專(zhuān)利名稱(chēng)：一種聚脲防腐蝕涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂料，尤其涉及一種用于混凝土制件表面的聚脲防腐蝕涂層，尤其適用于暴露在嚴(yán)重腐蝕環(huán)境中的混凝土制件，如海堤護(hù)坡、橋墩、港口設(shè)施、高架立柱等，對(duì)其有良好的保護(hù)和裝飾作用。
背景技術(shù)：
處在海洋等惡劣環(huán)境中的大型混凝土制件腐蝕嚴(yán)重，為保證長(zhǎng)期使用性能，有必要采用表面保護(hù)措施。但是，傳統(tǒng)的醇酸涂料、酚醛涂料等，會(huì)帶來(lái)不少問(wèn)題，除涂膜性能不能滿(mǎn)足要求外，由于是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境較為惡劣，限制了這些涂料的應(yīng)用。同時(shí)，由于這些涂料的施工要求，也延長(zhǎng)了施工周期。例如傳統(tǒng)涂料在較大的濕度下施工，涂膜性能極差。在低于特定溫度時(shí)，涂料不能固化或固化時(shí)間很長(zhǎng)。
而聚脲涂料使用了端氨基聚醚及胺擴(kuò)鏈劑作為交聯(lián)劑，與異氰酸酯組分反應(yīng)活性極高，在室溫下(甚至0℃以下)就可以快速固化，對(duì)于濕氣不敏感。涂層有優(yōu)異的耐鹽霧性能和其他耐化學(xué)性，同時(shí)，具有優(yōu)異的物理性能和耐候性。因此聚脲涂層已擴(kuò)展到許多不同的領(lǐng)域，包括防腐蝕保護(hù)、密封、大型管道襯里及防漏等。
聚脲對(duì)于混凝土來(lái)說(shuō)，是一種更全面的保護(hù)層。但是，由于聚脲噴涂時(shí)，體系反應(yīng)速度快，固化時(shí)間短。因此，對(duì)于混凝土基材的浸潤(rùn)性要差，會(huì)影響附著力，在中國(guó)專(zhuān)利CN1185466A中，威廉.丁.布林頓對(duì)于金屬結(jié)構(gòu)表面的防腐問(wèn)題，提出采用復(fù)合涂布層，即采用底漆，以增加涂層的長(zhǎng)期附著力，增加防腐蝕性能。但其專(zhuān)利中提出的底漆為單組分濕固化聚氨酯-脲樹(shù)脂和云母氧化鐵，使用范圍為金屬結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種耐老化、耐鹽霧、施工方便的聚脲防腐蝕涂層。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種聚脲防腐蝕涂層，其特征在于，包括底層和至少一層面層，所述的底層為異氰酸酯改性的環(huán)氧樹(shù)脂，采用端氨基聚醚為固化劑，所述的面層為聚脲。
還包括至少一層表面層，該表面層為丙烯酸聚氨酯。
所述的異氰酸酯改性的環(huán)氧樹(shù)脂采用以下組分及含量為原料制成異氰酸酯，環(huán)氧樹(shù)脂，溶劑，催化劑；所述的異氰酸酯含量按環(huán)氧樹(shù)脂羥基含量計(jì)算出理論用量的50～100％重量，所述的溶劑含量按環(huán)氧樹(shù)脂與異氰酸酯總量的0～100％重量，所述的催化劑含量按環(huán)氧樹(shù)脂與異氰酸酯總量的0～0.5％重量。
所述的異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、碳化二亞胺改性的4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、2，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、異拂爾酮二異氰酸酯中的一種或幾種。
所述的環(huán)氧樹(shù)脂為縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂，包括616、618、634、637、601牌號(hào)市售產(chǎn)品。
所述的溶劑選自二甲苯、丁酮、甲基異丁基酮、乙二醇丁醚中的一種或幾種。
所述的催化劑選自二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫中的一種。
所述的端氨基聚醚為三官能度的T系列和二官能度的D系列市售產(chǎn)品。
所述的端氨基聚醚與改性環(huán)氧樹(shù)脂的使用比例為10～45∶100重量比。
所述的聚脲選自市售產(chǎn)品，包括上海材料研究所生產(chǎn)的聚脲噴涂市售產(chǎn)品，或者煙臺(tái)華特聚氨酯有限公司生產(chǎn)的聚脲市售產(chǎn)品。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種混凝土表面的防腐蝕保護(hù)復(fù)合涂層，通過(guò)采用環(huán)氧樹(shù)脂底涂層，提高了聚脲涂層的附著力，改進(jìn)了防腐蝕性能。具體地說(shuō)，本發(fā)明的底層涂料為異氰酸酯改性的環(huán)氧樹(shù)脂，用端氨基聚醚固化劑，中層為聚脲涂層，面層為丙烯酸酯涂層。(若對(duì)于涂層無(wú)耐黃變要求，面層就為聚脲涂層，不再?lài)娡勘┧峋郯滨?。改進(jìn)了聚脲直接噴涂在混凝土表面的附著力，提高了聚脲對(duì)于混凝土的長(zhǎng)期保護(hù)作用。
此外，本發(fā)明涂層具有如下特點(diǎn)(1)具有優(yōu)良的耐老化性能，其復(fù)合涂層經(jīng)受人工加速老化(氙燈)時(shí)間可達(dá)2500小時(shí)以上，不變色、不粉化。
(2)具有優(yōu)良的耐鹽霧等防腐蝕性能，耐鹽霧可達(dá)2000小時(shí)以上。
(3)施工方便，采用噴涂，各個(gè)涂層皆可以常溫固化，同時(shí)，底涂及面層還可以采用涂刷工藝。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明涂層采用以下多個(gè)分布層組成底層異氰酸酯改性的環(huán)氧樹(shù)脂涂層(采用端氨基聚醚為交聯(lián)固化劑)。中層A、R兩個(gè)組分反應(yīng)形成的聚脲涂層。面層丙烯酸聚氨酯涂層(若無(wú)黃變要求，該涂層可以省略)。
其中，聚脲涂層A組分如下4，4，-二苯基甲烷二異氰酸酯(4，4，-MDI二異氰酸酯，煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯有限公司產(chǎn)品)液化二苯基甲烷二異氰酸酯(液化MDI異氰酸酯，煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯有限公司產(chǎn)品)N-210聚醚(揚(yáng)州合成化工總廠(chǎng)產(chǎn)品)R組分如下D-2000端氨基聚醚(揚(yáng)州晨化集團(tuán)產(chǎn)品)DETDA二乙基二氨基甲苯(ALBEMARLE Corporation)N，N’-二烷基甲基二苯胺(Wanda Link 6200，煙臺(tái)萬(wàn)華聚氨酯有限公司產(chǎn)品)所述的丙烯酸聚氨酯面層涂料為甲、乙二組分涂料。
甲組分為含羥基的丙烯酸樹(shù)脂加入溶劑、助劑、顏料配制而成，該樹(shù)脂可以是MA-2、MA-8(上海材料研究所產(chǎn)品)，該涂料是PG-B、GG-B系列涂料(上海材料研究所產(chǎn)品)乙組分為異氰酸酯類(lèi)固化劑。(上海材料研究所產(chǎn)品，牌號(hào)為GHJ-3)上述異氰酸酯改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備工藝，該工藝有以下步驟把已用混合溶劑稀釋好的環(huán)氧樹(shù)脂，加入催化劑攪勻，然后在50～100℃與異氰酸酯在常壓下反應(yīng)，所述的原料組分(重量％)如下
異氰酸酯(按照環(huán)氧樹(shù)脂羥基含量計(jì)算出理論用量的50～100％)，環(huán)氧樹(shù)脂，溶劑(環(huán)氧樹(shù)脂與異氰酸酯總量的0～100％)，催化劑(環(huán)氧樹(shù)脂與異氰酸酯總量的0～0.5％)，反應(yīng)結(jié)束后，得到改性環(huán)氧樹(shù)脂。
上述聚脲的制備工藝，包括以下步驟A組分在反應(yīng)釜中加入計(jì)量好的異氰酸酯，在攪拌情況下升溫加熱，在40～70℃時(shí)，加入計(jì)量好的其余組分(聚醚多元醇等)，然后在80～100℃保溫2小時(shí)，取樣測(cè)定異氰酸根含量(重量％)，合格(15～16％)，冷卻，出料，即為A組分。
R組分把計(jì)量好的端氨基聚醚、助劑、顏(染)料等在高速分散機(jī)上攪拌均勻后，用砂磨機(jī)研磨至細(xì)度小于20μm，再加入剩余的端氨基聚醚、擴(kuò)鏈劑及稀釋劑等，用高速分散機(jī)混合均勻，過(guò)濾、包裝。
本發(fā)明中，復(fù)合涂層的施工方法為底層施工把異氰酸酯改性環(huán)氧樹(shù)脂與端氨基聚醚按指定比例混合(100∶10～45重量比)，然后加入溶劑混合均勻，調(diào)至合適粘度(噴涂時(shí)，涂4杯粘度20秒左右；涂刷時(shí)，涂4杯粘度30秒左右)。在混凝土表面施工。然后室溫固化1～2小時(shí)。
中層施工把聚脲的A、R兩個(gè)組分經(jīng)過(guò)高壓噴涂設(shè)備，再經(jīng)過(guò)噴槍混合均勻后，噴到已有底涂的混凝土表面，固化后為聚脲涂層。(注高壓噴涂設(shè)備采用美國(guó)Gusmer公司的H-20/35主機(jī)和GX-8噴槍)面層施工(對(duì)于涂層無(wú)耐黃變要求時(shí)，可以省去。)把丙烯酸酯涂料(甲組分)倒出所需用量，加入包裝桶上指定比例的固化劑(乙組分)，加入稀釋劑，攪拌均勻，調(diào)整粘度至要求(噴涂時(shí)，涂4杯粘度16秒左右，涂刷時(shí)，涂4杯粘度22秒左右)，在聚脲涂層上施工。然后室溫固化。
該復(fù)合防腐涂層由于采用各具特點(diǎn)的涂層配合而成，具有優(yōu)良的耐腐蝕保護(hù)作用。
底涂層以環(huán)氧樹(shù)脂為主體，中間含有氨基甲酸酯鍵，因此與混凝土表面的粘結(jié)性良好，保證了整個(gè)涂層的長(zhǎng)久附著力，也保證了與聚脲涂層的結(jié)合力。同時(shí)，通過(guò)調(diào)整異氰酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂及端氨基聚醚的不同種類(lèi)與配比，可以獲得不同柔韌性與強(qiáng)度的底涂層，以適應(yīng)工程需要。
中涂層是聚脲，有良好的耐鹽霧能力及各種物性。同時(shí)，聚脲的A、R二個(gè)組分反應(yīng)速度快，施工時(shí)受環(huán)境影響小。通過(guò)調(diào)整A、R中原料組分的種類(lèi)與比例，可以獲得具有理想物性的涂層。(從彈性體到剛性體)。
面涂層是丙烯酸聚氨酯，本身具有良好的抗腐蝕性，同時(shí)還具有耐黃變性能。
實(shí)施例1500ml四口玻璃燒瓶，配有攪拌器、溫度計(jì)及回流冷凝管，燒瓶中加入616#環(huán)氧樹(shù)脂300克，加入0.02克二月桂酸二丁基錫，加熱攪拌升溫至50℃，然后滴加熔融的甲苯二異氰酸酯15.3克，滴加時(shí)間1.5小時(shí)，滴加時(shí)保持50℃左右反應(yīng)溫度，滴加完畢后，升溫至80℃，保溫2小時(shí)，冷卻至室溫出料，得到微黃色透明粘稠液體，即異氰酸酯改性的環(huán)氧樹(shù)脂。
取上述所得改性環(huán)氧樹(shù)脂100克，再加入T403端氨基聚醚39克，混合均勻，加入少量丁酮與丙二醇甲醚醋酸酯混合溶劑(丁酮∶丙二醇甲醚醋酸酯＝2∶1，重量比)，調(diào)整粘度至30～40秒(涂4杯)，然后，噴涂在混凝土制件表面；約2小時(shí)后即可表干，在混凝土表面形成一層連續(xù)的保護(hù)膜(底層)。
把MDI異氰酸酯100份，液化MDI 86份，加入干燥的反應(yīng)釜中攪拌均勻，升溫至60℃，在攪拌狀態(tài)下，慢慢滴加N-210聚醚100份(大約0.5小時(shí))，滴加完畢后，在70～90℃之間，保溫2小時(shí)，攪拌均勻，取樣分析，-NCO％在15～16％之間，攪拌冷卻至室溫。該預(yù)聚體即為A組分。
R組分是用D-2000 35份，DETDA 20份，Wandalione 6200 14.5份，混合后，攪拌均勻得到。
把上述A、R兩個(gè)組分，使用美國(guó)Gusmer公司的H-20/35噴涂主機(jī)和GX-8噴槍?zhuān)珹、R兩個(gè)組分經(jīng)過(guò)主機(jī)加熱系統(tǒng)，預(yù)熱至65℃后，按1∶1(體積比)噴涂在上述改性環(huán)氧底涂層表面，形成一層聚脲彈性體。其粘結(jié)力如下表在混凝土上的粘結(jié)性能

按照上述聚脲涂層施工后，再?lài)娡縋G-B-6丙烯酸酯聚氨酯涂料(上海材料研究所產(chǎn)品)，干膜厚度25μm，室溫下涂膜固化后，測(cè)試性能如下

實(shí)施例2500ml四口玻璃燒瓶，配有攪拌器、溫度計(jì)及回流冷凝管，燒瓶中加入601環(huán)氧樹(shù)脂150克，再加入甲基異丁酮75克，乙二醇丁醚75克，加熱至50℃攪拌，直至環(huán)氧樹(shù)脂成透明溶液，再加入0.01克二月桂酸二丁基錫，攪拌均勻，在50℃時(shí)，滴加熔融的甲苯二異氰酸酯35克，在50℃時(shí)滴加1.5小時(shí)，滴加完畢后，升溫至80℃，保溫2小時(shí)，然后冷卻至室溫出料，得到微黃色透明粘稠液體，即異氰酸酯改性的環(huán)氧樹(shù)脂。
其余涂層產(chǎn)品的制備工藝與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3500ml四口玻璃燒瓶，配有攪拌器、溫度計(jì)及回流冷凝管，燒瓶中加入616#環(huán)氧樹(shù)脂300克，0.02克辛酸亞錫，加熱攪拌均勻，升溫至50℃，然后滴加己二異氰酸酯15.0克，滴加時(shí)間2.0小時(shí)，這時(shí)保持50℃左右反應(yīng)溫度，滴加完畢后，升溫至80℃，保溫2.5小時(shí)，冷卻至室溫出料，得到微黃色透明粘稠液體，即異氰酸酯改性的環(huán)氧樹(shù)脂。
其余涂層產(chǎn)品的制備工藝與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
1.一種聚脲防腐蝕涂層，其特征在于，包括底層和至少一層面層，所述的底層為異氰酸酯改性的環(huán)氧樹(shù)脂，采用端氨基聚醚為固化劑，所述的面層為聚脲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚脲防腐蝕涂層，其特征在于，還包括至少一層表面層，該表面層為丙烯酸聚氨酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚脲防腐蝕涂層，其特征在于，所述的異氰酸酯改性的環(huán)氧樹(shù)脂采用以下組分及含量為原料制成異氰酸酯，環(huán)氧樹(shù)脂，溶劑，催化劑；所述的異氰酸酯含量按環(huán)氧樹(shù)脂羥基含量計(jì)算出理論用量的50～100％重量，所述的溶劑含量按環(huán)氧樹(shù)脂與異氰酸酯總量的0～100％重量，所述的催化劑含量按環(huán)氧樹(shù)脂與異氰酸酯總量的0～0.5％重量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚脲防腐蝕涂層，其特征在于，所述的異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、碳化二亞胺改性的4，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、2，4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、異拂爾酮二異氰酸酯中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚脲防腐蝕涂層，其特征在于，所述的環(huán)氧樹(shù)脂為縮水甘油醚型環(huán)氧樹(shù)脂，包括616、618、634、637、601牌號(hào)市售產(chǎn)品。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚脲防腐蝕涂層，其特征在于，所述的溶劑選自二甲苯、丁酮、甲基異丁基酮、乙二醇丁醚中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚脲防腐蝕涂層，其特征在于，所述的催化劑選自二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚脲防腐蝕涂層，其特征在于，所述的端氨基聚醚為三官能度的T系列和二官能度的D系列市售產(chǎn)品。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚脲防腐蝕涂層，其特征在于，所述的端氨基聚醚與改性環(huán)氧樹(shù)脂的使用比例為10～45∶100重量比。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚脲防腐蝕涂層，其特征在于，所述的聚脲選自市售產(chǎn)品，包括上海材料研究所生產(chǎn)的聚脲噴涂市售產(chǎn)品，或者煙臺(tái)華特聚氨酯有限公司生產(chǎn)的聚脲市售產(chǎn)品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚脲防腐蝕涂層，包括底層和至少一層面層，所述的底層為異氰酸酯改性的環(huán)氧樹(shù)脂，采用端氨基聚醚為固化劑，所述的面層為聚脲。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種混凝土表面的防腐蝕保護(hù)復(fù)合涂層，通過(guò)采用環(huán)氧樹(shù)脂底涂層，提高了聚脲涂層的附著力，改進(jìn)了防腐蝕性能。
文檔編號(hào)C09D5/08GK1955237SQ20051003108
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者姚中恒, 施杰, 朱榮道, 李偉海 申請(qǐng)人:上海材料研究所