一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法与流程

本发明属于防腐涂料，具体涉及一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法。

背景技术：

1、防腐涂料广泛的应用于建筑、铁路、桥梁、石油、化工和冶金等领域，目前，全世界每年腐蚀经济损失约为10000亿美元，每年约有30％的钢铁因腐蚀而报废，研制高耐久性的防腐涂料已经是当前新材料技术研究和开发的一项非常迫切的任务，而且将具有十分广阔的应用前景和巨大的经济效益。

2、在防腐涂料领域，成膜树脂是涂料的基础成分和关键组分，是决定涂料性能好坏的首要因素。目前，防腐涂料受传统树脂自身化学性质的限制，面临耐腐蚀性能较低、使用寿命较短、更能单一等应用问题，较大地制约了防腐涂料的应用与发展，因此，开发耐腐蚀性能优异、使用寿命长、多功能化的防腐涂料是防腐涂料领域急需解决的问题。

3、并且，在我国经济的快速发展的同时，能源消耗也越来越大，其中，建筑物的能耗数量较大。随着国家节能环保产业政策的实施和人们节能意识的不断提高，建筑节能已成为急需解决的问题。气凝胶是一种具有纳米多孔结构的新型材料，有非常好的隔热效果，是目前世界上最轻、隔热性能最好的固态材料，被称为“终极保温绝热材料”，其导热率最低，隔热效果优势明显，在建筑领域具有广阔的应用前景。但是，在气凝胶制备隔热涂料过程中，由于液态组份或溶剂会进入气凝胶的孔结构中，这导致涂料中的气凝胶失去大部分隔热功能，因此，对气凝胶的表面进行处理以封堵孔道，阻止水或有机溶剂会进入，以达到保留气凝胶隔热性能的目的，是制备气凝胶隔热涂料的首要解决问题。

4、综上，本领域迫切需要开发一种新的制备单组份聚脲防腐隔热涂料的方法。

技术实现思路

1、从以上阐述的技术问题出发，本发明的目的是提供一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，以解决现有技术的不足。当将由此方法制备的单组份聚脲防腐隔热涂料用于建筑外墙、钢结构、工业管路等领域时，可起到优异的防腐蚀和隔热效果，同时，由所述单组份聚脲防腐隔热涂料所形成的涂膜具有优异的耐老化性和良好的物理性能。

2、为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

3、一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1，将磷酸水溶液、硼酸和去离子水混合，加热进行反应以得到磷酸硼的水溶液；

5、步骤2，在搅拌条件下，将气凝胶浆料缓慢加入磷酸硼的水溶液中，分散均匀后烘干，然后在氮气保护条件下焙烧以得到磷酸硼处理的气凝胶粉体；

6、步骤3，将1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)、溶剂、磷酸硼处理的气凝胶粉体、多异氰酸酯混合并搅拌反应，再加入潜固化剂反应，冷却出料以得到单组份聚脲防腐隔热涂料。

7、进一步，所述步骤1中磷酸水溶液的重量浓度为85％，所述硼酸为化学式为h3bo3，为白色结晶性粉末，含量为99.5％；所述磷酸水溶液中的磷酸与硼酸的摩尔比为1～1.1：1，优先为1～1.08：1，更优选为1～1.05：1；

8、所述去离子水与(磷酸水溶液+硼酸)的重量比为0.5～2：1，优选为0.5～1.5：1，更优先为0.5～1.0：1。

9、进一步，所述步骤1中加热的温度为85～95℃，时间为0.5～3h，

10、进一步，所述步骤2中气凝胶浆料为气凝胶粉体的分散液，是将疏水的气凝胶粉体分散在水介质中制备而成的膏状/浆状材料，例如可采用山西阳中新材有限责任公司生产并销售的产品型号为ag-s的气凝胶浆料，其气凝胶固含量为10％，干燥后导热系数为0.018-0.022w/(m.k)，粒径为15～50μm。

11、进一步，所述步骤2中气凝胶浆料与磷酸硼的水溶液的重量比为1～15：1，优选为1～10：1，更优选为1～5：1。

12、进一步，所述步骤2中烘干的温度为100～120℃，时间为12～24h，所述焙烧的温度为450～600℃，时间为4～8h。

13、进一步，所述步骤3中1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)是含酯键的芳香族二胺，官能度为2，分子量为328，其化学结构式为：

14、例如可采用山西省建筑科学研究院有限公司生产并销售的倍力安系列dp-90。

15、进一步，所述步骤3中溶剂为乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二甲苯、乙二醇二甲醚中的一种或几种。

16、进一步，所述步骤3中多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六次甲基二异氰酸酯三聚体中的一种或几种。

17、进一步，所述步骤3中潜固化剂为噁唑烷类潜固化剂，其结构式为：

18、例如可采用山西省建筑科学研究院有限公司生产并销售的固化剂wha-254，其在干燥的环境下和异氰酸酯能够稳定共存，在湿气的条件下，潜固化剂与水反应后再与异氰酸酯反应达到宏观上固化的目的。

19、进一步，所述步骤3中1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)、溶剂、磷酸硼处理的气凝胶粉体、多异氰酸酯和潜固化剂的重量份数之比为50～80份：5～20份：1～10份：30～60份：5～15份。

20、进一步，所述步骤3中搅拌反应的温度为60～80℃，时间为0.5～20h，所述反应的温度为30～60℃，时间为0.5～1.0h。

21、与现有技术相比本发明具有以下优点：

22、1、本发明使用的1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)为单组份聚脲防腐隔热涂料的关键原料，其分子结构中氨基由于旁边吸电子基团存在，使得其活性远远低于聚醚胺中氨基的活性，为一种位阻型低活性双氨基扩链剂，在与多异氰酸酯反应时反应速度慢，具有长达30分钟的凝胶时间，这为制备分子量分布更均匀的聚脲预聚体和高理化性能的聚脲奠定了基础，因此，由此方法合成的单组份聚脲防腐隔热涂料所形成的涂膜具有优异的防腐性能；

23、2、本发明使用硼系物高温时形成的玻璃体对气凝胶孔道进行封堵，有效的解决了水或有机溶剂进入气凝胶孔道使其失去隔热功能的问题，使得经过处理的气凝胶粉体作为填料制备涂料时保留了隔热性能，因此，由此方法合成的单组份聚脲防腐隔热涂料所形成的涂膜具有较低的导热系数；

24、3、本发明使用的聚脲树脂作为成膜物质，从分子结构角度看，在整个聚脲高分子网络中会组成类似于“螯合物”的结构，使得分子结构更加稳定。另外，聚脲结构中的脲基结构具有较高的热稳定性，因此，由此方法合成的单组份聚脲防腐隔热涂料所形成的涂膜具有优异的耐人工加速老化性、物理机械性能、和基材附着力；

25、4、本发明使用的1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)分子机构中不含有抗热氧老化性能较差的醚键，与多异氰酸酯反应所得聚脲树脂大分子结构中也不含有醚键，因此，进一步提高了由此方法合成的单组份聚脲防腐隔热涂料所形成的涂膜的耐老化性。

技术特征：

1.一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中磷酸水溶液的重量浓度为85％，所述磷酸水溶液中的磷酸与硼酸的摩尔比为1～1.1：1，所述去离子水与(磷酸水溶液+硼酸)的重量比为0.5～2：1。

3.根据权利要求1所述的一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤1中加热的温度为85～95℃，时间为0.5～3h。

4.根据权利要求1所述的一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中气凝胶浆料为气凝胶粉体的分散液，是将疏水的气凝胶粉体分散在水介质中制备而成的膏状/浆状材料。

5.根据权利要求1所述的一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中气凝胶浆料与磷酸硼的水溶液的重量比为1～15：1。

6.根据权利要求1所述的一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中烘干的温度为100～120℃，时间为12～24h，所述焙烧的温度为450～600℃，时间为4～8h。

7.根据权利要求1所述的一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)是含酯键的芳香族二胺，官能度为2，分子量为328，其化学结构式为：

8.根据权利要求1所述的一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中溶剂为乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二甲苯、乙二醇二甲醚中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中多异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和六次甲基二异氰酸酯三聚体中的一种或几种。

10.根据权利要求1所述的一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中潜固化剂为噁唑烷类潜固化剂，其结构式为：

11.根据权利要求1所述的一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)、溶剂、磷酸硼处理的气凝胶粉体、多异氰酸酯和潜固化剂的重量份数之比为50～80份：5～20份：1～10份：30～60份：5～15份。

12.根据权利要求1所述的一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤3中搅拌反应的温度为60～80℃，时间为0.5～20h，所述反应的温度为30～60℃，时间为0.5～1.0h。

技术总结
本发明属于防腐涂料技术领域，具体涉及一种单组份聚脲防腐隔热涂料的制备方法。为提高防腐涂料的防腐和隔热性能，本发明主要包括：(1)使用硼系物高温时形成的玻璃体对气凝胶孔道进行封堵；(2)使用1,4‑丁二醇双(4‑氨基苯甲酸酯)为单组份聚脲防腐隔热涂料的关键原料，在与多异氰酸酯反应时速度慢，这为制备分子量分布更均匀的聚脲预聚体和高理化性能的聚脲奠定了基础，另外1,4‑丁二醇双(4‑氨基苯甲酸酯)分子中不含有抗热氧老化性能较差的醚键，与多异氰酸酯反应所得聚脲树脂中也不含有醚键，进一步提高了单组份聚脲防腐隔热涂料所形成的涂膜的耐人工加速老化性。

技术研发人员：翟现明,张弼伟,王小建,马全动,胡博,秦剑坤,徐勤保,赵沛,李耀伟
受保护的技术使用者：华阳新材料科技集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12