CN103820013A - 重防腐喷涂聚脲涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重防腐喷涂聚脲涂料，由A、B双组分构成，其中A组分由60～80重量份异氰酸酯与20～40重量份多元醇组成；B组分由40～70重量份液态聚硫橡胶、20～50重量份液态胺扩链剂、0～10重量份颜填料以及0～10重量份助剂组成。本发明公开的涂料具有优异的涂层防腐性能，尤其是具有极好的耐有机溶剂腐蚀性能，特别适用于作为石油管道、化工储罐等装置的防腐防护材料。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种重防腐的喷涂用聚脲涂料及其制备方法，属于化学材料领域。
背景技术
在石油、化工、管道、海洋工程等防腐领域中，绝大多数设备、管道由于腐蚀介质的存在而发生腐蚀，腐蚀介质的浓度、温度随时变化，因此腐蚀非常严重。用各种防蚀材料做成覆盖层或衬里，可使金属设备与腐蚀介质完全隔离，防止设备的腐蚀与磨蚀，提高设备的耐蚀性、耐磨性、安全性和延长使用寿命。
重防腐材料是指可在恶劣的腐蚀环境中长期使用的防腐材料，其使用寿命一般在15年以上。传统的重防腐材料有环氧、聚氨酯、玻璃钢、橡胶、塑料等品种，在实际应用中取得了较好的效果，但仍存在防腐性能欠佳、污染环境、接缝易渗漏、施工复杂等诸多弊病。
近些年的研究发现，尽管喷涂聚脲涂料集优异的防腐性能，快速的施工性能，对环境无污染，喷涂施工涂膜整体无接缝等特点于一身，已在电厂、石油、化工储罐、钢结构防腐、污水处理池等领域得到了日益广泛的应用，但是通常使用的喷涂聚脲涂料耐有机溶剂腐蚀性能较差，限制了其在一些领域的应用。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明公开了一种重防腐的可以在现场喷涂成型的聚脲涂料，便于现场喷涂施工应用并且能够提供足够好的耐有机溶剂腐蚀性能，相应的，本发明还提供了一种制备所述聚脲涂料的制备方法。
为实现上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：
重防腐喷涂聚脲涂料，由A、B双组分构成，A组分由60～80重量份异氰酸酯与20～40重量份多元醇组成；B组分由40～70重量份液态聚硫橡胶、20～50重量份液态胺扩链剂、0～10重量份颜填料以及0～10重量份助剂组成。
在上述描述中，申请人对某些成分的用量使用了0-x(如10、20)等的限定，此种限定并非表示这些成分可以不用于本发明，而是这些成分的用量是可以根据其他成分用量的不同进行从小到大的调整的，其具体的用量多或者少是在生产时根据产品的性质、用途和技术指标的要求进行调整的，也就是说，其中的限定是不包含0值的。
相应的，本发明公开了所述重防腐喷涂聚脲涂料的制备方法，包括下述步骤：(1)A组分的制备方法：将多元醇加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热，真空脱水2～3小时，去掉真空，降温至60℃及以下加入异氰酸酯，加热至80～90℃反应3～4小时，降温搅拌均匀出料即为A组分；(2)B组分的制备方法：按重量份数依次加入液体聚硫橡胶、液态胺类扩链剂、颜填料和助剂到拉缸中，高速搅拌1～1.5小时，混合均匀出料即为B组分。
为了保证A组分的制备速度和性能，其中步骤(1)优选的搅拌加热温度为加热至110～120℃，真空脱水的真空度为-0.095Mpa。
申请人进行的实验证实，本发明的重防腐喷涂聚脲涂料具有极好的耐有机溶剂腐蚀性能，可直接喷涂于管道和储罐表面，一次喷涂至所需厚度，可大大延长石油管道和化工储罐等装置的使用寿命，降低维修费用，有效控制应用成本。
在本发明的进一步详述和具体实施中，本发明公开了所用的各种成分的优选类型，以便更好、更清楚的阐明本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不依靠这些细节信息而采用本发明技术领域其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。
在本发明中，所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，多次甲基多苯基多异氰酸酯等芳香族异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物；和／或选自环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等脂肪族异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物。
优选的，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，包括4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4，4，-二苯基甲烷二异氰酸酯，高2，4异构体含量的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物。
在本发明中，所述多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚四氢呋喃醚、聚己内酯多元醇、苯酐聚酯多元醇中的一种或一种以上的混合物；或者选自由前述中的一种或一种以上的化合物组成的共聚物中的一种或一种以上的混合物。优选的，所采用的多元醇羟值当量在500～2000之间。
在本发明中，所述的液态聚硫橡胶为分子量在1000-6000的、末端为-SH基的低聚物，优选采用阿克苏诺贝尔(AkzoNobel)公司THIOPLAST G22，THIOPLASTG44或二者的混合物。
在本发明中，所述液态胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺(如Ethacure-100)、二甲硫基甲苯二胺(如Etchacure-300)、N，N’-二烷基甲基二苯胺(如宜兴辉煌系列产品)、4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷(如WANALINK6200)、3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯基甲烷(如浙江常山化工系列产品)，脂肪族类扩链剂中的一种和／或一种以上的混合物，其中所述的脂肪族类扩链剂通常为脂肪族多元胺，例如脂肪族二仲胺Clearlmk1000系列、混合扩链剂Jefflink555系列等。
在本发明中，所述的颜填料选自碳酸钙、滑石粉、高岭土、炭黑、二氧化钛中的一种或一种以上的混合物。
在本发明中，所述助剂包括抗氧剂、紫外线吸收剂、分散剂和除水剂，这些助剂用于增进涂料不同方面特定的理化性能，所述的抗氧剂，例如抗氧剂1010、抗氧剂333等涂料领域常用的均可用于本发明；所述的紫外线吸收剂如UV-326、UV-327、UV-328、UV-320、Tinuvin326、Tinuvin213、Tinuvin101、B-97等；分散剂如BYK104S、BYK1138、等；除水剂如Ti、3A活化粉等。
在以上描述中，申请人对所用各种组分的种类和常见的商品名进行了列举，仅用于说明本发明可以如何快速有效的实现，并非限定仅可采用上述型号，本领域技术人员使用其他厂家或类别的材料只要起到了同样的作用和功能，依旧属于本发明的保护范围。
本发明的涂料，在使用时通常按照1∶1的体积比喷涂，这种用量比主要是为了在施工现场使用的方便(喷枪只需调整至一个刻度即可)，但是本领域技术人员可以理解，并非仅可采用此体积比，任何其它的比例都是可行的，具体的用量比可以根据现场需要由施工人员确定。
具体实施方式
在下述实施例中，申请人提供了具体的组成和制备方法用于说明本发明可以如何实现，所提供的具体实施仅用于说明如何实现，而非构成特别限定。本领域技术人员在理解掌握本发明实质的基础上，对其进行的替换、变更、更改依旧属于本发明的保护范围，本发明的保护涵盖于权利要求及其等同变换。
实施例1
所述A组分是由以下重量份数的原材料合成的半预聚物：二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-100(烟台万华)75份、聚四氢呋喃醚二醇PTMEG1000(德国巴斯夫)25份；
所述B组分是由以下重量份数的原材料制成：液态聚硫橡胶THIOPLAST G22(阿克苏诺贝尔)30份、液态聚硫橡胶THIOPLAST G44(阿克苏诺贝尔)30份、胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100(美国雅宝)26份、胺扩链剂4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷WANALINK6200(烟台万华)10份、炭黑MA100(日本三菱)2份、紫外线吸收剂B97(德国巴斯夫)2份。
本实例之重防腐喷涂聚脲涂料的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备方法：将25份聚四氢呋喃醚二醇PTMEG1000加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至110～120℃，真空度为-0.095MPa条件下脱水2小时，去掉真空，降温至60℃及以下加入75份二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATEMDI-100，加热至80～90℃反应3小时，降温搅拌均匀出料即为A组分。
B组分的制备方法：依次加入30份液态聚硫橡胶THIOPLAST G22、30份液态聚硫橡胶THIOPLAST G44、26份胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100、10份胺扩链剂4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷WANALINK6200、2份炭黑MA100、2份紫外线吸收剂B97到拉缸中，高速搅拌1小时，混合均匀出料即为B组分。
使用时，A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和FusionMP喷枪按1∶1(体积比)喷涂于石油管道和化工储罐装置表面，涂层性能测试结果见表1所述：
表1聚脲涂层耐有机溶剂性能
| 化学介质 | 涂层增重，％(浸泡30d，25℃) |
| 汽油 | 3.2 |
| 柴油 | 0.8 |
| 二甲苯 | 14.7 |
| 甲醇 | 12.5 |
实施例2
所述A组分是由以下重量份数的原材料合成的半预聚物：二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-100LL(烟台万华)80份、聚丙二醇醚DG-1000(天津大沽)20份；
所述B组分是由以下重量份数的原材料制成：液态聚硫橡胶THIOPLAST G22(阿克苏诺贝尔)25份、液态聚硫橡胶THIOPLAST G44(阿克苏诺贝尔)35份、胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100(美国雅宝)28份、胺扩链剂4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷WANALINK6200(烟台万华)8份、炭黑MA100(日本三菱)2份、紫外线吸收剂B97(德国巴斯夫)2份。
本实例之重防腐喷涂聚脲涂料的制备方法，包括以下步骤：
A组分的制备方法：将20份聚丙二醇醚DG-1000加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至110～120℃，真空度为-0.095MPa条件下脱水2小时，去掉真空，降温至60℃及以下加入80份二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-100，加热至80～90℃反应3小时，降温搅拌均匀出料即为A组分。
B组分的制备方法：依次加入25份液态聚硫橡胶THIOPLAST G22、35份液态聚硫橡胶THIOPLAST G44、28份胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100、8份胺扩链剂4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷WANALINK6200、2份炭黑MA100、2份紫外线吸收剂B97到拉缸中，高速搅拌1小时，混合均匀出料即为B组分。
使用时，A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和FusionMP喷枪按1∶1(体积比)喷涂于石油管道和化工储罐装置表面，涂层性能测试结果见表2所述：
表2聚脲涂层耐有机溶剂性能
| 化学介质 | 涂层增重，％(浸泡30d，25℃) |
| 汽油 | 5.7 |
| 柴油 | 1.3 |
| 二甲苯 | 19.2 |
| 甲醇 | 16.8 |
对比实施例1
A组分由以下重量份数的原材料合成的半预聚物：二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-50(烟台万华)60份、聚丙二醇醚DG-2000(天津大沽)40份；
B组分由以下重量份数的原材料制成：端氨基聚醚JEFFAMINE T-5000(美国亨斯曼公司)10份、端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000(美国亨斯曼公司)50份、胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100(美国雅宝)26份、胺扩链剂4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷WANALINK6200(烟台万华)10份、炭黑MA100(日本三菱)2份、紫外线吸收剂B97(德国巴斯夫)2份。
A组分的制备方法：将40份聚丙二醇醚DG-2000加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热至110～120℃，真空度为-0.095MPa条件下脱水2小时，去掉真空，降温至60℃及以下加入60份二苯基甲烷二异氰酸酯WANNATE MDI-50，加热至80～90℃反应3小时，降温搅拌均匀出料即为A组分。
B组分的制备方法：依次加入10份端氨基聚醚JEFFAMINE T-5000、50份端氨基聚醚JEFFAMINE D-2000、26份胺扩链剂二乙基甲苯二胺Ethacure-100、10份胺扩链剂4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷WANALINK6200、2份炭黑MA100、2份紫外线吸收剂B97到拉缸中，高速搅拌1小时，混合均匀出料即为B组分。
使用时，A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和FusionMP喷枪按1∶1(体积比)喷涂于石油管道和化工储罐装置表面，涂层性能测试结果见表3所述：
表3聚脲涂层耐有机溶剂性能
| 化学介质 | 涂层增重，％(浸泡30d，25℃) |
| 汽油 | 75.5 |
| 柴油 | 20.4 |
| 二甲苯 | 150.2 |
| 甲醇 | 93.7 |
由上述实验数据可以看出，本发明的涂料通过加入液态聚硫橡胶，使产品具有极好的耐有机溶剂腐蚀性能，并可现场喷涂施工应用，显示本发明的涂料通过在所述的组成下各项性能均良好，满足应用需求。
同时需要说明的是，在实施例1、2的A、B组分用量比上加大A、B组分的用量都是可行的，因此本发明的A、B组分体积比可根据需要变动，而非限制为1∶1。申请人在研究实验中确定的合适的用量体积比是(1-3)∶(2-5)。
Claims (10)
1.重防腐喷涂聚脲涂料，其特征在于由A、B双组分构成，其中A组分由60～80重量份异氰酸酯与20～40重量份多元醇组成；B组分由40～70重量份液态聚硫橡胶、20～50重量份液态胺扩链剂、0～10重量份颜填料以及0～10重量份助剂组成。
2.根据权利要求1所述的重防腐喷涂聚脲涂料，其特征在于，所述异氰酸酯选自芳香族异氰酸酯和／或脂肪族异氰酸酯。
3.根据权利要求1所述的重防腐喷涂聚脲涂料，其特征在于，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯选自4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，高2，4异构体含量的4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的重防腐喷涂聚脲涂料，其特征在于，所述多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚四氢呋喃醚、聚己内酯多元醇、苯酐聚酯多元醇中的一种或一种以上的混合物；或者选自由前述中的一种或一种以上的化合物组成的共聚物中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求4所述的重防腐喷涂聚脲涂料，其特征在于，所述的多元醇羟值当量在500～2000之间。
6.根据权利要求1所述的重防腐喷涂聚脲涂料，其特征在于，所述液态胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、N，N’-二烷基甲基二苯胺、4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷、3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯基甲烷，脂肪族类扩链剂中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的重防腐喷涂聚脲涂料，其特征在于，所述颜填料选自碳酸钙、滑石粉、高岭土、炭黑、二氧化钛中的一种或一种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的重防腐喷涂聚脲涂料，其特征在于，所述助剂包括抗氧剂、紫外线吸收剂、分散剂、除水剂中的一种或多种。
9.一种重防腐喷涂聚脲涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)所述A组分的制备方法：将多元醇加入到有氮气保护的反应釜中，在搅拌下加热，真空脱水2～3小时，去掉真空，降温至60℃及以下加入异氰酸酯，加热至80～90℃反应3～4小时，降温搅拌均匀出料即为A组分；(2)所述B组分的制备方法：按重量份数依次加入液态聚硫橡胶、液态胺类扩链剂、颜填料和助剂到拉缸中，高速搅拌1～1.5小时，混合均匀出料即为B组分。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，搅拌加热温度为加热至110～120℃，真空脱水的真空度为-0.095MPa。
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