CN1831067A - 一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料和它的制造工艺 - Google Patents

Abstract

一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料和它的制造工艺，属化工防腐技术领域。其特点是采用MDI多异氰酸酯和聚醚多元醇合成的高粘度的半预聚体和高含量MDI多异氰酸酯、阻燃剂组成A组分和端氨基聚醚、多胺类扩链剂、助剂、阻燃剂、色料等组成R组分，将其喷涂在钢材表面，形成具有优异力学性能、阻燃、耐酸碱腐蚀、使用寿命长的聚脲弹性涂料。克服了常规防腐材料的缺点，可广泛应用于石化、无机化工等行业的钢制设备和钢结构支架的防腐，亦可应用于海洋中船舶内仓、外壳、甲板等的防腐和防滑等领域，是一个很有实用价值的发明。

Description

一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料和它的制造工艺

技术领城：属化工防腐技术领域，确切地说是一种阻燃型防腐涂料。

背景技术：化工行业由于在生产过程中使用大量具有腐蚀性和易燃性的原料，其所使用的设备、管道、厂房、钢结构，根据耐稀酸、稀碱、盐、油品腐蚀性能及阻燃性能的要求，要选择合适的材料和防腐工艺。目前，行业中选择的防腐材料主要为设备内橡胶衬里、设备外用油漆防腐，或者选用由特种非金属防腐材料制作的防护件，这些均存在各种问题，主要为：如使用设备内衬橡胶，因橡胶采用拼接，就存在二次硫化，且工艺复杂，虽耐腐蚀性强，但通用性差，橡胶板间有拼接缝，也易渗漏，橡胶板与金属设备的结合为粘接结合，强度有限；如使用油漆防腐也存在：漆膜薄，一般为20～50μm(干膜)，抗渗透性差；耐酸、碱、盐腐蚀保护周期短，每年需要油漆重新防腐处理一次，费时又费财；如使用特种非金属防腐材料，虽防腐性能好但制作工艺复杂，维修困难，且使用成本高，同时以上采用的防腐材料均存在腐蚀介质局限性大的缺陷。

发明内容：本发明提供一种喷涂工艺简单，传热效果好，没有接缝，也不会渗漏，结合力强，防腐周期长的一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料和它的制造工艺。

本发明采取的技术方案：采用由MDI多异氰酸酯和聚醚多元醇合成的半预聚体和高含量MDI多异氰酸酯、阻燃剂构成为A组分和由端氨基聚醚、多胺类扩链剂、助剂、阻燃剂、色料构成为R组分；

其重量比为：

A组分：由50～80份混合芳香族多异氰酸酯和20～50份低官能度聚醚多元醇、降粘剂、阻燃剂组成；

R组分：由35～65份端氨基聚醚，20～55份胺类扩链剂，10～20份阻燃剂，5～15份助剂、抗氧剂、流平剂、颜料、填料构成的添加剂；并用环氧树脂氨类固化剂组成的双组分室温固化涂料，作防腐底漆；由丙烯酸树脂、脂肪族异氰酸酯固化剂双组分室温固化保色涂料为面漆。

芳香族多异氰酸酯是由2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，多元甲基多苯基异氰酸酯，碳化二亚胺改性的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，对四甲基苯亚甲基二异氰酸酯可取其中混合用，其官能度控制为1.8～2.2。

聚醚多元醇为端羟基聚醚，采用聚氧化丙烯醚多元醇(PPG-系列)，聚四氢呋喃多元醇(PTHF-系列)，聚ε-己内酯多元醇，聚丁二烯多元醇及仲羟基多元醇化合物，选取其中混合使用，羟基当量在500～1000之间，其官能度在1.8～2.5之间。

助剂为降粘剂，选用邻苯二甲酸二丁酯、碳酸丙烯酯、碳酸丙乙酯。

阻燃剂为液态有机磷，选用DMMP，多聚磷酸胺。

端氨基聚醚为伯仲氨基封端的聚环氧烷烃化合物，选用牌号为：

T-3000、T-5000、D2000、T-403。

胺类扩链剂为液态芳香族二胺扩链剂，选用二乙基甲苯二胺(DETDA)、二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)、2，4-二氨基-3，5-二甲硫基氯苯、N，N-二烷基甲基二胺(Unilink 4200)、3，3-二乙基-4，4-二氨基二苯甲烷、4，4-二氨基二苯基甲烷。

阻燃剂为有机磷系固体和液体阻燃剂，选用赤磷、磷酸三(2-氯乙)酯(TCEP)磷酸三(2-氯异丙)酯(TCPP)、甲基磷酸二甲酯(PMMP)、多聚磷酸胺。

助剂为抗氧化剂、光吸收剂、流平剂。

聚脲弹性体涂层特点为：

A、R两组分中，异氰酸酯基与异氰酸酯反应性基团的比例为0.95～1.20；体积比为1∶1；通过喷涂加工、产生聚脲弹性体。

制造工艺分别是：

A组分的制造工艺：

(1)将聚醚多元醇高温真空脱水冷却后加入计量槽内；

(2)将计量的混合芳香族异氰酸酯加入反应釜内，釜内充氮气保护，反应釜加热60～80℃，在低速搅拌状态下滴加计量槽内的聚醚多元醇，反应温度60～70℃，滴加时间1～3小时；

(3)滴加完毕，反应温度65～80℃，保温2.5～5小时，取样测游离异氰酸酯(-NCO)含量为10～15％，后冷却低于60℃后放料；

(4)外加多异氰酸酯、阻燃剂、降粘助剂，使游离异氰酸酯基(-NCO)含量在13～22％，粘度符合25℃粘度为400～1500CPS，制得A组分半预聚体，装桶充氮包装；

R组分的制造工：

(1)将端氨基聚醚、颜料分散剂、颜料、填料、光计量混合在砂磨机内磨细组成色浆料；

(2)将多胺扩链剂、端氨基聚醚、阻燃剂、抗氧剂、流平剂、颜料、填料，计量后倾倒入配料缸内搅拌30分钟后测胺值为12～21％，25℃粘度小于800CPS后装桶，充氮包装。

涂层的制造工艺：

A，R两组份通过输送泵在高压喷枪作用下，以1∶1的体积比，在65-75℃的温度条件下，在枪式混合室内撞击混合瞬间雾化喷涂到制作表面，形成聚脲防腐涂层；

其中

(1)A、R两组分中，异氰酸酯基与异氰酸酯反应性基团的比例为0.95～1.20；

(2)A、R两组分所述成分的体积比为1∶1；

(3)A、R两组分通过喷涂加工、产生聚脲弹性体。

实施本发明后的积极效果是：

1)涂层材料由于引入特殊反应基团，起重防腐性能优秀且耐防腐种类广，适用性强，防腐周期长；

2)涂料自身有良好的水润滑性能，不会增加化学反应流动阻力，不易粘附流体；

3)涂层厚度比涂料厚1.0～2.0mm/20～50μm，抗渗透能力强，密封性能好；

4)涂层材料强度好，具有适合的钢性和弹性，日常抗冲击、碰撞、刮伤能力强；

5)与钢材的结合力强(中间无粘接剂)；

6)施工直接喷涂，方便、效率高，意外损坏还可修补；

7)涂层厚度比橡胶板薄，一般设备内施工1.5～2mm，传热效果比橡胶板佳，且抗温变性能抗高、低温性能佳；

8)反应体系中加入阻燃剂后，涂层具有阻燃性能；

9)聚脲涂层采用底涂、中涂、面涂的施工方案能有效保护涂层色泽。

附图说明：

图1：阻燃型聚脲防腐涂料A组分制造工艺流程图

图2：阻燃型聚脲防腐涂料R组分制造工艺流程图

图3：喷涂工艺流程图

具体实施方式：

喷涂工艺：

1、底涂

配料：环氧树脂∶胺基固化剂∶稀释剂＝100∶23∶15

混合：配料缸内搅拌混合20分钟

施工：有气喷枪W-71或WF-71型，气源0.3～0.4Mpa；或滚筒滚涂

喷涂厚度：10～20μm(干膜)

干燥复涂时间：4～6小时

2、聚脲弹性体喷涂

配料：A组分(V)∶R组分(V)＝1∶1

输送供料：气压泵供料，压力：0.8～1.0Mpa

增压：液压缸增压，压力1.6～2.0Mpa

混合：高压枪式混合室瞬间接触混合

A、R组分和料温控制65±2℃

气压输送：0.8～1.0Mpa

喷涂层厚度：1.0～3.0mm

凝胶时间：2～10秒

允许面层复涂时间：2～4小时

使用成套喷涂机：Gusmer H20/35主机和GX-8枪

3、面层

配料：丙烯酸树脂漆∶脂肪族异氢酸酯＝100∶11～12

混合：配料缸内搅拌混合10分钟

施工：有气喷枪W-71、气源压力：0.3～0.4Mpa

喷涂层厚度：20～40μm(干膜)

表干时间：2小时

实施例：

例1

1、A组分：

1.1聚体

N220        120份

N210        20份

MDI-100     100份

工艺：将MDI-100 100份加入充氮的反应釜中加温至60℃，向釜中滴加当量为500～1000经高温真空脱水的混合聚醚多元醇140份，时间20～40分钟，滴加完毕后在60～85℃保温3.5小时，可获得-NCO％在10.5～11.5％的半预聚体。

1.2预聚体

准预聚体     100份

液化改性MDI  30份

MDI-100      20份

碳酸丙烯酯   20份

阻燃剂DMMP   5份

工艺：将上述原料精确计量后放入配料缸内，高速搅拌分散30分钟后备用，温度控制在40～60℃，测-NCO％为15.94％

2、R组分：

E-100            22份

D-2000           50份

色浆             4份

催化剂           1.0份

助剂             1.0份

赤磷阻燃剂       7份

工艺：将上述原料精确计量后放入配料缸内，经高速搅拌分散30分钟后测游离胺值为15％。

3、聚脲弹性体的主要物理性能

项目	测试值
		凝胶时间	2～6秒
拉伸强度	大于等于8.5Mpa
		断裂伸长率	250％
撕裂强度	45KN/mm2
		硬度邵A	85±2
氧指数	28

例2

1、A组分：

1.1准预聚体

N210     100份

MDI-100  100份

工艺：将MDI-100 100份加入充氮的反应釜中加温至60℃，向釜中滴加当量为500～1000经高温真空脱水的混合聚醚多元醇100份，时间20～40分钟，滴加完毕后在60～85℃保温3.5小时，可获得-NCO％为12.3％的准预聚体。

1.2预聚体

准预聚体     100份

液化改性MDI  50份

碳酸丙烯酯   6份

工艺：将上述原料精确计量后放入配料缸内，高速搅拌分散30分钟后备用，温度控制在40～60℃，测-NCO％为17.4％

2、R组分：

E-100                       21份

D-2000                      48份

HT-4200                     15份

颜料粉                      1.5份

催化剂                      1.0份

助剂                        1.0份

DMMP                        14份

工艺：将上述原料精确计量后放入配料缸内，经高速搅拌分散30分钟后取样测游离胺值为16.11％。

3、聚脲弹性体的主要物理性能

项目	测试值
		凝胶时间	1～5秒
拉伸强度	大于等于1gMPa
		断裂伸长率	大于等于150％
撕裂强度	70KN/mm
		硬度邵D	50±2
氧指数	28

Claims (10)

1、一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料，包含可形成聚脲弹性体涂层，底漆，面漆，其特征是：

(1)形成的聚脲弹性体涂层是：由MDI多异氰酸酯和聚醚多元醇合成的半预聚体和高含量MDI多异氰酸酯、阻燃剂构成为A组分和由端氨基聚醚、多胺类扩链剂、助剂、阻燃剂、色料构成为R组分；

其重量比为：

A组分：由50～80份混合芳香族多异氰酸酯和20～50份低官能度聚醚多元醇、降粘剂、阻燃剂，

R组分：由35～65份端氨基聚醚，20～55份胺类扩链剂，10～20份阻燃剂，5～15份助剂、抗氧剂、流平剂、颜料、填料构成的添加剂；

(2)底漆：环氧树脂固化剂组成的双组分室温固化，防腐底漆；

(3)面漆：由丙烯酸树脂、异氰酸酯改性的双组分室温固化保色涂料。

2.根据权利要求书1所述的一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料，其特征是：所述的芳香族多异氰酸酯是由2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，多元甲基多苯基异氰酸酯，碳化二胺改性的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，对四甲基苯亚甲基二异氰酸酯可取其中混合使用，其官能度控制为1.8～2.2。

3、根据权利要求书1所述的一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料，其特征是：所述的聚醚多元醇为端羟基聚醚，采用聚氧化丙烯醚多元醇，聚四氢呋喃多元醇，聚ε-己内酯多元醇，聚丁二烯多元醇及仲羟基多元醇化合物，选取其中混合使用，羟基当量在500～1000之间，其官能度在1.8～2.5之间。

4.根据权利要求书1所述的一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料，其特征是：所述的助剂为降粘剂，选用邻苯二甲酸二丁酯、碳酸丙烯酯、碳酸丙乙酯。

5.根据权利要求书1所述的一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料，其特征是：所述的阻燃剂为液态有机磷，选用DMMP。

6.根据权利要求书1所述的一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料，其特征是：所述的端氨基聚醚为伯仲氨基封端的聚环氧烷烃化合物，选用牌号为：T-3000、T-5000、D2000、T-403。

7.根据权利要求书1所述的一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料，其特征是：所述的胺类扩链剂为液态芳香族二胺扩链剂，选用二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、2，4-二氨基-3，5-二甲硫基氯苯、N，N-二烷基甲基二胺、3，3-二乙基-4，4-二氨基二苯甲烷、4，4-二氨基二苯基甲烷。

8.根据权利要求书1所述的一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料，其特征是：所述的阻燃剂为有机磷系固体和液体阻燃剂，选用赤磷、磷酸三(2-氯乙)酯、磷酸三(2-氯异丙)酯、甲基磷酸二甲酯(PMMP)、多聚磷酸胺。

9.根据权利要求书1所述的一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料，其特征是：所述的助剂为抗氧化剂、光吸收剂、流平剂。

10、一种用于化工钢结构的阻燃型聚脲防腐涂料的制造工艺，其特征是：

A组分的制造工艺：

(1)将聚醚多元醇高温真空脱水冷却后加入计量槽内；

(2)将计量的混合芳香族异氰酸酯加入反应釜内，釜内充氮气保护，反应釜加热60～80℃，在低速搅拌状态下滴加计量槽内的聚醚多元醇，反应温度60～70℃，滴加时间1～3小时；

(3)滴加完毕，反应温度65～80℃，保温2.5～5小时，取样测游离异氰酸酯(-NCO)含量为10～15％，后冷却低于60℃后放料；

(4)外加多异氰酸酯、阻燃剂、降粘助剂，使游离异氰酸酯基(-NCO)含量在13～22％，粘度符合25℃粘度为400～1500CPS，制得A组分预聚体，装桶充氮包装；

R组分的制造工艺：

(1)将端氨基聚醚、颜料分散剂、颜料、填料、光计量混合在砂磨机内磨细组成色浆料；

(2)将多胺扩链剂、端氨基聚醚、阻燃剂、抗氧剂、流平剂、色浆料计量后倾倒入配料缸内搅拌30分钟后测胺值为12～21％，25℃粘度小于800CPS后装桶，充氮包装。

涂层的制造工艺：

A，R两组份通过输送泵在高压喷枪作用下，以1∶1的体积比，在65-75℃的温度条件下，在枪式混合室内撞击混合瞬间雾化喷涂到制作表面，形成聚脲防腐涂层；

其中：

(1)A、R两组分中，异氰酸酯基与异氰酸酯反应性基团的比例为0.95～1.20；

(2)A、R两组分所述成分的体积比为1∶1；

(3)A、R两组分通过喷涂加工、产生聚脲弹性体。

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