本发明涉及一种单组分聚脲涂料，具体涉及一种快干型单组分脂肪族聚脲涂料的配方及其制备方法。
背景技术：
：聚脲是由异氰酸酯与氨基化合物反应生成的一种弹性体，其具有优异防腐性能、快速施工性能、对环境无污染、喷涂施工涂膜整体无接缝等特点于一身，作为防腐涂层在石油、化工、海洋工程、建筑、农业水利和交通运输等领域得到广泛应用。聚脲可分为单组分聚脲和双组分聚脲两类，与双组分聚脲相比，单组分聚脲的干燥时间长、储藏稳定性差、涂层硬度、拉伸强度和延伸率较低，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。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。中国发明专利cn104178005b公开了一种埋地管道用单组分重防腐聚脲，其所述异氰酸酯为脂肪族异氰酸酯和/或脂肪族异氰酸酯。该专利主要解决的是防腐问题，虽然其也解决了涂料施工过程中的干燥时间的适当延长有利于施工的问题，但仍然没有解决涂料的触变性与抗流挂性，而且其生产的涂料的物理力学性也能较差，难以适应复杂的施工环境。目前单组分脂肪族聚脲涂料的干燥时间长，存储稳定性差，一般不超过一个月就会胶化，其储存稳定性仍需提高。技术实现要素：为了解决上述现有技术存在的问题，本发明要解决技术问题是为克服现有技术中一个或多个不足，提供一种快干型单组分脂肪族聚脲涂料的制备方法。该制备方法工艺简单，干燥时间快，可直接刷涂，操作简单方便适用领域宽。使用本方法制备的单组分脂肪族聚脲干燥时间短，存储时间长，一般一年内其性能未见明显变化，抗拉伸强度和热稳定性高，尤其在某些特定湿热环境下(100-120℃)其综合性能更佳，可以有效延长聚脲涂料的使用时间，显著提高聚脲涂料在湿热高温环境下的综合性能。本发明的配方：脂肪族异氰酸酯20-35份，聚酯多元醇10-15份，聚醚多元醇5-10份，聚四氢呋喃多元醚26-28份，丁二醇3份，酮亚胺10-15份，有机锡催化剂0.1-0.5份，溶剂油5-20份。本发明的步骤：s1，首先将聚酯多元醇和聚醚多元醇投入四口烧瓶反应器中，开启真空泵对四口烧瓶反应器进行抽真空操作，将四口烧瓶反应器的真空度维持在-0.095mpa以上。采用油浴或水浴加热方式对四口烧瓶反应器中的物料加热到110℃并恒温至110-120℃之间，抽真空恒温2h。到达指定2h时间后，撤掉四口烧瓶反应器真空泵并向四口烧瓶反应器通入n2或ar解除其真空氛围。s2，将四口烧瓶反应器中物料的温度降低至90℃并恒定20min后加入脂肪族异氰酸酯。将物料温度维持在90-95℃之间并恒温保持2h。在四口烧瓶反应器中加入一定量丁二醇后，维持物料在90-95℃温度下保持1h。s3，将四口烧瓶反应器中物料温度降温至80-85℃加入有机锡催化剂，维持物料在该温度下30min以上，加入一定量溶剂油，维持物料在此温度下15min以上。在80-85℃下向四口烧瓶反应器中加入酮亚胺作为封闭剂，搅拌反应30min，过滤出料即为得到混合产物，产物在隔绝空气下密封放置待用。s4，将该产物加入相应的混合溶剂(无水乙醇∶正己烷∶丙酮＝2∶2∶1的体积比混合)，以及消泡剂、分散剂、流平剂(体积比1∶2∶1)和颜料等功能助剂，加入适量去离子水调节粘稠度。在水的作用下酮亚胺封闭剂的封闭解除，释放出的端氨基(-nh2)迅速与-nco发生反应形成单组分脂肪族聚脲就可以制成一种快干型单组分脂肪族聚脲涂料。s5，采用本发明制备方法得到的快干型单组分脂肪族聚脲涂料参照本发明提供的测试方法进行测试，即可得到聚脲涂料的性能参数指标。本发明的测试方法：(1)干燥时间测试将在标准条件下放置后样品按实验指定的比例分别称取适量液体和固体组分，混合后机械搅拌均匀，按gb/t16777-1997中12.2.1.1的规定，聚合物乳液的用量为(8士1)g。表干时间按gb/t16777-1997中12.2.1.3b法测定。实干时间按gb/t16777-1997中12.2.2.2b法测定。实验条件：温度(23士2)℃，相对湿度(50土5)％。①表干时间的测定在标准条件下将试样搅匀后按产品要求涂刷于铝板上制备涂膜，不允许有空白，记录涂刷结束的时间。经过若干时间后，在距膜面边缘不小于10mm的范围以手指轻触涂膜表面如感到有些发粘，但无涂料粘在手指上，即为表干时间，记下数据。②实干时间的测定按规定制备试件记录涂膜结束的时间。用单面保险刀片切割涂膜，若底层及膜内均无粘着现象，则认为实干，记下涂膜达到实干所用的时间，即为实干时间。③凝胶时间的测定在标准条件下，按比例称取试样，置入小塑料杯中，然后用刀快速搅拌混合均匀，记录从开始搅拌到试样不流动的时间，即为凝胶时间。(2)附着性实验本实验参照astm4541-2002拉脱法附着力测试标准以及gb/t5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力实验》，仪器选用拉脱法附着力测试仪。实验室模拟现场环境采用鼓风干燥箱、高温箱、养护室、高温保湿箱、低温箱模拟。先用砂纸轻轻打磨涂层，用ab胶将锭子粘结在无油污、无缺陷的涂层区域(粘结前用丙酮清洗涂层表面，洗去油污、灰尘等)，养护24h后，用切割器将锭子周围与涂层分离，然后用定位器固定拉脱头，均匀用力压液压泵施加拉力，直到拉脱为止，附着力读数在显示器中显出，记录数据。(3)拉伸实验gb/t1040-2006标准进行涂层的拉伸性能测试，按照标准规定裁取5个哑铃状i型试件，将试件在标准条件下放置至少2h，然后用直尺在试件上划好两条间距65mm的平行标线，并用厚度计测出试件中间和两端三点的厚度，取其算术平均值作为哑铃状i型试件的厚度，将试件装在拉伸实验机夹具之间，夹具间标距为70mm，以500mm/min的拉伸速度拉伸试件直至断裂，记录试件断裂时的最大拉力(p)，量取试件标线间距离(l1)，精确至0.1mm。实验测试5个哑铃状i型试件，若有试件断裂在标线外，其结果无效，采用哑铃状i型备用件来补做实验。试件拉伸强度按下式计算，精确到0.1mpa：式中，ts-试件的拉伸强度，单位mpa；p-最大拉力，单位n；b-试件工作部分宽度，单位mm；d-试件实测厚度，单位mm。试件断裂伸长率按下式计算，精确到1％：式中，e-试件断裂伸长率，单位％；l1-试件断裂时标线间距离，单位mm；l0-试件起始标线间距离，单位mm。(4)酸、碱、盐浸泡实验参照gb/t18244-2000《建筑防水材料老化实验方法》与gb/t16777-2008《建筑防水涂料实验方法》进行酸、碱、盐腐蚀实验，标准条件下，将试件分别放入10％硫酸溶液、15％氢氧化钠溶液与10％氯化钠溶液中并密封，液面高出试件表面10mm以上，每隔7d取出试件，用水冲洗干净，用干布擦干。观察样品的外观变化情况，同时在标准条件下放置24h以上进行拉伸性能测试实验。将经溶液处理后的试件用切片机切取哑铃状试件五个，然后按实验规定进行实验。所述的脂肪族异氰酸酯选自六亚甲基二异氰酸酯(hdi)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)、氢二苯甲烷二异氰酸酯h12mdi中的一种或多种。所述的聚酯多元醇为己二酸系列，间苯二甲酸系列，苯酐系列的二元醇或三元醇，其分子量为1000-3000。所述的低分子二元或三元醇为1，4丁二醇，1，3丁二醇，新戊二醇，三羟甲基丙烷，二乙二醇(分子量500以下)中的一种或多种。所述的聚四氢呋喃多元醚，其分子量为1000-2000。所述封闭剂为酮亚胺类化合物，其分子量为1000以下。所述的聚醚多元醇为二官能度和三官能度的聚醚多元醇(分子量400-5000)。所述的溶剂为芳烃油(型号150号)；所述的催化剂为丁酸亚锡或二月硅酸二丁基锡。所述的一种快干型单组分脂肪族聚脲的制备方法，其特征在于：将聚酯类多元醇、聚醚多元醇和聚四氢呋喃二元醚加入到反应釜中，真空度为-0.09-0.10mpa、110-120℃下脱水1.5-3h后，通氮气或氩气等惰性气体解除真空，降温至90-95℃，加入脂肪族异氰酸酯和催化剂，恒温反应30-60min后，降温至80-85℃加入有机锡催化剂和酮亚胺，反应30-40min后得混合产物。所述的混合产物一旦与水接触即可得到单组分脂肪族聚脲。所述的反应步骤中应保持反应器的氛围为氮气或氩气等惰性气体范围，以保持该体系隔绝空气。所述的混合产物可加入相应的混合溶剂(无水乙醇∶正己烷∶丙酮＝2∶2∶1的体积比混合)，以及消泡剂、分散剂、流平剂(体积比1∶2∶1)和颜料等功能助剂，加入适量去离子水调节粘稠度，即可制得一种快干型单组分脂肪族聚脲。所述的一种快干型单组分脂肪族聚脲产品固含量80-95％，表干时间20-40min，实干时间3-8h，涂层附着力25-35mpa，拉伸强度12-28mpa，断裂伸长率为200-600％。所述的聚脲涂料具有干燥时间短，机械性能高，存储稳定高，在一年内其性能未发生明显变化。在高湿热和高温条件下性能稳定，即便在120℃条件下，其拉伸强度及伸长率也能维持较高水平，可以适应100-120℃的高温工作环境。表1本发明单组分脂肪族聚脲与市场上单组分脂肪族聚脲的性能对比表1为本发明的一种快干型单组分脂肪族聚脲涂料的性能指标与市场上现有单组分脂肪族聚脲涂料的性能指标对比。通过对比发现，本发明制备出的快干型单组分脂肪族聚脲涂料的固含量80-95％，表干时间20-40min，实于时间3-8h，涂层附着力25-35mpa，拉伸强度12-28mpa，断裂伸长率为200-600％。与市场上单组分脂肪族聚脲涂料相比，本发明聚脲涂料具有干燥时间短、机械性能高等特性。将快干型单组分脂肪族聚脲涂料至于有机溶剂(甲醇，乙醇，丁酮，酯类溶剂等)下浸泡7d，该涂料的外观无起泡，无裂纹，表面无变化。同时将浸泡后的涂料采用拉伸性能测试后，其拉伸强度和断裂伸长率无变化，实验结果表明，有机溶剂对该快干型单组分脂肪族聚脲涂料的影响小，该涂料可以适应有机溶剂含量高或者机油浓度较大的环境。本发明制得的快干型单组分脂肪族聚脲涂料在油的高温下性能稳定，即便在120℃条件下，其拉伸强度及伸长率也能维持较高水平，可适应100-120℃的高温工作环境。在酸碱盐等环境下浸泡后，采用本发明制备的聚脲涂料性能稳定。具体实施方式以下是本发明的具体实例，通过具体实例对本发明进行具体描述。但本发明不受具体实例内容限制，不能将实例理解为对本发明保护范围的限制。本发明所有原料及试剂均为市售产品，除特殊说明外，所述百分比均为质量百分比。实施例1一种快干型单组分脂肪族聚脲的制备方法所述的配方中，除特殊说明外，本发明所述百分比均为质量百分比。hdi/ipdi23％-30％，己二酸聚酯二元醇(分子量2000)10-15％，三官能度聚醚二元醇(分子量400)5-10％，聚四氢呋喃二元醚(分子量1000)20％-25％，1，4丁二醇3-5％，jh-306酮亚胺(分子量为320)10-15％，二月桂酸二丁锡0.1-0.5％，芳烃油5-20％。本实例的制备方法包含以下步骤：s1，首先将7.7g己二酸聚酯二元醇(分子量2000)、2.7g三官能度聚醚二元醇(分子量400)和27.8g聚四氢呋喃二元醚(分子量1000)投入到带有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管的四口烧瓶反应器中。开启真空泵对四口烧瓶反应器进行抽真空操作，将四口烧瓶反应器的真空度维持在-0.095mpa以上。采用油浴或水浴加热方式对四口烧瓶反应器中的物料加热到110℃并恒温至110-120℃之间，抽真空恒温2h。到达指定2h时间后，撤掉四口烧瓶反应器的真空泵并将四口烧瓶反应器进行密封。s2，将四口烧瓶反应器中物料的温度降低至90℃并恒定20min后加入24.6gipdi和5.0ghdi。将物料温度维持在90-95℃之间并恒温保持2h。在四口烧瓶反应器中加入2.2g丁二醇后，维持物料在90-95℃温度下保持1h。s3，将四口烧瓶反应器中物料温度降温至80-85℃加入0.1g二月桂酸二丁锡，维持物料在该温度下30min以上，加入20g溶剂油，维持物料在此温度下15min以上。在80-85℃下向四口烧瓶反应器中加入10.8gjh-306酮亚胺(分子量320)作为封闭剂，搅拌反应30min，过滤出料即为混合产物。s4，将该产物加入相应的混合溶剂(无水乙醇∶正己烷∶丙酮＝2∶2∶1的体积比混合)，以及消泡剂、分散剂、流平剂(体积比1∶2∶1)和颜料等功能助剂，加入适量去离子水调节粘稠度。在水的作用下酮亚胺封闭剂的封闭解除，释放出的端氨基(-nh2)迅速与-nco发生反应形成单组分脂肪族聚脲就可以制成一种快干型单组分脂肪族聚脲涂料。s5，采用本发明制备方法得到的单组分脂肪族聚脲涂料参照本发明提供的测试方法进行测试，即可得到一种快干型聚脲涂料的性能指标。表2本发明实例的快干型单组分脂肪族聚脲与市场上单组分脂肪族聚脲的性能对比表2为本发明实例快干型单组分脂肪族聚脲与市场上单组分脂肪族聚脲的性能对比。通过对比发现，本发明制备出的单组分脂肪族聚脲涂料固含量88％，表干时间为25min，实干时间3h，凝胶时间为1h，涂层附着力32.3mpa，拉伸强度25.8mpa，断裂伸长率为585.7％。与市场上单组分脂肪族聚脲涂料相比，本发明聚脲涂料具有固含量高、表干时间明显缩短，实干时间缩短为3h，机械性能高等特性。将快干型单组分脂肪族聚脲涂料至于有机溶剂(甲醇，乙醇，丁酮，酯类溶剂等)下浸泡7d，该涂料的外观无起泡，无裂纹，表面无变化。同时将浸泡后的涂料采用拉伸性能测试后，其拉伸强度和断裂伸长率无变化，实验结果表明，有机溶剂对该快干型单组分脂肪族聚脲涂料的影响小，该涂料可以适应有机溶剂含量高或者机油浓度较大的环境。本发明制得的快干型单组分脂肪族聚脲涂料在油的高温下性能稳定，即便在120℃条件下，其拉伸强度及伸长率也能维持较高水平，可适应100-120℃的高温工作环境。在酸碱盐等环境下浸泡后，采用本发明制备的聚脲涂料性能稳定。同时采用本发明制备的快干型单组分脂肪族聚脲在常温条件下放置一年，一年后测试发现，该聚脲涂料性能稳定。实施例2一种快干型单组分脂肪族聚脲的制备方法所述的配方中，除特殊说明外，本发明所述百分比均为质量百分比。hdi/ipdi23-30％，间苯二甲酸聚酯二元醇(分子量2000)10-20％，三官能度聚醚二元醇(分子量400)5-10％，聚四氢呋喃二元醚(分子量1000)10-20％，1，4丁二醇3-5％，酮亚胺(分子量为1000)10-15％，二月桂酸二丁锡0.1-0.5％，芳烃油5-20％。本实例的制备方法包含以下步骤：s1，首先将16.8g间苯二甲酸二元醇(分子量2000)、2.5g三官能度聚醚二元醇(分子量400)和16.8g聚四氢呋喃二元醚(分子量1000)投入到带有搅拌器、温度计、滴液漏斗、回流冷凝管的四口烧瓶反应器中。开启真空泵对四口烧瓶反应器进行抽真空操作，将四口烧瓶反应器的真空度维持在-0.095mpa以上。采用油浴或水浴加热方式对四口烧瓶反应器中的物料加热到110℃并恒温至110-120℃之间，抽真空恒温2h。到达指定2h时间后，撤掉四口烧瓶反应器的真空泵并将四口烧瓶反应器进行密封。(2)将四口烧瓶反应器中物料温度降低至90℃并恒定20min后加入24.65gipdi和4.7ghdi。将物料温度维持在90-95℃之间并恒温保持2h。在四口烧瓶反应器中加入2.7g1，4丁二醇后，维持物料在90-95℃温度下保持1h。(3)将四口烧瓶反应器中物料温度降温至80-85℃加入0.1g二月桂酸二丁锡，维持物料在该温度下30min以上，加入20g溶剂油，维持物料在此温度下15min以上。在80-85℃下向四口烧瓶反应器中加入11.8gjh-306酮亚胺(分子量320)作为封闭剂，搅拌反应30min，过滤出料即为混合产物。s4，将该产物加入相应的混合溶剂(无水乙醇∶正己烷∶丙酮＝2∶2∶1的体积比混合)，以及消泡剂、分散剂、流平剂(体积比1∶2∶1)和颜料等功能助剂，加入适量去离子水调节粘稠度。在水的作用下酮亚胺封闭剂的封闭解除，释放出的端氨基(-nh2)迅速与-nco发生反应形成快干型单组分脂肪族聚脲就可以制成一种稳定的快干型单组分脂肪族聚脲涂料。s5，采用本发明制备方法得到的快干型单组分脂肪族聚脲涂料参照本发明提供的测试方法进行测试，即可得到一种快干型单组分脂肪族聚脲涂料的性能参数指标。表3本发明实例单组分脂肪族聚脲与市场上单组分脂肪族聚脲的性能对比项目单组分脂肪族聚脲本发明单组份脂肪族聚脲固含量/％60-8090表干时间/min30-6035实干时间/h20-403.5凝胶时间/h31涂层附着力/mpa18.0-25.030.7拉伸强度/mpa6.0-13.026.2断裂伸长率/％200.0-500.0535.6耐水性，80℃，168h-无起泡，无裂纹，无变化耐酸性，10％h2so4，168h-无起泡，无裂纹，无变化耐碱性，15％naoh，168h-无起泡，无裂纹，无变化耐盐性，10％nacl，168h-无起泡，无裂纹，无变化甲醇等有机溶剂浸泡168h-无起泡，无裂纹，无变化机油浸泡，120℃，168h-无起泡，无裂纹，无变化表3为本发明实例快干型单组分脂肪族聚脲与市场上单组分脂肪族聚脲的性能对比。通过对比发现，本发明制备出的单组分脂肪族聚脲涂料固含量90％，表干时间为35min，实干时间3.5h，凝胶时间为1h，涂层附着力30.7mpa，拉伸强度26.2mpa，断裂伸长率为535.6％。与市场上单组分脂肪族聚脲涂料相比，本发明聚脲涂料具有固含量高、表干时间缩短，干燥时间更短、机械性能高等特性。将快干型单组分脂肪族聚脲涂料至于有机溶剂(甲醇，乙醇，丁酮，酯类溶剂等)下浸泡7d，该涂料的外观无起泡，无裂纹，表面无变化。同时将浸泡后的涂料采用拉伸性能测试后，其拉伸强度和断裂伸长率无变化，实验结果表明，有机溶剂对该快干型单组分脂肪族聚脲涂料的影响小，该涂料可以适应有机溶剂含量高或者机油浓度较大的环境。本发明制得的快干型单组分脂肪族聚脲涂料在油的高温下性能稳定，即便在120℃条件下，其拉伸强度及伸长率也能维持较高水平，可适应100-120℃的高温工作环境。在酸碱盐等环境下浸泡后，采用本发明制备的聚脲涂料性能稳定。同时采用本发明制备的快干型单组分脂肪族聚脲在常温条件下放置一年，一年后测试发现，该聚脲涂料性能稳定。总之，本发明制备方法工艺简单，可直接刷涂，操作简单方便适用领域宽，同时又可根据不同需要添加各类中性颜料来提高聚脲涂料的美化度。采用本发明的配方及其制备方法制备的单组分脂肪族聚脲抗拉伸强度高、柔韧性佳、储存稳定时间长，热稳定性高，尤其在某些特定场合(如丙酮、乙二醇、机油含量较高的环境或高于100℃的环境)下其综合性能佳，可以有效延长使用时间，显著提高聚脲涂料的力学性能。以上所述的，仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围，本发明的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本发明申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的权利要求保护范围。本发明未详尽描述的均为常规技术内容。当前第1页12