一种防爆防弹保温高强度特种涂料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种防爆防弹高强度特种涂料的制备方法。涂料分A、B组份，A、B组份分别制备。A组份是由脂肪族异氰酸酯、聚酯多元醇、氨基化混合填料纤维(碳纳米管、高强度碳纤维材料)反应生成的预聚物，B组份是由天冬氨酸酯、端氨基聚醚、胺类扩链剂、聚脲改性复合增强材料、催化剂经反应生成的产物。使用时A、B组份1∶1经过喷涂设备或者刷涂、辊涂进行施工。所得的涂层，因为添加有氨基化改性碳纳米管和碳纤维，在高速冲击下性能稳定，抗撕裂性好，撕裂强度很高，聚脲改性复合增强材料具有超强的耐磨性、高的物理强度且在高速大形变情况下保持较高的强度。所填充材料，经过表面改性后均参与涂料涂层的交联化学反应，因而跟涂料涂层具有紧密的结合性，低温下也具有较好的柔韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种防爆防弹保温高强度特种涂料的制备方法
：本专利技术专利所属技术涉及以下领域：1、涉及防爆、防弹的涂料及粘接剂；2、金属表面重防腐领域；3、可用作保温涂料；4、用作抗紫外、耐磨、高强度、防水防渗涂料。5、用于导电要求较高的防静电涂料。
技术介绍
：防爆：当今世界局势的发展对人身安全构成一定的威胁，各种偶然或者蓄意的爆炸袭击事件时有发生。炸药起爆时周围的冲击波超压可以达到几十GPa，因此爆炸源周围的建筑物和物体都会因受到冲击波的作用而产生一定程度的破坏，最重要的一点是冲击波对人身安全所造成的伤害是致命的，因为爆炸过程中冲击波会毁坏周围的物体，从而产生破片等产物，破片对人身的伤害足以致命，如何有效地处理爆炸危险品，已经是当今安全防护领域研究的课题；防弹：从古代战争抵御刀剑伤害的盔甲到现代的防弹衣，通常均通过金属板或陶瓷板增加厚度或叠层到达一定的防护效果，不仅负重导致行动不便，而且制约了战术战略的有效发挥。聚氨酯和聚脲有一定的防弹防爆防腐效果，其具有较轻的质量。其应用于军用蒙皮、装甲内衬、复合装甲、防弹盾牌、防弹头盔、防爆罐时，需要材料具有抗高速撞击性能，基于此原理，美国LINE-X公司研发的超强韧保护涂装产品，该材料涂覆在墙上可以防爆破，子弹射击只留下坑而不射穿，涂覆在西瓜、鸡蛋表面可摔不烂。要达到这个目的，不但要求涂料涂层具有超强的物理强度，而且需要有高抗撕裂性、耐磨性，单靠纯聚脲一般难以达成。目前的解决方法，一般为在聚脲涂料中增加填料或者提高硬段含量。碳纳米管作为一维纳米材料，单壁管典型直径在0.6-2nm，多壁管最内层可达0.4nm，最粗可达数百纳米，但典型管径为2-100nm，其重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口)的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2～20nm。现有技术存在的问题：(1)现有的防爆用聚脲涂料，大都采用氧化石墨烯作为增强材料。一般采用的方法是自制氧化石墨烯或者直接采购氧化石墨烯，经过超声分散后加入到A组份或者B组份中。也有部分技术使用气相凝胶作为填充物，经过有机硅表面改性后加入聚脲A组份或者B组份中，气相凝胶包括气相纳米二氧化硅、气相纳米二氧化钛等。也有通过提高硬段含量来做改善。(2)无机填料的加入，如果没有经过合理的表面处理，在微观观察下会发现有2个致命的缺陷，一是分散不均匀，团聚，二是跟高分子聚合物相结合不紧密，甚至是微分离状态(有间隙)。这就导致在高速冲击时，无机填料和高分子聚合物发生分离，强度下降速度很快，填料将无法起到增强物理性能和抗撕裂的作用。通过有机改性增加硬段硬度的方法将导致材料硬度过高，低温下不具柔韧性，易碎裂。专利技术目的碳纳米管作为一维结构，具有优异的力学、光学和电学性能，结构非常的稳定，更具有独有的刚性和韧性。碳纳米管长径比大，而且具有极高的轴向抗拉伸强度，其抗拉强度达到了50～200GPa，是钢的100倍，密度仅有钢的1/6。这些优良的性能使得碳纳米管成为聚合物复合材料的增强相的最佳选择。所以本专利技术采用碳纳米管复合碳纤维作为A组份的填料。同时对该复合碳纳米管材料进行氨基化表面改性，以使该材料通过化学键合的方式融合到A组份中。本填料添加的目的是用于提高涂层的抗撕裂性能。B组份中使用空心陶瓷珠经聚脲表面改性后作为复合材料加入，目的是提高涂层的物理性能，同时具有超强的耐磨性能、保温性能、防腐性能等。
技术实现思路
为了获得更高物理强度和抗撕裂要求更高的用于防弹、防爆的涂料涂层，本专利技术采用的技术工艺如下：一种防爆防弹保温高强度特种涂料，其包含2种组分，分别表述为A组分和B组分。所述A组分是由脂肪族异氰酸酯、聚酯多元醇、氨基化碳纳米管复合填料经反应而成的半预聚物。所述B组份是由聚天门冬氨酸酯、端氨基聚醚、扩链剂、无机纳米增强填料、空心陶瓷珠、颜料及微量助剂组成。所述A组份具体如下：脂肪族异氰酸酯40～80份聚酯多元醇15～40份氨基化碳纳米管和碳纤维复合填料1～20份所述A组份中脂肪族异氰酸酯为脂肪族异氰酸酯的一种或多种混合。如HDI，IPDI，TMDI，HMDI，XDI，TMXDI等。所述A组份中的聚酯多元醇以脂肪族聚酯多元醇为主，包含聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇等一种或多种。脂肪族聚酯多元醇型聚氨酯因分子内含有较多的酯基、氨基等极性基团，内聚强度和附着力强，具有较高的强度、耐磨性。带侧基的二醇制得的聚酯如PMA和PPA常温呈液态，柔软，用于油墨、软革等，PMA耐水解性较好。由于碳纳米管是无机材料，碳纳米管表面是非极性结构，在与聚合物基体制备聚合物纳米复合材料时，很难在强极性的基体中分散，使得二者相容性差，导致其界面结合力差，复合材料的性能降低。因此，需要预先通过表面修饰，使碳纳米管同基体树脂具有相似的结构或极性，帮助其在基体中分散并同时提高二者的界面结合力。所述A组份中氨基化碳纳米管复合填料制备方法如下：步骤1、混酸氧化法制备羟基化碳纳米管复合材料：浓硫酸混合浓硝酸(mol比1∶1)，混合酸中加入碳纳米管复合材料，碳纳米管复合材料由多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、碳纤维组成，室温下搅拌24h。然后140度搅拌并冷凝回流50分钟。之后用去离子水多次洗涤过滤，60度真空干燥后制得羟基化碳纳米管复合材料。所述步骤1碳纳米管复合材料的混合比例如下：碳纳米管60～80份碳纤维20～40份步骤2、羧基化碳纳米管复合材料：步骤1获得材料溶于DMF中，超声分散30分钟，注入反应容器中，充氮气保护气氛下加入丙烯酸，超声分散30分钟，加入偶氮二异丁腈，超声30分钟，在60度恒温油浴中磁力搅拌5h。取出，过滤，蒸馏水多次水洗抽滤分离，并丙酮多次洗涤抽滤分离后60度真空干燥至质量恒定。步骤3、氨基化碳纳米管复合材料：步骤二获得的羧基化材料加入DMF溶液中，磁力搅拌并超声30分钟，正在氮气保护氛围下加入端氨基聚醚D400，磁力搅拌加超声30分钟，恒温油浴中升温到70度反应24h。反应完成后降温到常温，过滤并多次洗涤，60度真空干燥到质量恒定。所述A组份在60～100℃反应，反应时间2～4h。所述B组分具体如下：所述B组份中聚天门冬氨酸酯具有反应活性高，涂膜具有优异的丰满度、流平性能和光泽，还具有非常优异耐候性、和低温柔韧性、耐水、耐溶剂、耐酸碱、耐盐雾等性能，耐磨性特别突出(磨耗损失≤20mg(500r/750g))，与ABS、PC、PVC等塑料及多种金属有优异的附着力。所述B组分端氨基聚醚包含D-2000、D-400、D-230、T-403、T5000中的一种或多种。所述B组份中扩链剂为含羟基或氨基的低分子质量多官能团的醇类或胺类化合物。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防爆防弹保温高强度特种涂料，其特征在于，包括A、B两种组分。所述A组份和B组份按照1∶1的比例进行喷涂、辊涂、刷涂，即可得防爆防弹保温的高强度涂层。/n

【技术特征摘要】
1.一种防爆防弹保温高强度特种涂料，其特征在于，包括A、B两种组分。所述A组份和B组份按照1∶1的比例进行喷涂、辊涂、刷涂，即可得防爆防弹保温的高强度涂层。


2.根据权利要求1，所述A组分为：
脂肪族异氰酸酯40～80份
聚酯多元醇15～40份
氨基化碳纳米管复合填料1～20份


3.根据权利要求1，所述A组份中脂肪族异氰酸酯为脂肪族异氰酸酯的一种或多种混合。如HDI，IPDI，TMDI，HMDI，XDI，TMXDI等。


4.根据权利要求1，所述A组分中氨基化碳纳米管复合填料，是由多壁碳纳米管、单壁碳纳米管、碳纤维混合后经氨基化表面改性而成，所述碳纳米管复合填料，组成成分如下：
碳纳米管60～8...

【专利技术属性】
技术研发人员：施卿，
申请(专利权)人：聚携化工新材料科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31