單組份刮涂型聚脲涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種單組份刮涂型聚脲涂料及其制備方法，所述的單組份聚脲還包括預(yù)聚體異氰酸酯和少量的酯類稀釋劑；所述的酯類稀釋劑指的是乙酸乙酯、草酸二甲酯等常用的酯。封端的聚醚胺中NH2含量與預(yù)聚體異氰酸酯中NCO的摩爾比為1:1-1:2.5。封端的聚醚胺、預(yù)聚體異氰酸酯、酯類稀釋劑的摩爾比為10:10:2-10:25:2。所述制備方法包括：制備封端的聚醚胺；將封端的聚醚胺與異氰酸酯按照比例混合；加入其他可選物質(zhì)；制成單組份刮涂型聚脲涂料。本發(fā)明的單組份刮涂型涂料貯存穩(wěn)定性好、不含溶劑，不需或少需稀釋劑，不產(chǎn)生CO2氣體，表干和固化時間短、附著力強、耐潮，耐腐蝕，可作為高鐵、地下工程、橋梁、海岸、屋頂?shù)阮I(lǐng)域的防護涂料。
【專利說明】單組份刮涂型聚脲涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于涂料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種單組份刮涂型聚脲防水涂料及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]聚脲涂料性能優(yōu)異且價格適中，廣泛應(yīng)用與高鐵、地下工程、海岸工程、大型體育場、房頂?shù)确浪I(lǐng)域。聚脲涂料可分為雙組份和單組份涂料。由于環(huán)境等條件的限制，雙組份聚脲涂料現(xiàn)場配制不方便，且需昂貴的噴涂設(shè)備，而單組份刮涂型聚脲涂料的性能穩(wěn)定、使用方便，是施工單位理想的涂料。為制成單組份刮涂型聚脲涂料，封端技術(shù)日益得到發(fā)展。封端技術(shù)包括封端聚醚胺和封端能夠與聚醚胺反應(yīng)的官能團(如NC0)。
[0003]目前用來封聚醚胺的主要化合物是常見的封端劑是酮類，將聚醚胺封端為酮亞胺。但是由于封端反應(yīng)為可逆反應(yīng)，酮活性不夠高，難以保證封端完全，封端后的聚醚胺與異氰酸酯預(yù)聚物制成單組份聚脲時時存儲穩(wěn)定性較差，易固化。封端與異氰酸酯反應(yīng)的官能團NCO的主要封端劑有酚類物質(zhì)、醇類、肟類、咪唑啉類、酰胺類、其他具有羥基的化合物等含有活潑氫的化合物，例如于2009年5月6日授權(quán)公告的中國專利CN100484978C、于2009年8月19日授權(quán)公告的中國專利CN100528920C、于2007年9月5日授權(quán)公告的中國專利CN100335520C、于1994年10月4日授權(quán)公開的美國專利US5、352、755、于1997年4月10日公開的PCT國際申請W097/12924、于1996年11月27日公布的歐洲專利EP0744423A1。但是，打開這種封閉需要采取較高的反應(yīng)溫度，不適宜在常溫下使。而且酚類化合物是一種原型質(zhì)毒物，能使蛋白質(zhì)凝固，對一切生活個體都有毒殺作用，如果不加以處理，殘留在成膜物中的酚類物質(zhì)，對環(huán)境和人體都會帶來潛在的傷害。中國專利CN102101967A中的單組份聚脲型聚氨酯涂料是由封端后的異氰酸酯和封端后的聚醚胺制成，方法復(fù)雜，消耗原料和能源，較難實現(xiàn)工業(yè)化，且具有上述其他缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

`[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種單組份刮涂型聚脲涂料及其制備方法，其封端工藝簡單，易于工業(yè)化，無需或少需溶劑，對環(huán)境影響小，其內(nèi)容如下:
一種單組份刮涂型聚脲涂料，包括采用醛、酮類封端劑封端的聚醚胺，其特征在于，所述的單組份聚脲還包括預(yù)聚體異氰酸酯和少量的酯類稀釋劑；所述的酯類稀釋劑指的是乙酸乙酯或草酸二甲酯。其中封端的聚醚胺中NH2含量與預(yù)聚體異氰酸酯中NCO的摩爾比為1:1-1:2.5。
[0005]本發(fā)明所述的單組份刮涂型聚脲涂料，其中封端的聚醚胺:預(yù)聚體異氰酸酯:酯類稀釋劑的摩爾比為10:10:2-10:25:2。
[0006]封端的聚醚胺中的聚醚胺為D-400、D-2000、T-403、Ml-200、Τ-5000、E-100 或Moca，封端聚醚胺采用的醛類封端劑為正丙醛、正丁醛、異丁醛、正戊醛，正己醛、正庚醛、苯甲醛；優(yōu)選3-7個碳原子的醛類；再優(yōu)選4-6個碳原子的醛類或它們的混合組。酮類封端劑為丙酮、丁酮、甲基異丙基甲酮、甲基異丁基甲酮、環(huán)己酮或苯甲酮。[0007]所述的預(yù)聚體異氰酸酯中NCO的官能度為2-3，數(shù)均分子量為150-500。
[0008]聚醚胺的數(shù)均分子量為200-5000。
[0009]本發(fā)明進一步公開了單組份聚脲涂料的制備方法，主要按如下的步驟進行
(O制備封端的聚醚胺:在有機溶劑中將聚醚胺、酮類封端劑、催化劑，攪拌混合，在80-100°C下回流3-5小時后，蒸餾出未反應(yīng)的酮類封端劑；其中聚醚胺:酮類封端劑:催化劑的摩爾比為33:66:1 ;所述催化劑為以下任一物質(zhì):乙酸、對甲基苯磺酸、苯甲酸、鄰苯二甲酸、分子篩或無機酸H2SO4 ;所述的酮類封端劑指的是丙酮、丁酮、甲基異丙基甲酮、甲基異丁基甲酮、環(huán)己酮或苯甲酮；
(2)在步驟(1)中再加入酮類封端劑甲基異丁基甲酮，繼續(xù)反應(yīng)2-3小時后，再加入酮類封端劑環(huán)己酮，繼續(xù)反應(yīng)3-5小時，最后加入醛作為封端劑，反應(yīng)0.5-1小時候后停止加熱，減壓蒸餾出未反應(yīng)的溶劑，得到封端后的聚醚胺產(chǎn)物；其中酮類封端劑甲基異丁基甲酮:酮類封端劑環(huán)己酮:醛類封端劑的摩爾比6:3:1，其中所述的醛類封端劑為正丙醛、正丁醛、異丁醛、正戊醛，正己醛、正庚醛、苯甲醛或戊二醛；
(3)制備單組份聚脲型涂料:將封端的聚醚胺與預(yù)聚體異氰酸酯混合，加入或不加入酯類稀釋劑以及其他可選物質(zhì)，制成單組份聚脲型涂料；其中封端的聚醚胺中NH2含量與預(yù)聚體異氰酸酯中NCO的摩爾比為1:1-1:2.5 ;聚醚胺:預(yù)聚體異氰酸酯:酯類稀釋劑:其他可選物質(zhì)的摩爾比10:10:2-10:25:2。
[0010]本發(fā)明更進一步公開了單組份刮涂型聚脲涂料在制備作為高鐵、地下工程、橋梁、海岸、屋頂?shù)姆雷o涂料中的應(yīng)用。
[0011]其中高鐵、橋`梁、地下工程指的是高鐵所用剛表面、橋梁剛表面、混凝土表面的防護材料。
[0012]本發(fā)明公開的單組份刮涂型聚脲涂料，采用醛、酮混合封端技術(shù)，即解決了酮類難以封端完全，封端后的聚醚胺與異氰酸酯預(yù)聚物制成單組份聚脲時存儲穩(wěn)定性較差，產(chǎn)品易固化的缺點，又解決了醛活性較高，封端后的醛亞胺難以解封、產(chǎn)品易起泡的缺點。
[0013]其只需封端聚醚胺，無需封端異氰酸酯，具有方法簡便，易于工業(yè)化，節(jié)約原料和能源，無酚類物質(zhì)等優(yōu)點。
[0014]本發(fā)明的單組份刮涂型聚脲涂料及其制備方法中，采用醛、酮的混合封端技術(shù)，SP解決了酮類難以封端完全，封端后的聚醚胺與異氰酸酯預(yù)聚物制成單組份聚脲時時存儲穩(wěn)定性較差，產(chǎn)品易固化的缺點，又解決了醛活性較高，封端后的醛亞胺難以解封、產(chǎn)品易起泡的缺點。
[0015]本發(fā)明的單組份刮涂型聚脲涂料及其制備方法中，只需封端聚醚胺，方法簡單，節(jié)約原料和能源，易于工業(yè)化，且不產(chǎn)生由于封端異氰酸酯所需的酚類等有害物質(zhì)。
[0016]本發(fā)明的單組份刮涂型聚脲涂料及其制備方法中，用甲苯或苯做共沸劑，首先采用酮類封端劑(如上述的甲基異丁基甲酮、環(huán)己酮)進行封端，實際出水量達理論出水量的80%以上后，加入醛類(如上述正丁醛)進行封端，最后回收未反應(yīng)的封端劑和共沸劑。封端工藝簡單，原料利用率達100%，成本低，對環(huán)境無污染，易于工業(yè)化。
[0017]本發(fā)明單組份刮涂型聚脲涂料的制備方法和反應(yīng)原理:
封端的聚醚胺(聚醚胺的封端反應(yīng)如化學(xué)式(I)所示)和預(yù)聚體異氰酸酯進行混合，可加入其他可選物質(zhì)(例如催化劑、填充劑、助劑等)，制成單組份聚脲涂料。在施工涂布時，如化學(xué)式(2)和化學(xué)式(3)所示，基材或環(huán)境中的水分將封端的聚醚胺分解成聚醚胺封端劑和聚醚胺，聚醚胺與預(yù)聚體異氰酸酯反應(yīng)生成聚脲，聚醚胺封端劑和稀釋劑全部揮發(fā)掉。[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種單組份刮涂型聚脲涂料，其特征在于包括采用醛、酮類封端劑封端的聚醚胺，還包括預(yù)聚體異氰酸酯或少量的酯類稀釋劑；所述的酯類稀釋劑指的是乙酸乙酯或草酸二甲酯。
2.權(quán)利要求1所述的單組份刮涂型聚脲涂料，其中封端的聚醚胺中NH2含量與預(yù)聚體異氰酸酯中NCO的摩爾比為1:1-1:2.5。
3.權(quán)利要求1所述的單組份刮涂型聚脲涂料，其中封端的聚醚胺:預(yù)聚體異氰酸酯:酯類稀釋劑的摩爾比為10:10:2-10:25:2。
4.權(quán)利要求1所述的單組份刮涂型聚脲涂料，其中封端的聚醚胺中的聚醚胺為D-400、D-2000、T-403、Ml-200、Τ-5000、E-100或Moca，封端聚醚胺采用的醛類封端劑為正丙醛、正丁醛、異丁醛、正戊醛，正己醛、正庚醛或苯甲醛；酮類封端劑為丙酮、丁酮、甲基異丙基甲酮、甲基異丁基甲酮、環(huán)己酮或苯甲酮。
5.權(quán)利要求1所述的單組份刮涂型聚脲涂料，其特征在于所述的預(yù)聚體異氰酸酯中NCO的官能度為2-3，數(shù)均分子量為150-500。
6.權(quán)利要求1所述的單組份刮涂型聚脲涂料，其特征在于聚醚胺的數(shù)均分子量為200-5000。
7.權(quán)利要求1所述單組份聚脲涂料的制備方法，其特征在于按如下的步驟進行 (O制備封端的聚醚胺:在有機溶劑中將聚醚胺、酮類封端劑、催化劑，攪拌混合，在80-100°C下回 流3-5小時后，蒸餾出未反應(yīng)的酮類封端劑；其中聚醚胺:酮類封端劑:催化劑的摩爾比為33:66:1 ;所述催化劑為:乙酸、對甲基苯磺酸、苯甲酸、鄰苯二甲酸、分子篩或無機酸H2SO4 ;所述的酮類封端劑指的是丙酮、丁酮、甲基異丙基甲酮、甲基異丁基甲酮、環(huán)己酮或苯甲酮； (2)在步驟(1)中再加入酮類封端劑甲基異丁基甲酮，繼續(xù)反應(yīng)2-3小時后，再加入酮類封端劑環(huán)己酮，繼續(xù)反應(yīng)3-5小時，最后加入醛作為封端劑，反應(yīng)0.5-1小時候后停止加熱，減壓蒸餾出未反應(yīng)的溶劑，得到封端后的聚醚胺產(chǎn)物；其中酮類封端劑甲基異丁基甲酮:酮類封端劑環(huán)己酮:醛類封端劑的摩爾比6:3:1，其中所述的醛類封端劑為正丙醛、正丁醛、異丁醛、正戊醛，正己醛、正庚醛、苯甲醛或戊二醛； (3)制備單組份聚脲型涂料:將封端的聚醚胺與預(yù)聚體異氰酸酯混合，加入或不加入酯類稀釋劑以及其他可選物質(zhì)，制成單組份聚脲型涂料；其中封端的聚醚胺中NH2含量與預(yù)聚體異氰酸酯中NCO的摩爾比為1:1-1:2.5 ;聚醚胺:預(yù)聚體異氰酸酯:酯類稀釋劑的摩爾比10:10:2-10:25:2。
8.權(quán)利要求1所述的單組份刮涂型聚脲涂料在制備作為高鐵、地下工程、橋梁、海岸、屋頂?shù)姆雷o涂料中的應(yīng)用。
9.權(quán)利要求8所述應(yīng)用，其中高鐵、橋梁、地下工程指的是高鐵所用剛表面、橋梁剛表面、混凝土表面的防護材料。
【文檔編號】C08G18/50GK103773208SQ201410026529
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月21日
【發(fā)明者】馮富祥, 劉訓(xùn)志, 沈國強, 丁攀, 管云林, 倪志廣 申請人:天津開發(fā)區(qū)科泰化工新材料開發(fā)有限公司