专利名称：脂族聚脲涂料、其制备方法及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及涂料领域，特别涉及脂族聚脲涂料、其制备方法及其用途。直量
如我们已知，常规聚氨酯(聚脲)防水涂料包括单组分手工施涂芳族聚氨酯防水涂料、双组分手工施涂芳族聚氨酯防水涂料和双组分喷涂芳族防水涂料。通过使用芳族聚异氰酸酯化合物(如MD1、TDI和它们的加合物或低聚物)作为涂料粘合剂，常规涂料的耐候性较差。常规涂料在户外暴露后容易泛黄和粉化(chalking)，这不仅影响防水层的机械性能、使用寿命，还影响其装饰性能。因此，常规涂料难以满足直接户外使用和暴露的要求。高速铁路桥的一些部件会直接在阳光下使用和暴露，因此由于常规聚氨酯(聚脲)防水涂料耐候性有限的事实，常规聚氨酯(聚脲)防水涂料在高速铁路桥上的应用受到限制。随着中国铁路尤其是高速铁路的发展，施涂在高速铁路桥上的涂料的技术要求比以前更高。在2009年，颁布了对京 沪高速铁路的混凝土桥上施涂的脂族防水涂料的严格和详尽的规格，其中该规格要求高水平的机械性能和耐候性。例如，该脂族涂料应符合下列性能:伸长率> 200%、拉伸强度> 4 MPa、在1500h人工加速UV老化测试后无明显变色、无粉化、无起泡和无裂纹，该脂族涂料还应在室温下施涂。目前有几种改善脂族涂料的耐候性和机械强度的方法。例如，CN-A1350018CEP-A1184399)公开了基于IPDI和HDI的新型聚脲涂料，但这种聚脲涂料是一种粉末涂料。这种聚脲涂料的固化温度为150-220°C，因此为了固化，这种聚脲涂料不适合在室温下操作。此夕卜，这种涂料没有防水性质。在另一专利中，CN-A 101277988 (W02007/039133)公开了包含具有脲基甲酸酯和胺官能团的聚氨酯预聚物的涂料粘合剂。但是，基于这种粘合剂的涂料的最大伸长率和最大拉伸强度分别为61.5%和2.4MPa，这比伸长率彡200%和拉伸强度彡4MPa的要求低得多。此外，CN-A 101469246公开了制备基于聚天冬氨酸类和聚异氰酸酯的防水涂料的方法。但是,通过这种方法制成的涂料的最大伸长率为150%，小于伸长率> 200%的要求。为了满足脂族防水涂料的实践要求，例如伸长率> 200%、拉伸强度> 4 MPa、在1500h人工加速UV老化测试后无明显变色、无粉化、无起泡、无裂纹并可在室温下施涂，希望开发新型脂族聚脲涂料和基于脂族聚脲涂料的涂层。
发明内容
本发明的目的是提供脂族聚脲涂料。根据本发明中的实例之一，该脂族聚脲涂料包含由包括A、B和C的组分混合得到的产物:
A)30-50重量份的NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)预聚物；
B)3-15重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物；和
C)10-25重量份的包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂。
NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯预聚物的量优选为33 - 44重量份。六亚甲基二异氰酸酯低聚物的量优选为4 - 6重量份。位阻仲脂族二胺的量优选为12 - 17重量份。本发明的另一目的是提供制备脂族聚脲涂料的方法。根据本发明中的实例之一，该方法包括混合包括A、B和C的组分的步骤:
A)30-50重量的份NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯预聚物；
B)3-15重量份的六亚甲基二异氰酸酯低聚物；和 C)10-25重量份的包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂。NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯预聚物(A)的量优选为33 - 44重量份。六亚甲基二异氰酸酯低聚物(B)的量优选为4 - 6重量份。包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂(C)的量优选为12 - 17重量份。本发明的第三目的是提供脂族聚脲涂层。根据本发明中的实例之一，该脂族聚脲涂层是本发明中提供的脂族聚脲涂料的产物。通过本发明中提供的脂族聚脲涂料制成的脂族聚脲涂层具有良好伸长率和拉伸强度、在低温中的良好挠性、良好耐磨性、良好粘合性质、良好耐候性和良好耐化学性。本发明中提供的脂族聚脲涂料具有长使用时限(potlife)，因此其适合手工施涂。可通过喷涂、辊涂或刷涂获得脂族聚脲涂层。本发明的实施方式
本发明提供了包含NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯预聚物(IPDI预聚物)、六亚甲基二异氰酸酯低聚物(HDI低聚物)和位阻仲脂族二胺的脂族聚脲涂料。在本发明中，NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯预聚物(A)的平均分子量可选自，但不限于，1500 - 3500，优选2200 - 3000。以100重量％的NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的预聚物计,NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的预聚物的NCO含量可选自，但不限于，2.5 -
5.0重量％，优选3.5 - 3.7重量％。NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的预聚物的量为30 - 50重量份，优选33 - 44份。六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物可选自，但不限于，六亚甲基二异氰酸酯三聚物、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲或六亚甲基二异氰酸酯脲二酮，优选六亚甲基二异氰酸酯缩二脲。以100重量％的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物计，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物的NCO含量可选自，但不限于，10 - 25重量％，优选15 - 23.7重量％，最优选22重量％。六亚甲基二异氰酸酯低聚物的量为3 - 15重量份，优选4 - 6重量份。包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂可选自，但不限于，用脂环族化合物改性的仲脂族二胺、用支化的脂环族化合物改性的仲脂族二胺或用直链脂族化合物改性的仲脂族二胺，优选为用脂环族化合物改性的仲脂族二胺。包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂的氨基当量可选自，但不限于，200 - 400，优选270 - 325，最优选277。包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂的量为10 - 25重量份，优选12 - 17重量份，最优选15重量份。在本发明中，用于制备脂族聚脲涂料的组分可进一步包含溶剂、添加剂、颜料或填料。该溶剂可选自，但不限于，丙二醇甲基醚乙酸酯、二甲苯、乙酸丁酯或烃混合物。该烃混合物可选自，但不限于，链烷系的烃混合物和环烷系的烃混合物。溶剂的量为5-55重量份，优选45 - 55重量份。添加剂可选自分散剂、流平剂、润湿剂、消泡剂、光稳定剂、消光剂和脱水剂。分散剂可选自，但不限于，具有颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物的溶液。流平剂可选自，但不限于，聚醚改性的甲基烷基聚硅氧烷共聚物溶液。润湿剂可选自，但不限于，聚醚改性的二甲基聚硅氧烷共聚物。消泡剂可选自，但不限于，消泡聚合物和聚硅氧烷的溶液。光稳定剂可选自，但不限于，液体受阻胺光稳定剂(HALS)和羟基苯基-苯并三唑液体UV吸收剂的组合。消光剂可选自，但不限于，具有10微米平均粒度的热解法二氧化硅消光粉末。脱水剂可选自，但不限于，对甲苯磺酰异氰酸酯。添加剂的量为1- 10重量份,优选5 - 10重量份。颜料可选自，但不限于，金红石型二氧化钛、高强度无定形炭黑、铁氧化物、有机颜料。颜料的量为0-50重量份，优选20 - 30重量份。填料可选自，但不限于，无机填料，如滑石粉、硫酸钡粉等。增量剂的量为0-50重量份。根据本发明中提供的制备脂族聚脲涂料的方法，可以首先混合组分A和B以形成交联部分，然后储存在密封罐中。组分C可以是共反应物部分，然后储存在密封罐中。在制备脂族聚脲涂层之前，可以混合交联部分和共反应物部分以获得脂族聚脲涂料。所选溶剂或添加剂可以首先与组分A和B混合形成交联部分并储存在密封罐中。所选溶剂、添加剂、颜料或填料可以与组分C混合形成共反应物部分并储存在密封罐中。在制备脂族聚脲涂层之前，可以混合交联部分和共反应物部分以获得脂族聚脲涂料。根据本发明中提供的制备脂族聚脲涂料的方法，组分A、B和C可以分别储存在密封罐中以供使用。在制备脂族聚脲涂层之前，可以混合组分A、B和C以获得脂族聚脲涂料。所选溶剂或添加剂可以首先分别与组分A或B混合形成两个不同的交联部分，然后分别储存在密封罐中以供使用。所选溶剂、添加剂、颜料或填料可以首先与组分C混合形成共反应物部分，然后储存在密封罐中以供使用。在制备脂族聚脲涂层之前，可以将这两个交联部分与共反应物部分混合以获得脂族聚脲涂料。可以通过涂布方法，如喷涂、辊涂或刷涂，将本发明中提供的脂族聚脲涂料施涂到基底表面上来获得附着到基底上的脂族聚脲涂层。可以在室温下实施该涂铺法。 该基底可选自，但不限于，聚脲防水层、芳族聚氨酯防水层、环氧涂层、环氧FRP、具有光滑平整表面的玻璃板、砂纸打磨后的具有光滑平整表面的马口铁板、砂纸打磨后的具有光滑平整表面的铝板、砂纸打磨后的具有光滑平整表面的PP板、标准Q-板铝板。聚脲防水层可选自，但不限于，纯聚脲防水层、含有聚氨酯和聚脲的混合防水层。与由基于聚丙烯酸多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇和/或脂族多异氰酸酯的常规涂料制成的涂层相比，本发明中提供的脂族聚脲涂层具有机械强度伸长率和拉伸强度的明显改善。与常规双组分喷涂聚脲涂料相比，本发明中提供的脂族聚脲涂料具有更好的手工施涂性质。与由常规双组分喷涂聚脲涂料制成的常规双组分聚脲涂层相比，本发明中提供的脂族聚脲涂层具有更好的耐候性。与常规手工施涂芳族防水涂层相比，本发明中提供的脂族聚脲涂层具有更好的耐候性。此外，本发明中提供的脂族聚脲涂料具有较短的干燥时间、湿膜中的良好抗下垂性和流平性质。该脂族聚脲涂料可用于通过单道(one pass)施涂制备厚膜，即具有高膜厚度的涂膜。本发明的 涂料的厚膜是例如>50微米直至几毫米，优选50微米至500微米，尤其优选55微米至150微米的层。该脂族聚脲涂层具有高的耐温和耐湿性。该脂族聚脲涂料环保，不含重金属催化剂。可用作聚脲防水涂层或芳族聚氨酯防水涂层的面涂层的这种脂族聚脲涂料适合户外施涂，尤其是作为高速铁路的混凝土桥上或屋顶上的暴露的防水层施涂。此外，由于该脂族聚脲涂料具有良好耐磨性和良好耐候性的事实，本发明中提供的脂族聚脲涂料可作为风车叶片上的面涂层施涂。
实施例通过下列实施例例示本发明，这些实施例仅用于例示本发明，而不是以任何方式限制本发明的范围。如下说明本文中提到的材料
权利要求
1.脂族聚脲涂料，其包含由包括A、B和C的组分混合得到的产物: A)30 - 50重量份的NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)预聚物； B)3 - 15重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物；和 C)10 - 25重量份的包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂。
2.如权利要求1中所述的脂族聚脲涂料，其中NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯预聚物的量为33 - 40重量份。
3.如权利要求1或2中所述的脂族聚脲涂料，其中NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)预聚物的平均分子量为1500 - 3500，以100重量％的NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)预聚物计，NCO含量为2.5 - 5.0重量％。
4.如权利要求1中所述的脂族聚脲涂料，其中六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物的量为4 - 6重量份。
5.如权利要求1中所述的脂族聚脲涂料 ，其中六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物选自六亚甲基二异氰酸酯三聚物、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲和六亚甲基二异氰酸酯脲二酮。
6.如权利要求1、4或5中所述的脂族聚脲涂料，其中以100重量％的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物计，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物的NCO含量为10 - 25重量％。
7.如权利要求1中所述的脂族聚脲涂料，其中包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂的量为12 - 17重量份。
8.如权利要求1中所述的脂族聚脲涂料，其中包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂选自用脂环族化合物改性的仲脂族二胺、用支化的脂环族化合物改性的仲脂族二胺和用直链脂族化合物改性的仲脂族二胺。
9.如权利要求1、7或8中所述的脂族聚脲涂料，其中包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂的氨基当量可选自，但不限于，200 - 400。
10.制备脂族聚脲涂料的方法，包括混合包括A、B和C的组分的步骤: A)30 - 50重量份的NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)预聚物； B)3 - 15重量份的六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物；和 C)10 - 25重量份的包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂。
11.如权利要求10中所述的方法，其中NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)预聚物的量为33 - 40重量份。
12.如权利要求10中所述的方法，其中六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物的量为4-6重量份。
13.如权利要求10或12中所述的方法，其中六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物选自六亚甲基二异氰酸酯三聚物、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲和六亚甲基二异氰酸酯脲二酮。
14.如权利要求10中所述的方法，其中包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂的量为12-17重量份。
15.如权利要求10或14中所述的方法，其中包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂选自用脂环族化合物改性的仲脂族二胺、用支化的脂环族化合物改性的仲脂族二胺和用直链脂族化合物改性的仲脂族二胺。
16.脂族聚脲涂层，其中所述脂族聚脲涂层是通过施涂权利要求1、2、4、5、7或8中所述的脂族聚脲涂料得到 的产物。
全文摘要
本发明涉及脂族聚脲涂料，其包含通过包括NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)预聚物；六亚甲基二异氰酸酯(HDI)低聚物；和包含位阻仲脂族二胺的氨基树脂的组分混合得到的产物。通过本发明中提供的脂族聚脲涂料制成的脂族聚脲涂层具有良好的伸长率和拉伸强度、在低温中的良好挠性、良好耐磨性、良好粘合性质、良好耐候性和良好耐化学性。
文档编号C08G18/10GK103221444SQ201180042022
公开日2013年7月24日 申请日期2011年6月27日 优先权日2010年6月29日
发明者F.张, J.沈 申请人:拜耳知识产权有限责任公司