hù)，升溫，保溫，然后降溫，加入12?16份一縮二乙二醇、3?5份2-(羥基甲基)苯硼酸半酯、12?15份葡萄糖和丙酮，再加入0.5?0.8份辛酸亞錫，升溫，保溫，得到第二物料；將第二物料降溫后，再滴加含3?5份雙(2-羥乙基)苯胺和2?3份N-丙基二乙醇胺的混合溶液，升溫，保溫得到第三物料；將第三物料進(jìn)行中和后，再加200?220份水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到三聚體改性聚氨酯。
[0008]丙酮在改性聚氨酯的制備過程中起到溶劑的作用，無需限定用量。
[0009]優(yōu)選地，三聚體改性聚氨酯制備方法中的改性聚合甲苯二異氰酸酯制備方法如下:將甲苯二異氰酸酯和2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚混合，通入N2保護(hù)，升溫，在升溫過程中不停攪拌，保溫，再加入對甲苯磺酸酯，保溫，然后加入羥基硅氧烷和新癸酸鉍混合均勻，繼續(xù)保溫，降至室溫得到改性聚合甲苯二異氰酸酯。
[0010]優(yōu)選地，三聚體改性聚氨酯制備方法中的改性聚合甲苯二異氰酸酯制備方法如下:按重量份將100?105份甲苯二異氰酸酯和0.5?0.6份2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚混合，通入N2保護(hù)，升溫，在升溫過程中不停攪拌，保溫，再加入7?10份對甲苯磺酸酯，保溫，然后加入33?36份羥基硅氧烷和1?1.3份新癸酸鉍混合均勻，繼續(xù)保溫，降至室溫得到改性聚合甲苯二異氰酸酯。
[0011]優(yōu)選地，三聚體改性聚氨酯制備方法中的改性聚合甲苯二異氰酸酯制備方法如下:將甲苯二異氰酸酯和2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚混合，通入N2保護(hù)，升溫至72?78°C，在升溫過程中不停攪拌，保溫3?3.5h，再加入對甲苯磺酸酯，保溫1.5?2.5h，然后加入羥基硅氧烷和新癸酸鉍混合均勻，繼續(xù)保溫5?6h，降至室溫得到改性聚合甲苯二異氰酸酯。
[0012]本發(fā)明按常規(guī)工藝制備。
[0013]本發(fā)明將甲苯二異氰酸酯和2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚混合后，升溫，使甲苯二異氰酸酯中-NC0基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，三個異氰酸酯基團(tuán)聚合生成六元環(huán)結(jié)構(gòu)的異氰脲酸酯基團(tuán)，然后加入對甲苯磺酸酯起到阻聚劑的效果，使甲苯二異氰酸酯的聚合反應(yīng)終止，又加入羥基硅氧烷和新癸酸鉍，在催化劑新癸酸鉍的作用下，羥基硅氧烷的巰基與甲苯二異氰酸酯三聚體上的異氰酸酯基進(jìn)行反應(yīng)，使羥基硅氧烷接枝于甲苯二異氰酸酯三聚體上，為后續(xù)三聚體改性聚氨酯的制備做鋪墊。
[0014]本發(fā)明采用N，N_雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯和上述改性聚合甲苯二異氰酸酯來制備三聚體改性聚氨酯，在聚氨酯結(jié)構(gòu)上引入支化側(cè)鏈和含氮磷的基團(tuán)，使三聚體改性聚氨酯的黏度和斷裂伸長率小，固化后涂膜的拉伸強度、硬度、韌性高，改性聚合甲苯二異氰酸酯上同時具有異氰脲酸酯六元環(huán)和有機(jī)硅基團(tuán)，其中異氰脲酸酯六元環(huán)具有強吸電子效應(yīng)，導(dǎo)致分子中-NC0的C = N鍵的極性增加，提高了反應(yīng)活性，加速改性聚合甲苯二異氰酸酯與羥基的反應(yīng)速度，提高交聯(lián)度，提高了三聚體改性聚氨酯的硬度和附著力，而有機(jī)硅具有低表面能、耐高溫、耐水、良好的透氣性的特點，可以降低三聚體改性聚氨酯的粘度，還可以使本發(fā)明成膜時親油基向外對空氣排布，親水基向內(nèi)排布，從而使得接觸角增大，水難以在本發(fā)明所形成的涂層表面鋪展?jié)櫇?，提高了三聚體改性聚氨酯的耐水、耐熱性能和附著力；而乂1雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯使三聚體改性聚氨酯在合成的過程中引入含氮磷的基團(tuán)，使本發(fā)明在燃燒過程中，由于c-c鍵的鍵能大于C-P的鍵能要大，受熱能力差的含磷化合物率先分解出磷酸以及多種有機(jī)膦酸起到覆蓋作用，還引起多羥基聚合物脫水形成隔熱、隔氧的炭層，而氮元素在燃燒過程中也會分解放出隊等不燃?xì)怏w，從而進(jìn)一步提高本發(fā)明的阻燃性能；而葡萄糖作為自然界中分布最廣泛最重要的一種單糖，分子中含有五個羥基，能與-NCO反應(yīng)，生成具有交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚氨酯，分子鏈運動受到限制，且大范圍的交聯(lián)使得分子間空隙變小，水分子難以進(jìn)入聚氨酯分子內(nèi)部，表現(xiàn)為涂層吸水率不斷下降，耐水性提高，葡萄糖的引入使得本發(fā)明中的聚氨酯交聯(lián)程度增加，內(nèi)聚能變大，提高了涂料涂層的熱穩(wěn)定性和硬度；N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯、改性聚合甲苯二異氰酸酯和葡萄糖配合合成三聚體改性聚氨酯，使本發(fā)明的三聚體改性聚氨酯具有優(yōu)異的阻燃、耐水、耐熱性能，而且附著力強，黏度和斷裂伸長率小，固化速度快，固化后涂膜的拉伸強度、硬度、韌性高。
[0015]本發(fā)明采用三聚體改性聚氨酯、水性丙烯酸樹和水性酚醛樹脂作為成膜物質(zhì)，不僅具有高韌性和高強度，附著力強，阻燃、耐熱、耐水性能優(yōu)秀，而且上述物料作為成膜物質(zhì)能在水中分散均勻，大大提高了涂料的加工性能；氣相白炭黑作為本發(fā)明的增稠劑和防沉助劑，大幅改善了本發(fā)明的稠度和防觸變性，使本發(fā)明中的成膜物質(zhì)和填充補強劑分布均勻，大大延長了本發(fā)明的使用壽命和保存時間；氣相白炭黑、硅藻土、海泡石、沉淀硫酸鋇和微膠囊化紅磷作為本發(fā)明的填充物，使本發(fā)明在固化后具有優(yōu)異的強度、韌性、防水、抗老化、耐磨和耐腐蝕能力；氣相白炭黑、硅藻土、海泡石具有龐大的比表面積、表面多介孔結(jié)構(gòu)和極強的吸附能力，不僅使本發(fā)明在固化后，可吸附空氣中的有害粉塵，還使本發(fā)明具有良好的阻燃性能；而三聚體改性聚氨酯、水性酚醛樹脂和微膠囊化紅磷相互配合，進(jìn)一步提高了本發(fā)明的阻燃性能。
【具體實施方式】
[0016]下面，通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]實施例1
[0018]本發(fā)明提出的一種固化快黏度低聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:三聚體改性聚氨酯75份，水性丙烯酸樹脂25份，水性酚醛樹脂5份，氣相白炭黑6份，硅藻土 12份，海泡石12份，沉淀硫酸鋇5份，微膠囊化紅磷16份，防腐劑3份，消泡劑3份，平流劑3份，顏料6份。
[0019]三聚體改性聚氨酯的制備方法如下:按重量份將22份聚己二醇和19份聚碳酸酯二元醇升溫至82°C，保溫4h，接著真空脫水得到第一物料；將第一物料和6份N，N-雙(2-羥乙基)氨基亞甲基膦酸二乙酯、6份改性聚合甲苯二異氰酸酯混合后，通入N2保護(hù)，升溫至83°C，保溫4h，然后降溫至38°C，加入16份一縮二乙二醇、3份2-(羥基甲基)苯硼酸半酯、15份葡萄糖和丙酮，再加入0.5份辛酸亞錫，升溫至92°C，保溫lh，得到第二物料；將第二物料降溫至42°C后，再滴加含3份雙(2-羥乙基)苯胺和3份N-丙基二乙醇胺的混合溶液，升溫至70°C，保溫50min得到第三物料；將第三物料進(jìn)行中和后，再加200份水進(jìn)行乳化分散，真空蒸餾得到三聚體改性聚氨酯。
[0020]三聚體改性聚氨酯制備方法中的改性聚合甲苯二異氰酸酯制備方法如下:按重量份將105份甲苯二異氰酸酯和0.5份2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚混合，通入N2保護(hù)，升溫至78°C，在升溫過程中不停攪拌，保溫3h，再加入10份對甲苯磺酸酯，保溫1.5h，然后加入36份羥基硅氧烷和1份新癸酸鉍混合均勻，繼續(xù)保溫6h，降至室溫得到改性聚合甲苯二異氰酸酯。
[0021]實施例2
[0022]本發(fā)明提出的一種固化快黏度低聚氨酯金屬涂料，其原料按重量份包括:三聚體改性聚氨酯85份，水性丙烯