專利名稱：一種專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料及其制備方法、使用方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種專用于水エ建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，屬于建筑材料領域。
背景技術：
面對洪澇災害等突發(fā)險時情確保水エ建筑的安全可靠運行是非常重要的，水エ泄水建筑是水利樞紐的重要組成部分，確保其正常運行、泄洪消能對于整個工程的安全是至關重要的。沖蝕磨損、空蝕破壞是水エ泄水建筑(如溢洪道、泄洪洞、泄洪道、溢流壩、泄水孔)運行中最常見的工程問題，尤其隨著水利工程規(guī)模的不斷増大，泄水建筑物過流速度 普遍超過35m/s,有的高達50 60m/s的超高流速,沖磨蝕與空蝕問題更加突出，這一直是水利工程中密切關注、有待妥善解決的ー個技術難題。在本領域雖然在水力學、材料力學等方面進行了大量的研究，提出了諸如摻氣減蝕、采用高強抗沖磨混凝土等工程措施，起到了一定的減蝕抗蝕效果，但都沒有能夠從根本上解決這個問題，目前工程中沖蝕磨損、空蝕破壞仍很嚴重，只能定期進行修補，然后再破壞再修補，這不僅影響泄水建筑物的正常運行調(diào)度，反復修補需要很大的投入，而且破壞還可能進ー步加劇，形成惡性循環(huán)，甚至影響到整個水利樞紐的安全。隨著水利水電建設的發(fā)展，高水頭、大流量的水利工程日益增多，工程規(guī)模的擴大，不僅帶來了一些新的技術問題，也使原本尚未得到妥善解決的難題更加突出。因此，水エ建筑目前存在的抗?jié)B、抗沖磨、抗空蝕等防護問題，已成為水エ建筑施工中不可忽視的部分，并受到業(yè)內(nèi)人人士的普遍關注。如何有效解決水エ建筑抗?jié)B、防腐、抗沖磨、抗空蝕等防護問題，提高水エ建筑長效防護效果，延長水エ建筑的耐久性，保證水エ建筑的安全，一直是國內(nèi)外水エ建筑領域研究的重要課題，亟待解決。已有的方案，如傳統(tǒng)的環(huán)氧砂漿、無機砂漿等材料都存在著以下缺點①硬度有余韌性不足，在泄洪時產(chǎn)生的空蝕作用和沖擊作用下極易磨損、掉落，壽命很短，幾乎每次續(xù)期來臨前都要全面維修，導致修補及保養(yǎng)費用増加；②難以在垂直面或頂面施工體系含有機溶劑，對人體有害且污染環(huán)境必須采用多道施工，施工周期長，效率低。

發(fā)明內(nèi)容
針對已有技術的缺陷，本發(fā)明提供一種專用于水エ建筑噴涂聚脲彈性涂料，該涂料固化后表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，例如高硬度、高強度、高伸長率、防水、防腐和耐磨性、耐溶劑性等。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明是通過下述技術方案實現(xiàn)的一種專用于水エ建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，為現(xiàn)場噴涂成型的A組分和B組分構(gòu)成的雙組分彈性涂料，其中A組分是由多異氰酸酯與聚醚多元醇反應而得的半預聚物和聚合MDI、異氰酸酯預聚體組成出組分由端氨基聚醚、液態(tài)胺擴鏈劑、顏填料以及助劑組成，其中各組分重量份數(shù)如下A組分是由20 40重量份多異氰酸酯與25 40重量份聚醚多元醇反應而得的半預聚物和O 10份的聚合MDI、20 40份的異氰酸酯預聚體組成；B組分包括35 65重量份端氨基聚醚、25 40重量份液態(tài)胺擴鏈劑、O 20重量份顏料以及O 8重量份助劑組成。在本發(fā)明中，所述的多異氰酸酯選自甲苯ニ異氰酸酯，ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯，多 次甲基多苯基多異氰酸酯的芳香族多異氰酸酷；或選自環(huán)己烷ニ異氰酸酯、六亞甲基ニ異氰酸酷、異佛爾酮ニ異氰酸酯的脂肪族多異氰酸酷；或其混合物。優(yōu)選的是ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯，所述ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯選自4，4’-ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯，碳化ニ亞胺-脲酮亞胺改性的4，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酷，高2，4異構(gòu)體含量的4，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯中的ー種和/或ー種以上的混合物。在本發(fā)明中，所述的聚醚多元醇選自聚こニ醇醚、聚丙ニ醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚中的ー種和/或ー種以上的混合物，優(yōu)選的，所述聚醚多元醇的官能度為2 4，羥值當量至少為500，更優(yōu)選1000 3000之間。在本發(fā)明中，聚合MDI，如本領域技術人員所知，又稱粗MDI或者聚氨酯黑料，是生產(chǎn)聚氨酯發(fā)泡保溫材料、地坪材料、各種膠粘劑以及其他聚氨酯制品的主要原材料，在本發(fā)明中，所述的聚合MDI選自煙臺萬華公司的PM-200、亨斯曼公司的Suprasec 5005、巴斯夫公司的Lupranate M20S中的一種和/或一種以上的混合物。在本發(fā)明中，所述的異氰酸酯預聚體選自拜耳公司的Modur 1453、亨斯曼公司的Suprasec 9009、煙臺萬華公司的Wannate 8312中的一種和/或一種以上的混合物。在本發(fā)明中，所述胺類擴鏈劑選自ニこ基甲苯ニ胺、ニ甲硫基甲苯ニ胺、N，N’ - ニ燒基甲基ニ苯胺、4,4’ - ニ氨基ニ苯基甲燒、3, 3’ - ニ氯-4,4’- ニ氨基ニ苯基甲燒，脂肪族類擴鏈劑中的ー種和/或ー種以上的混合物。在本發(fā)明中，B組分所用的顏填料是ー種根據(jù)需要選擇加入的成分，所述顏填料選自碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉、高嶺土、沸石、硅藻土、珍珠巖、蛭石、氣相ニ氧化硅、炭黑、鈦白粉、酞青藍、大紅粉等，顏填料的用量可以在所述范圍內(nèi)根據(jù)實際使用進行合理調(diào)整。進ー步的，在本發(fā)明的涂料中，所述B組分還可包括助劑以改善涂料的多種性能，例如B組分中，根據(jù)需要可加入抗氧劑、紫外光吸收劑、流動改進劑等助劑，例如抗氧劑Irganox 1010 和 1076 (CIBAGEIGY 公司)，Yoshinox BHT、BB、GSY_930 等(Y0SHIT0M SEIYAKU公司)，紫外光吸收劑TinuvinP327、328、B97 (CIBAGEIGY公司)等，優(yōu)選的，該類助劑的用量為B組分總量的O. 2 2重量份。進ー步的，本發(fā)明公開了所述專用于水エ建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料的制備方法，包括A組分的制備方法將多異氰酸酯與聚醚多元醇反應是將聚醚多元醇和稀釋劑加入有氮氣保護的反應釜中，在攪拌下加熱至100 120°C，恒溫抽真空至釜內(nèi)壓力-O. 095MPa以上脫水3小時，關真空降溫至50 60°C加入相應量的多異氰酸酷，加熱至70 90°C反應3小時，游離的異氰酸酯基含量在10% 20%之間時，降溫至40 60°C，カロ入相應的預聚體攪拌均勻后出料而得。B組分的制備方法先把端胺基聚醚加入到反應釜中，然后攪拌下加入分散助劑慢速攪拌下待助劑分散均勻后，加入胺擴鏈劑，顔料后高速攪拌O. 5 I小時后，加入其他助劑等混合均勻，用200目篩網(wǎng)過濾后出料。進ー步的，本發(fā)明公開了所述專用于水エ建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料的使用方法，將兩組分按照體積比I : I的比例進行噴涂施工，采用的設備為噴涂主機和噴槍進行施工，施工時噴涂設備可使用美國Graco公司的H-XP3主機或E-XP2主機和Fusion MP或Fusion AP噴槍等。本發(fā)明的專用于水エ建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，兼顧了體系的粘度、比例和力學性能等綜合因素，主要體現(xiàn)在以下三個方面第一噴涂聚脲弾性體要求體系的粘度應盡量低，而體系中引入顏填料會導致粘度 増加，若處理不當會導致混合不均；第二噴涂聚脲弾性體設定兩組份的比例為I : 1，而引入顏填料后可能會導致調(diào)整比例為I : I變得比較困難，使配方設計難度加大；第三顏填料的加入在一定程度上對材料的噴涂エ藝有不利影響，因此本發(fā)明的專用于水エ建筑噴涂聚脲彈性涂料充分考慮到混合性、噴涂エ藝和力學性能的綜合平衡，從而確定了上述最佳組成，達到了下述幾個技術效果添加量小而對涂料硬度提高有顯著影響與原料的混溶性好；對基料的粘度影響小、可操作性好；無毒或毒性?。辉隗w系中后貯存穩(wěn)定性好，具有較好的實用性和經(jīng)濟性。本發(fā)明的專用于水エ建筑防護的噴涂聚脲弾性涂料應用最大的領域之一是大壩的壩面和泄洪洞、泄洪道的保護有效地解決了傳統(tǒng)材料所導致的難題，具有壽命長、無污染、不流掛、施工快等特點，噴涂成型的聚脲弾性體柔韌性好，伸長率高達300%，可以將底材上的毛細裂紋連接在一起，防滲漏效果極佳。本發(fā)明的專用于水エ建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料?？捎米鞔笮退ńㄖ膲蚊娣雷o材料及大壩泄洪洞和泄洪道的防護材料，以替代傳統(tǒng)的環(huán)氧砂漿涂料。申請人:進行了大量的試驗測試，證實本發(fā)明專用于水エ建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料具有下述顯著的性能優(yōu)勢—、固化速度快，一般在低于10 20秒的時間內(nèi)迅速固化,層間施工間隔只需幾分鐘，如施工600m2/2. Omm厚的涂層，僅需4小時即可完成施工，I 2小時即可投入使用。ニ、100%固含量，只要正確使用，無論是施工期間，還是材料投入使用后，涂層均不產(chǎn)生有害物質(zhì)和刺激性氣味。三、固化后表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合性能，例如高抗?jié)B性、高強度、高伸長率、耐磨性、耐溶劑性、耐高溫、耐老化等。
具體實施例方式結(jié)合具體的實施例可以更好的理解本發(fā)明的發(fā)明精神，在以下實施中，提供了本發(fā)明若干優(yōu)選的實施方式和材料組成，然而本發(fā)明并不僅限于采用下述方式實施，本領域技術人員在理解本發(fā)明發(fā)明實質(zhì)的基礎上對本發(fā)明所進行的變更、替換、改進等依舊屬于本發(fā)明的保護范圍。
在下述實施例中，各原料均可從市場采購，例如MDI-MI 4，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯(德國BASF公司制造)T-5000、D-2000端氨基聚醚(德國BASF公司制造)DETDA ニこ基甲苯ニ胺(美國Albemarle公司制造)MDI-1004，4’ - ニ苯基甲烷ニ異氰酸酯(煙臺合成革廠制造)Lupranate M20S 聚合 MDI (德國 BASF 公司制造)Suprasec 5005聚合MDI (美國亨斯曼公司制造) Modur 1453異氰酸酯預聚體(德國拜耳公司制造)、 Suprasec 9009異氰酸酯預聚體(美國亨斯曼公司制造)實施例I將當量為1000的聚醚ニ元醇30重量份加入充氮的反應爸中，加溫至(105 115)で，恒溫抽真空至釜內(nèi)壓カ-O. 095MPa以上脫水3小時，關真空降溫至(50 60)で加入MDI-MI 25重量份、加熱至(70 90)で反應3小時，降溫至(50 60)で加入LupranateM20S 10重量份，Modur 1453 35重量份，攪拌均勻出料即為A組分。B組分是由7重量份T-5000.33重量份D-2000、22重量份DETDA、18重量份DMTDA、15重量份滑石粉和5重量份碳酸鈣在反應釜中攪拌混合均勻制成。使用時，A、B組分通過美國Graco公司的H-XP3主機和Fusion MP噴槍按I : 1(體積比)噴涂形成聚脲弾性體。適合于大壩的泄洪洞和泄洪道防護工程。該聚脲弾性體的主要物理性能如下表I所述表I聚脲弾性體的主要物理性能
權(quán)利要求
1.一種專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，為現(xiàn)場噴涂成型的A組分和B組分構(gòu)成的雙組分彈性涂料，其特征在于所述A組分是由多異氰酸酯與聚醚多元醇反應而得的半預聚物和聚合MDI、異氰酸酯預聚體組成；所述B組分由端氨基聚醚、液態(tài)胺擴鏈劑、顏料以及助劑組成，其中各組分重量份數(shù)如下 A組分是由20 40重量份多異氰酸酯與25 40重量份聚醚多元醇反應而得的半預聚物和0 10份的聚合MDI、20 40份的異氰酸酯預聚體組成； B組分包括35 65重量份端氨基聚醚、25 40重量份液態(tài)胺擴鏈劑、0 20重量份顏料以及0 8重量份助劑組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，其特征在于所述 的多異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯，二苯基甲烷二異氰酸酯，多次甲基多苯基多異氰酸酯的芳香族多異氰酸酯；或選自環(huán)己烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯的脂肪族多異氰酸酯；或其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，其特征在于所述的多異氰酸酯為二苯基甲烷二異氰酸酯，所述二苯基甲烷二異氰酸酯選自4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯，碳化二亞胺-脲酮亞胺改性的4，4’- 二苯基甲烷二異氰酸酯，高2，4異構(gòu)體含量的4，4’ - 二苯基甲烷二異氰酸酯中的一種和/或一種以上的混合物。
4.據(jù)權(quán)利要求I所述的專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，其特征在于所述的聚醚多元醇選自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚中的一種和/或一種以上的混合物，其中官能度為2 4，羥值當量至少為500。
5.據(jù)權(quán)利要求4所述的專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，其特征在于所述聚醚多元醇羥值當量在1000 3000之間。
6.據(jù)權(quán)利要求I所述的專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，其特征在于所述胺類擴鏈劑選自二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、N，N’ - 二烷基甲基二苯胺、4，4’ - 二氨基二苯基甲烷、3，3’ - 二氯-4，4’ - 二氨基二苯基甲烷，脂肪族類擴鏈劑中的一種和/或一種以上的混合物。
7.據(jù)權(quán)利要求I所述的專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，其特征在于所述顏填料選自碳酸鈣、滑石粉，高嶺土、有機膨潤土、氣相二氧化硅、二氧化鈦中的一種和/或一種以上的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，其特征在于所述助劑包括抗氧劑、紫外線吸收劑、流動改進劑和/或增強材料。
9.權(quán)利要求I所述的專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料的制備方法，其特征在于 所述A組分的制備方法將聚醚多元醇和稀釋劑加入有氮氣保護的反應釜中，在攪拌下加熱至100 120°C，恒溫抽真空至釜內(nèi)壓力-0. 095MPa以上脫水3小時，關真空降溫至50 60°C加入相應量的多異氰酸酯，加熱至70 90°C反應3小時，游離的異氰酸酯基含量在10% 20%之間時，降溫至40 60°C，加入相應的預聚體攪拌均勻后出料而得； 所述B組分的制備方法先把端胺基聚醚加入到反應釜中，然后攪拌下加入助劑慢速攪拌下待助劑分散均勻后，加入胺擴鏈劑，顏填料后高速攪拌0. 5 I小時后，加入其他助劑助劑等混合均勻，用200目篩網(wǎng)過濾后出料。
10.權(quán)利要求I所述的專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料的使用方法，其特征在于將兩組分按照體積比I : I的比例進行噴涂施工，采用主機和/或噴槍進行噴涂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，為現(xiàn)場噴涂成型的A組分和B組分構(gòu)成的雙組分彈性涂料，其中A組分是由30～60重量份多異氰酸酯與30～50重量份聚醚多元醇反應而得的半預聚物和0～10份的稀釋劑組成；B組分由35～65重量份端氨基聚醚、25～40重量份液態(tài)胺擴鏈劑、0～20重量份顏料以及0～8重量份助劑組成。本發(fā)明的專用于水工建筑防護的噴涂聚脲彈性涂料，雙組分通過噴涂設備，經(jīng)快速混合后噴至基層表面，快速反應固結(jié)成為富有彈性、堅韌的涂層。該涂層具有高抗?jié)B性、高強度、高伸長率、防水、防腐和耐磨性、耐溶劑等功能的涂層。
文檔編號C09D175/02GK102702946SQ201210002230
公開日2012年10月3日 申請日期2012年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月5日
發(fā)明者劉子康, 李紅英 申請人:北京東方雨虹防水技術股份有限公司