专利名称：一种单组份热固化聚氨酯弹性体组合物及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种单组分热固化聚氨酯弹性体组合物及其制备方法，具体涉及一种应用于金属板材复合涂层的单组分热固化聚氨酯涂覆材料及其制备方法。
背景技术：
聚氨酯涂覆材料因其具有优异的物理化学性能，如优良的附着力，极好的装饰性， 较全面的抗化学品性能，尤其是超群的耐磨性能和高韧性，因而被广泛用于交通、建筑、家用电器、仪器仪表、木器家俱、防水材料、皮革制品、金属及塑料制品等多个领域。聚氨酯涂覆材料可分为双组分和单组分两种，双组分聚氨酯涂覆材料使用时要求配料严格计量，误差会影响涂层的设计性能，另外双组分混合后使用周期短，开停车时存在大量胶料浪费等问题。而单组分聚氨酯涂覆材料不象双组分聚氨酯涂覆材料需施工现场调配，因此施工方便，不受施工操作时间影响，设备便于清洗，对储存条件要求相对较低，适合于工厂连续自动化生产线的要求，因而单组分聚氨酯涂覆材料受到越来越多的重视，将会在国民经济的发展中，发挥更大的作用。通常单组分聚氨酯涂覆材料是用化学或物理方法将异氰酸酯的-NCO基团封闭起来，使其在室温下失去活性，防止水或其他活性物质与其反应；当加热到适当温度时又会释放出-NCO基团，再与体系中活泼氢组分发生反应，这样仍保持原有聚氨酯的特性。封闭后的预聚体和计算量的扩链剂、助剂等混合包装成单组分配方，用户只要在需要时打开启用即可。公开号为CN1587^3A提供了《一种高固体分单组分聚氨酯弹性体制备方法及其应用》，先用异氰酸酯或含异氰酸根的硅氧烷与多元醇反应制备端异氰酸根的聚氨酯预聚物， 再经含活泼氢的硅氧烷改性制得高固体分单组分聚氨酯弹性体，该产物可用于地板和装饰清漆，预聚物也可与颜填料混合制备成单组分聚氨酯涂覆材料，该涂料材在使用过程中，湿度要求50% RH,固化时间长达7天。皮丕辉等选择TDI-80和三羟甲基丙烷制备预聚物，以甲基异丁基甲酮为溶剂，采用乙二醇乙醚对预聚物进行封闭，合成了一种低温解封的全封闭型多异氰酸酯固化交联剂，最后用固化剂与二乙醇胺改性的环氧树脂E-20与交联剂复配成涂覆材料并进行电泳涂装，在150°C烘烤30min，，得到硬度可达3H 4H，综合性能优良的涂膜(合成材料老化与应用，2006. NO. 3，P31 34)。刘琳等以甲乙酮肟为封闭剂，制备了解封温度较低(110 120°C )的封闭型多异氰酸酯树脂，可作为聚氨酯涂覆材料或胶粘剂使用(建筑材料学报2005. NO. 6，P642 645)；杨芳等利用新型封闭剂乙酰苯胺，在70°C以H/NC0为1. 2的条件下，对聚醚和甲苯二异氰酸酯的聚氨酯预聚体进行封闭，该封闭剂封闭的聚氨酯预聚体具有较低的解封温度， 实现了光功能膜材料的制备及生产(化工新型材料，2005，NO. 12，P66 68)；于洁等以苯酚、己内酰胺、酮肟等为封闭剂，对聚氨酯预聚体进行封闭制备单组分封闭型聚氨酯，并配制成涂料成膜，性能良好(聚氨酯工业，1998. NO. 01，P20 23)；以上文献报导的单组分聚氨酯涂覆材料，在使用过程中，或固化时间长，难以应用于快速连续自动化涂覆作业，或耐溶剂性能不高，尤其耐丁酮擦试性达不到标准要求，或耐冲击性差以及与金属板材的附着力差，从而影响被涂覆后金属板材的应用性能和使用效果。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种单组分热固化聚氨酯弹性体组合物，旨在解决单组分聚氨酯涂覆材料，在使用过程中，或固化时间长，难以应用于快速连续自动化涂覆作业，或耐溶剂性能不高，尤其耐丁酮擦试性达不到标准要求，或耐冲击性差以及与金属板材的附着力差，从而影响被涂覆后金属板材的应用性能和使用效果的问题。本发明实施例是这样实现的，一种单组份热固化聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，该组合物的组分和质量份数含量如下封闭型单组分聚氨酯物料占60 70份；50%的E-12环氧树脂DMF溶液占10 15 份；饱和聚酯树脂占10 15份；80%甲醚化六甲氧基甲基三聚氰胺占2. 0 3. 0份；钛白粉占15 25份；纳米二氧化硅占0. 5 1. 5份；消泡剂占1. 0 5. 0份；流平剂占1. 0 3.0份；光稳定剂占1.0 1.5份；紫外线吸收剂占1.0 1.5份；抗氧剂占0.5 1.0份。本发明实施例的另一目的在于提供一种单组分热固化聚氨酯弹性体组合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤(一)聚氨酯预聚体的合成按质量份数将100份氧化丙烯聚醚多元醇N210组分加入反应器中，加热升温至 120 130°C，真空在0. 08Mpa，搅拌脱水2小时，然后加入甲苯二异氰酸酯31. 5 41. 8份或二苯基甲烷二异氰酸脂46. 9 64. 0份，升温至80V，反应2. 5小时，得到游离异氰酸酯基-NCO质量含量达5 8 %的聚氨酯预聚体，待用。( 二)封端聚氨酯预聚体制备(1)取步骤(一)中合成的聚氨酯预聚体100份置于反应器中，再加入BiCAT 8、 BiCAT^Z催化剂或二月桂酸二丁基锡催化剂0. 2 0. 5份，搅拌并升温到60 70°C。(2)取苯酚13. 4 21. 5份溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF) 18. 6 30. 7份，两者混合溶解配制成封闭剂溶液，将该苯酚封闭剂溶液滴加入上述聚氨酯预聚体反应器中， 60分钟滴加完毕后，后于反应温度60 70°C下，反应时间为5 8小时，得到苯酚封端聚氨酯预聚体。(三)封闭型单组分聚氨酯物料的制备取扩链剂4，4，-亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA) 20. 3 36. 1份加入DMF溶剂30. 5 2份，或3，3，- 二氯-4，4，- 二氨基二苯基甲烷14. 3 23份加入环己酮21 33份，将扩链剂加入到溶剂中使其溶解，再将溶解后的扩链剂溶液加入到上述第二步合成的苯酚封端聚氨酯预聚体中，搅拌混合均勻后，得到封闭型单组分聚氨酯物料。本发明提供的单组份热固化聚氨酯弹性体组合物及其制备方法，与现有技术相比，其优点与积极效果在于该单组分热固化聚氨酯弹性体组合物采用聚氨酯弹性体树脂、 环氧树脂、聚酯树脂及其4，4’ -亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)或3，3’ - 二氯-4， 4’_ 二氨基二苯基甲烷扩链剂、六甲氧基甲基三聚氰胺固化剂等组成，当该组合物受热解封后，不仅其中游离出的异氰酸酯基团-NCO和体系中的扩链剂4，4’ -亚甲基双(3-氯-2， 6-二乙基苯胺)或3，3’ - 二氯_4，4’ - 二氨基二苯基甲烷反应形成聚氨酯弹性体大分子，其中的环氧树脂、聚酯树脂也可与六甲氧基甲基三聚氰胺及-NCO基团反应生成热固性的高分子链，经组合物经反应固化后形成互穿网络结构的高分子涂覆材料层。聚氨酯弹性体的高韧性，高耐磨性与环氧树脂、聚酯树脂的刚性、高硬度相互弥补，相互协同，使得该单组分热固化聚氨酯弹性体组合物形成的涂覆材料层具有优良的耐溶剂性、耐磨性、柔韧性、高抗冲性、耐侯性，当与金属板材复合涂层时，具有良好的连续操作、快速固化及高附着力特性。此外，本发明所述单组份热固化聚氨酯弹性体组合物主要应用于各种金属基材，如冷轧钢板、镀锌板、铝板、石材、混凝土表面的涂覆复合以及金属导线的表面包覆，也可作为高温金属粘结剂使用。
图1为本发明实施例提供的单组份热固化聚氨酯弹性体组合物制备方法的实现流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 下面结合实施例对本发明进行说明。实施例1实施本发明所述的一种单组份热固化聚氨酯弹性体组合物，该单组分热固化聚氨酯弹性体组合物采用聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯、苯酚和4， 4，-亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺(MCDEA)或3，3，- 二氯-4，4，- 二氨基二苯基甲烷 (MOCA)扩链剂制备成封闭型聚氨酯单组分物料，然后再和环氧树脂、聚酯树脂以及六甲氧基甲基三聚氰胺等混合形成单组分热固化聚氨酯弹性体组合物，当该组合物受热后，封闭型聚氨酯单组分物料中的异氰酸脂基团会解封，不仅其中游离出的异氰酸酯基团-NCO和体系中的扩链剂4，4’ -亚甲基双(3-氯-2，6- 二乙基苯胺)或3，3’ - 二氯-4，4’ - 二氨基二苯基甲烷反应形成聚氨酯弹性体大分子，而且组合物中的环氧树脂、聚酯树脂也可与六甲氧基甲基三聚氰胺及-NCO基团反应生成热固性的高分子链，最终组合物经热固化后生成互穿网络结构的高分子涂覆材料层。该组合物不仅使用方便，加热固化速度快，而且有助于复合涂覆后金属板材综合性能的提高。其具体实施步骤如下在步骤SlO中，聚氨酯预聚体的合成(按质量份数投料)。先将100份氧化丙烯聚醚多元醇N210组分加入反应器中，加热升温至120 130°C，不停搅拌，真空度保持在 0. OSMpa,真空脱水2小时，然后加入计量好的甲苯二异氰酸酯31. 5份，升温至80°C反应 2. 5小时，使游离异氰酸酯基-NCO质量含量达到5%待用。在步骤S102中，封端聚氨酯预聚体制备。1)取第一步合成的聚氨酯预聚体100份置于反应器中，再加入BiCAT 8催化剂 0. 2份，开动搅拌并升温到60°C。2)取苯酚13. 4份溶解于N，N- 二甲基甲酰胺(DMF) 18. 6份，两者混合溶解配置成
5封闭剂溶液，将该苯酚封闭剂溶液滴加入上述聚氨酯预聚体反应器中，60分钟滴加完毕后， 然后于反应温度60°C下，反应时间为为8小时，得到苯酚封端聚氨酯预聚体。在步骤S103中，封闭型单组分聚氨酯物料的制备。取扩链剂4，4，_亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA) 20. 3份，加入DMF溶剂30. 5份，将扩链剂加入到溶剂中使其溶解，再将溶解后的扩链剂溶液加入到上述第二步合成的苯酚封端聚氨酯预聚体中，搅拌混合均勻，得到封闭型单组分聚氨酯物料。
第四步单组分热固化聚氨酯弹性体组合物制备(以下按质量份数计算)
封闭型单组分聚氨酯物料
50%的E-12环氧树脂DMF溶液
饱和聚酯树脂(江苏欧摩德漆业有限公司HC9836)
部分甲醚化六甲氧基甲基三聚氰胺
钛白粉
二氧化硅
60份 10份 10份 2. 0份 15份 0. δ份
消泡剂(毕克ΒΥΚ354)1.0份
流平剂(毕克ΒΥΚ310)1.0份
光稳定剂(癸二酸双1，2，2，6, 6-五甲基哌啶醇酯)1.0份紫外线吸收剂(2_(2，-羟基-3，，5' -二叔戊基)-苯并_ 哗) 1.0份
抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯) 0.5份将以上物料置于一容器中并搅拌混合均勻后，即得到单组分热固化聚氨酯弹性体组合物。实施例2第一步聚氨酯预聚体的合成(按质量份数投料)先将100份氧化丙烯聚醚多元醇Ν210组分加入反应器中，加热升温至120 130°C，不停搅拌，真空度保持在0. OSMpa,真空脱水2小时，然后加入计量好的甲苯二异氰酸酯34. 6份，升温至80°C反应2. 5小时，使游离异氰酸酯基-NCO质量含量达到6%待用。第二步封端聚氨酯预聚体制备1)取第一步合成的聚氨酯预聚体100份置于反应器中，再加入催化剂BiCAT Z 0. 3份，开动搅拌并升温到65°C。2)取苯酚16. 1份溶解于N，N- 二甲基甲酰胺(DMF) 23. 0份，两者混合溶解配置成封闭剂溶液，将该苯酚封闭剂溶液滴加入上述聚氨酯预聚体反应器中，60分钟滴加完毕后， 然后于反应温度65°C下，反应时间为为7小时，得到苯酚封端聚氨酯预聚体。第三步封闭型单组分聚氨酯物料的制备取扩链剂4，4，_亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA) 24. 4份，加入DMF溶剂36. 6份，将扩链剂加入到溶剂中使其溶解，再将溶解后的扩链剂溶液加入到上述第二步合成的苯酚封端聚氨酯预聚体中，搅拌混合均勻，得到封闭型单组分聚氨酯物料。
第四步单组分热固化聚氨酯弹性体组合物的制备以下按质量份数计算
封闭型单组分聚氨酯物料70份
50%的E-12坏氧树脂DMF溶液15份
饱和聚酯树脂(江苏欧摩德漆业有限公司HC9836)15份
部分甲醚化六甲氧基甲基三聚氰胺钛白粉
纳米二氧化硅
3. 0份 &份 1.5份
消泡剂(毕克BYK354)1.5份
流平剂(毕克BYK310)1.5份
光稳定剂(癸二酸双1，2’ 2，6, 6-五甲基哌啶醇酯)1.5份
紫外线吸收剂(242，-羟基-3’，δ' -二叔戊基)-苯并唑)1.5份
抗氧剂(四[β_(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯) 1.0份将以上物料置于一容器中并搅拌混合均勻后，即得到单组分热固化聚氨酯弹性体组合物。实施例3第一步聚氨酯预聚体的合成(按质量份数投料)先将100份氧化丙烯聚醚多元醇Ν210组分加入反应器中，加热升温至120 130°C，不停搅拌，真空度保持在0. OSMpa,真空脱水2小时，然后加入计量好的甲苯二异氰酸酯41. 8份升温至80°C反应2. 5小时，使游离异氰酸酯基-NCO质量含量达到8%即可，待用。第二步封端聚氨酯预聚体制备1)取第一步合成的聚氨酯预聚体100份置于反应器中，再加入催化剂二月桂酸二丁基锡0. 5份，开动搅拌并升温到70°C。2)取苯酚21. 5份溶解于N，N- 二甲基甲酰胺(DMF) 30. 7份，两者混合溶解配置成封闭剂溶液，将该苯酚封闭剂溶液滴加入上述聚氨酯预聚体反应器中，60分钟滴加完毕后， 然后于反应温度70°C下，反应时间为为5小时，得到苯酚封端聚氨酯预聚体。第三步封闭型单组分聚氨酯物料的制备取扩链剂4，4，_亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA) 36. 1份，加入DMF溶剂54. 2份，将扩链剂加入到溶剂中使其溶解，再将溶解后的扩链剂溶液加入到上述第二步合成的苯酚封端聚氨酯预聚体中，搅拌混合均勻，得到封闭型单组分聚氨酯物料。第四步单组分热固化聚氨酯弹性体组合物的制备以下按质量份数计算封闭型单组分聚氨酯物料65份
50%的E-12坏氧树脂DMF溶液12份
饱和聚酯树脂(江苏欧摩德漆业有限公司HC9836)12份
部分甲醚化六甲氧基甲基三聚氰胺2. 5份
钛白粉20份
二氧化硅1.0份
消泡剂(毕克BYK354)2.0份
流平剂(毕克BYK310)2.0份
光稳定剂(癸二酸双1，2，2，6，6-Ii甲基哌啶醇酯)1.2份
紫外线吸收剂(242’ -羟基-3’ , 5' -二叔戊基)-苯并二唑)1.2份
抗氧剂(四[β-(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)0.7份将以上物料置于一容器中并搅拌混合均勻后，即得到单组分热固化聚氨酯弹性体组合物。实施例4第一步聚氨酯预聚体的合成(按质量份数投料)先将100份氧化丙烯聚醚多元醇Ν210组分加入反应器中，加热升温至120 130°C，不停搅拌，真空度保持在0. OSMpa,真空脱水2小时，然后加入计量好的二苯基甲烷二异氰酸脂46. 9升温至80V反应2. 5小时，使游离异氰酸酯基-NCO质量含量达到5%待用。第二步封端聚氨酯预聚体制备1)取第一步合成的聚氨酯预聚体100份置于反应器中，再加入催化剂二月桂酸二丁基锡0. 3份，开动搅拌并升温到65°C。2)取苯酚13. 4，份溶解于N，N-二甲基甲酰胺(DMF) 18. 6份，两者混合溶解配置成封闭剂溶液，将该苯酚封闭剂溶液滴加入上述聚氨酯预聚体反应器中，60分钟滴加完毕后， 然后于反应温度65°C下，反应时间为为6小时，得到苯酚封端聚氨酯预聚体。第三步封闭型单组分聚氨酯物料的制备取扩链剂4，4，_亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA) 20. 3份，加入DMF溶剂30. 5份，将扩链剂加入到溶剂中使其溶解，再将溶解后的扩链剂溶液加入到上述第二步合成的苯酚封端聚氨酯预聚体中，搅拌混合均勻，得到封闭型单组分聚氨酯物料。第四步单组分热固化聚氨酯弹性体组合物的制备以下按质量份数计算封闭型单组分聚氨酯物料
50%的5-12环氧树脂DMF溶液
饱和聚酯树脂(江苏欧摩德漆业有限公司HC9836)
部分甲醚化六甲氧基甲基三聚氰胺
钛白粉
纳米二氧化硅消泡剂(毕克BYK3M) 流平剂(毕克BYK315 )
光稳定剂(癸二酸双1, 2，2，6，6-五甲基哌啶醇酯) 紫外线吸收剂(2乂2’ -羟基-3’，5’ -二叔戊基)-苯并三哗)
70份 15份 15份 3. 0份 25份
1.’5份 3. 0份
2.5份 1.5份 1.5份
抗氧剂(四[β-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯) 1.0份将以上物料置于一容器中并搅拌混合均勻后，即得到单组分热固化聚氨酯弹性体组合物。实施例5第一步聚氨酯预聚体的合成(按质量份数投料)先将100份氧化丙烯聚醚多元醇Ν210组分加入反应器中，加热升温至120 130°C，不停搅拌，真空度保持在0. OSMpa,真空脱水2小时，然后加入计量好的二苯基甲烷二异氰酸脂57. 9份升温至80°C反应2. 5小时，使游离异氰酸酯基-NCO质量含量达到7% 待用。第二步封端聚氨酯预聚体制备1)取第一步合成的聚氨酯预聚体100份置于反应器中，再加入催化剂B1CAP Z 0. 4份，开动搅拌并升温到70°C。2)取苯酚18. 8份溶解于N，N- 二甲基甲酰胺(DMF) 26. 9份，两者混合溶解配置成封闭剂溶液，将该苯酚封闭剂溶液滴加入上述聚氨酯预聚体反应器中，60分钟滴加完毕后， 然后于反应温度70°C下，反应时间为为5小时，得到苯酚封端聚氨酯预聚体。第三步封闭型单组分聚氨酯物料的制备取扩链剂4，4，_亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA) 28. 5份，加入DMF溶剂42. 8份，将扩链剂加入到溶剂中使其溶解，再将溶解后的扩链剂溶液加入到上述第二步合成的苯酚封端聚氨酯预聚体中，搅拌混合均勻，得到封闭型单组分聚氨酯物料。第四步单组分热固化聚氨酯弹性体组合物的制备以下按质量份数计算封闭型单组分聚氨酯物料
50%的&12环氧树脂DMF溶液
饱和聚酯树脂(江苏欧摩德漆业有限公司HC9836)
部分甲醚化六甲氧基甲基三聚氰胺
钛白粉
二氧化硅
消泡剂(毕克BYK3M) 流平剂(毕克BYK31.5)
光稳定剂(癸二酸双1, 2, 2’ 6，6-i:甲基哌啶醇酯) 紫外线吸收剂(2-(2’ -羟基-3，，5’ -二叔戊基)-苯并三哗)
70份 13份 13份
2.3份 18份 0. 9份 4. 0份
3.0份 1.3份 1.4份
抗氧剂(四[β _(3，5-二叔丁基-4_羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯) 0.4份将以上物料置于一容器中并搅拌混合均勻后，即得到单组分热固化聚氨酯弹性体组合物。实施例6第一步聚氨酯预聚体的合成(按质量份数投料)先将100份氧化丙烯聚醚多元醇Ν210组分加入反应器中，加热升温至120 130°C，不停搅拌，真空度保持在0. OSMpa,真空脱水2小时，然后加入计量二苯基甲烷二异氰酸脂64份升温至80°C反应2. 5小时，使游离异氰酸酯基-NCO质量含量达到8%待用。第二步封端聚氨酯预聚体制备1)取第一步合成的聚氨酯预聚体100份置于反应器中，再加入催化剂二月桂酸二丁基锡0. 5份，开动搅拌并升温到65°C。2)取苯酚21. 5份溶解于N，N- 二甲基甲酰胺(DMF) 30. 7份，两者混合溶解配置成封闭剂溶液，将该苯酚封闭剂溶液滴加入上述聚氨酯预聚体反应器中，60分钟滴加完毕后， 然后于反应温度65°C下，反应时间为为7小时，得到苯酚封端聚氨酯预聚体。第三步封闭型单组分聚氨酯物料的制备取扩链剂4，4，_亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(MCDEA) 36. 1份，加入DMF溶剂54. 2份，将扩链剂加入到溶剂中使其溶解，再将溶解后的扩链剂溶液加入到上述第二步合成的苯酚封端聚氨酯预聚体中，搅拌混合均勻，得到封闭型单组分聚氨酯物料。第四步单组分热固化聚氨酯弹性体组合物的制备以下按质量份数计算封闭型单组分聚氨酯物料
50%的E-12环氧树脂DMF溶液
饱和聚酯树脂(江苏欧摩德漆业有限公司HC9836)
部分甲醚化六甲氧基甲基三聚氰胺
钛白粉
纳米二氧化硅消泡剂(毕克BYK354) 流平齐IJ (毕克BYK315)
光稳定剂(癸二酸双1，2，2, 6，6--h:甲基哌啶醇酯)
70份 14份 14份 2. 8份 23份 1.4份 5. 0份 2. 0份 1.4份
紫外线吸收剂(2-O’ -羟基-3’ ’ 5’ -二叔戊基)-苯并二哞) 1.4份
抗氧剂(四[β-03，5-二叔Γ基_4_羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)0.9份将以上物料置于一容器中并搅拌混合均勻后，即得到单组分热固化聚氨酯弹性体组合物。实施例7第一步聚氨酯预聚体的合成(按质量份数投料)先将100份氧化丙烯聚醚多元醇Ν210组分加入反应器中，加热升温至120 130°C，不停搅拌，真空度保持在0. OSMpa,真空脱水2小时，然后加入计量二苯基甲烷二异氰酸脂64份升温至80°C反应2. 5小时，使游离异氰酸酯基-NCO质量含量达到8%待用。第二步封端聚氨酯预聚体制备1)取第一步合成的聚氨酯预聚体100份置于反应器中，再加入催化剂二月桂酸二丁基锡0. 5份，开动搅拌并升温到65°C。2)取苯酚21. 5份溶解于N，N- 二甲基甲酰胺(DMF) 30. 7份，两者混合溶解配置成封闭剂溶液，将该苯酚封闭剂溶液滴加入上述聚氨酯预聚体反应器中，60分钟滴加完毕后， 然后于反应温度65°C下，反应时间为为7小时，得到苯酚封端聚氨酯预聚体。第三步封闭型单组分聚氨酯物料的制备取扩链剂3，3’ - 二氯-4，4’ - 二氨基二苯基甲烷23份加入环己酮33份，将扩链剂加入到溶剂中使其溶解，再将溶解后的扩链剂溶液加入到上述第二步合成的苯酚封端聚氨酯预聚体中，搅拌混合均勻，得到封闭型单组分聚氨酯物料。第四步单组分热固化聚氨酯弹性体组合物的制备以下按质量份数计算
11封闭型单组分聚氨酯物料68份
50 %的E-12环氧树脂DMF溶液14份
饱和聚酯树脂(江苏欧摩德漆业有限公司HC9836)14份
部分甲醚化六甲氧基甲基三聚氰胺2. 8份
钛白粉21份
纳米二氧化硅1.4份
消泡剂(毕克BYK354)5.0份
流平剂(毕克BYK315)2.0份
光稳定剂(癸二酸双1，2, 2，6, 6-五甲基哌啶醇酯)1.3份
紫外线吸收剂(2-(2’ -羟基-3’ , 5’ -二叔戊基)-苯并三唑)1.3份
抗氧剂(四[P-C3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)0.9份将以上物料置于一容器中并搅拌混合均勻后，即得到单组分热固化聚氨酯弹性体组合物。实施例8第一步聚氨酯预聚体的合成(按质量份数投料)先将100份氧化丙烯聚醚多元醇N210组分加入反应器中，加热升温至120 130°C，不停搅拌，真空度保持在0. OSMpa,真空脱水2小时，然后加入计量好的甲苯二异氰酸酯31. 5份，升温至80°C反应2. 5小时，使游离异氰酸酯基-NCO质量含量达到5%待用。第二步封端聚氨酯预聚体制备1)取第一步合成的聚氨酯预聚体100份置于反应器中，再加入BiCAT 8催化剂 0. 3份，开动搅拌并升温到60°C。2)取苯酚13. 4份溶解于N，N- 二甲基甲酰胺(DMF) 18. 6份，两者混合溶解配置成封闭剂溶液，将该苯酚封闭剂溶液滴加入上述聚氨酯预聚体反应器中，60分钟滴加完毕后， 然后于反应温度60°C下，反应时间为为8小时，得到苯酚封端聚氨酯预聚体。第三步封闭型单组分聚氨酯物料的制备取扩链剂3，3’ - 二氯-4，4’ - 二氨基二苯基甲烷14. 3份加入环己酮21份，将扩链剂加入到溶剂中使其溶解，再将溶解后的扩链剂溶液加入到上述第二步合成的苯酚封端聚氨酯预聚体中，搅拌混合均勻，得到封闭型单组分聚氨酯物料。第四步单组分热固化聚氨酯弹性体组合物制备(以下按质量份数计算)封闭型单组分聚氨酯物料
50%的E-12坏氧树脂DMF溶液
饱和聚酯树脂(江苏欧摩德漆业有限公司HC9836)
部分甲醚化六甲氧基甲基三聚氰胺
钛白粉
二氧化硅
消泡齐IJ (毕克BYK354) 流平剂(毕克BYK310)
光稳定剂(癸二酸双1，2，2, 6，6-五甲基哌啶醇酯)
60份 10份 10份 2. 0份 15份 0. δ份 1.0份 1.0份 1.0份
紫外线吸收剂(2-(2’ -羟基-3，，5’ -二叔戊基)-苯并三哔)1.0份
抗氧剂(四[β_(3, 5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)0.5份将以上物料置于一容器中并搅拌混合均勻后，即得到单组分热固化聚氨酯弹性体组合物。本发明实施例通过上述实施例所制得的单组分热固化聚氨酯弹性体组合物，可直接在被涂物表面上涂覆使用，在195 210°C下加热烘烤40 60s，即可完成涂覆层的热固化过程，形成聚氨酯弹性体/金属板复合物，该单组分热固化聚氨酯弹性体组合物可在金属板材上进行连续化快速滚涂操作。将该组合物直接涂覆于0. 5mm厚，150mm长，IOOmm宽的经过脱脂和钝化处理的镀锌板表面，涂覆层厚10 15 μ m，所得聚氨酯弹性体/镀锌板复合物的涂层主要性能经测试参数如下附着力/级1;冲击强度/kg. cm :50,不脱漆无裂纹；丁酮擦拭/100次不脱漆；T 弯/T:0;铅笔硬度/H: HB H涂层柔韧性/mm :0. 5 ；紫外线照射96小时，45W，365nm,强度4. 74W · πΓ2，涂层性能无变化。涂层成膜后的性能主要按以下国家标准规定进行测定涂层附着力按《漆膜附着力测定法》(GB/T9286-1988)测定；涂层的耐冲击性按《漆膜耐冲击性测定法》(GB/T1732-199;3)测定；涂层的耐溶剂性按《耐溶剂(MEK)擦试性》HG/T 3830-2006测定；涂层抗弯曲性按《T弯试验方法》HG/T 3830-2006测定；涂层的铅笔硬度按《涂膜铅笔硬度测试法》(GB/T6739-1996)测定；涂层的柔韧性按《漆膜柔韧性测定法》(GB/T1731-199;3)测定；本发明提供的单组份热固化聚氨酯弹性体组合物及其制备方法，与现有技术相比，其优点与积极效果在于该单组分热固化聚氨酯弹性体组合物采用聚氨酯弹性体树脂、
13环氧树脂、聚酯树脂及其4，4’_亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)或3，3’ 二氯-4，4’_ 二氨基二苯基甲烷扩链剂、六甲氧基甲基三聚氰胺固化剂等组成，当该组合物受热解封后，不仅其中游离出的异氰酸酯基团-NCO和体系中的扩链剂4，4’ -亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)或3，3’ - 二氯_4，4’ - 二氨基二苯基甲烷反应形成聚氨酯弹性体大分子，其中的环氧树脂、聚酯树脂也可与六甲氧基甲基三聚氰胺及-NCO基团反应生成热固性的高分子链，经组合物经反应固化后形成互穿网络结构的高分子涂覆材料层。聚氨酯弹性体的高韧性，高耐磨性与环氧树脂、聚酯树脂的刚性、高硬度相互弥补，相互协同，使得该单组分热固化聚氨酯弹性体组合物形成的涂覆材料层具有优良的耐溶剂性、耐磨性、柔韧性、高抗冲性、耐侯性，当与金属板材复合涂层时，具有良好的连续操作、快速固化及高附着力特性。此外，本发明所述单组份热固化聚氨酯弹性体组合物主要应用于各种金属基材，如冷轧钢板、 镀锌板、铝板、石材、混凝土表面的涂覆复合以及金属导线的表面包覆，也可作为高温金属粘结剂使用。 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种单组份热固化聚氨酯弹性体组合物，其特征在于，该组合物的组分和质量份数含量如下封闭型单组分聚氨酯物料占60 70份；50%的E-12环氧树脂DMF溶液占10 15 份；饱和聚酯树脂占10 15份；80%甲醚化六甲氧基甲基三聚氰胺占2. 0 3. 0份；钛白粉占15 25份；纳米二氧化硅占0. 5 1. 5份；消泡剂占1. 0 5. 0份；流平剂占1. 0 3. 0份；光稳定剂占1. 0 1. 5份；紫外线吸收剂占1. 0 1. 5份；抗氧剂占0. 5 1. 0份。
2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述光稳定剂采用癸二酸双1，2，2，6， 6-五甲基哌啶醇享酯。
3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述紫外线吸收剂采用2- ’-羟基-3’， 5，- 二叔戊基)_苯并三唑。
4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述抗氧剂采用四[β_(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯。
5.一种单组分热固化聚氨酯弹性体组合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤(一)聚氨酯预聚体的合成按质量份数将100份氧化丙烯聚醚多元醇Ν210组分加入反应器中，加热升温至120 1300C，真空在0. OSMpa,搅拌脱水2小时，然后加入甲苯二异氰酸酯31. 5 41. 8份或二苯基甲烷二异氰酸脂46. 9 64. 0份，升温至80°C，反应2. 5小时，得到游离异氰酸酯基-NCO 质量含量达5 8%的聚氨酯预聚体，待用；(二)封端聚氨酯预聚体制备(1)取步骤(一)中合成的聚氨酯预聚体100份置于反应器中，再加入BiCAT.&8、BiCAP Z催化剂或二月桂酸二丁基锡催化剂0. 2 0. 5份，搅拌并升温到60 70°C ；(2)取苯酚13.4 21. 5份溶解于N，N- 二甲基甲酰胺(DMF) 18. 6 30. 7份，两者混合溶解配制成封闭剂溶液，将该苯酚封闭剂溶液滴加入上述聚氨酯预聚体反应器中，60分钟滴加完毕后，后于反应温度60 70°C下，反应时间为5 8小时，得到苯酚封端聚氨酯预聚体；(三)封闭型单组分聚氨酯物料的制备取扩链剂4，4，_亚甲基双(3-氯-2,6- 二乙基苯胺)(MCDEA) 20. 3 36. 1份加入DMF 溶剂30. 5 2份，或3，3’ - 二氯-4，4’ - 二氨基二苯基甲烷14. 3 23份加入环己酮 21 33份，将扩链剂加入到溶剂中使其溶解，再将溶解后的扩链剂溶液加入到上述步骤 (二)合成的苯酚封端聚氨酯预聚体中，搅拌混合均勻后，得到封闭型单组分聚氨酯物料。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述组合物中的封闭型单组分聚氨酯物料的制备中所述的二异氰酸酯为TDI-80型甲苯二异氰酸酯或MDI-50型二苯基甲烷二异氰酸酯。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述组合物中的封闭型单组分聚氨酯物料的制备中所述的扩链剂为4，4’ -亚甲基双(3-氯-2，6- 二乙基苯胺)或3，3’ - 二氯_4，4’ - 二氨基二苯基甲烷。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述组合物中的封闭型单组分聚氨酯物料的制备中所述的催化剂为有机铋BiCAT@ S.BiCAT Z催化剂或二月桂酸二丁基锡催化剂。
全文摘要
本发明提供一种单组分热固化聚氨酯弹性体组合物及制备方法，该组合物受热后不仅反应形成聚氨酯弹性体大分子，还可反应生成热固性的高分子链以及经热固化反应后生成互穿网络大分子结构涂覆材料层，从而聚氨酯弹性体的高韧性，高耐磨性与环氧树脂、聚酯树脂的刚性、高硬度相互弥补，相互协同，使得该组合物形成的涂覆材料层具有优良的耐溶剂性、耐磨性、耐侯性、高韧性和高抗冲性、当与金属板材复合涂层时具有良好的连续操作、快速固化及高附着力的特性。此外，该组合物主要应用于各种金属基材、石材、混凝土表面的复合涂覆以及金属导线的表面包覆，可提高被涂物的综合性能和使用效果，延长其使用寿命，也可作为高温金属粘结剂使用。
文档编号C09D175/08GK102408825SQ201110270658
公开日2012年4月11日 申请日期2011年9月14日 优先权日2011年9月14日
发明者姚建春 申请人:吴江市汇丰材料科技有限公司