一种以聚脲树脂为基体的纤维增强型复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及防腐蚀复合材料领域，具体指一种以聚脲树脂为基体的纤维增强型复合材料及其制备方法。材料为A组分和B组分反应产生的聚脲相粘黏于C组分上，其中，A组分为改性异氰酸酯、催化剂、增塑剂、表面处理剂；B组分为水玻璃、表面活性剂；C组分为纤维布。本发明专利技术采用的聚脲基体为水性纳米聚脲，无毒无味，绿色环保，污水处理池、分质罐等密闭空间内施工，大大降低受限空间内工人施工作业的危险，提高施工效率。率。

【技术实现步骤摘要】
一种以聚脲树脂为基体的纤维增强型复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及防腐蚀复合材料领域，具体指一种以聚脲树脂为基体的纤维增强型复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]在现代农业生产及日常生活中使用的材料，经常接触到酸、碱、盐、有机溶剂等腐蚀介质，因此材料的防腐蚀问题遍布各个领域。随着防腐材料科学的进步，防腐技术已有了长足的进展，其中耐腐蚀性树脂基复合材料以其优异的耐腐蚀性能在腐蚀工程等应用中已经取得了显著的效果，且具有极其广阔的前景。
[0003]防腐蚀复合材料的耐化学腐蚀性主要取决于树脂基体。在防腐工程领域，环氧树脂常被作为基体，因为环氧树脂具有较好的粘接性、附着性、稳定性、耐油性及耐碱性。环氧基纤维增强材料是适用范围最广泛的一类耐腐蚀性树脂基复合材料，耐稀酸，稀碱，盐，有机溶剂，海水，并耐湿。
[0004]但是，环氧纤维增强材料性能上也有一定局限性。环氧基体耐稀酸但不耐强酸，不耐酯类及苯类溶剂性；并且环氧聚合物结构固化后形成较致密的芳香结构，交联密度大，内聚力高，呈脆性状态。在在浸泡水/海水、埋地或者溶剂槽等苛刻腐蚀环境下，在水、化学介质、微生物等作用下，环氧基体会发生有机溶剂侵蚀、溶胀或引起体系应力腐蚀，即材料与某些有机溶剂作用在承受应力时产生过早的破坏。为了克服以上缺点，不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、酚醛树脂、呋喃树脂可以替代环氧树脂或进行复配使用，用于改善树脂基体耐腐蚀性。但乙烯基树脂适用期只有10-15min，施工不方便。不饱和聚酯树脂、呋喃树脂、酚醛树脂的加入会使树脂基体变得更脆。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术目的在于提供一种以聚脲树脂为基体的纤维增强型复合材料及其制备方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用技术方案为：
[0007]一种以聚脲树脂为基体的纤维增强型复合材料，材料为A组分和B组分反应产生的聚脲相粘黏于C组分上，其中，A组分为改性异氰酸酯、催化剂、增塑剂、表面处理剂；B组分为水玻璃、表面活性剂；C组分为纤维布。
[0008]所述A组分和B组分按质量比为10：8—10:4比例搅拌条件下反应生成聚脲；将C组分通过表面处理方法使上述生成的聚脲承载于其表面；其中，C组分担载量为0.5-2.0kg/m2的聚脲，优选C组分担载量为0.8-1.5kg/m2的聚脲。
[0009]所述A组分为按重量100份计，20-55份改性异氰酸酯、2-15份催化剂、20-55份增塑剂、1-5份表面处理剂。
[0010]所述的A组分中的改性异氰酸酯，包括聚异氰酸酯、封闭异氰酸酯、异氰酸酯单体、双官能度异氰酸酯预聚物、多官能度异氰酸酯预聚物中的一种或几种。采用单独聚异氰酸
酯生成体系主体为聚脲，而采用双/多异氰酸酯预聚物则主体为聚氨酯体系。
[0011]所述A组分中的增塑剂为功能性酯类化合物，功能性酯类化合物为功能性小分子酯类化合物和/或功能性聚酯。
[0012]所述的A组分中的催化剂包括磷酸酯类催化剂和/或金属催化剂。采用磷酸酯类催化剂主要为脂肪族磷酸酯，包括磷酸三甲酯、磷酸三乙酯，磷酸三丁酯等，反应速度较慢，生成体系较为致密。而采用金属催化剂，主要包括金属锂类催化剂和金属锡类催化剂，加入量较少，反应速度较快，但体系致密度不高。
[0013]所述的B组分中的表面活性剂包括但不限于消泡剂、润湿剂、流平剂、增稠剂、防霉变剂等。
[0014]所述的A组分中的颜/填料包括但不限于颜料、膨润土、二氧化硅、滑石粉等。
[0015]所述的的B组分中的水玻璃包括硅酸钠和/或硅酸钾水溶液，模数为2.0-6.0，优选模数3.0-4.0硅酸钾水溶液。模数越大的水玻璃粘性越好，但溶解越难，必要时可采用升温、加压的方式进行溶解。
[0016]所述表面处理剂为偶联剂。
[0017]所述表面处理剂为有机硅类处理剂、有机铬类偶联剂中的一种或几种。
[0018]所述有机铬类偶联剂包括但不限于钛酸酯偶联剂，具体包括甲基丙烯酸氯化铬络合物、单烷氧基钛酸酯、单烷氧基钛酸酯、螯合型钛酸酯偶联剂、配位体型钛酸酯偶联剂等；
[0019]所述有机钛酸酯为结构如RO-Ti-OXR
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(Y)n的物质，其中R为可与无机填料表面的羟基反应，形成偶联剂的单分子层，从而起化学偶联作用，-O-基：能发生各种类型的酯基转化反应，由此可使钛酸酯偶联剂与聚合物及填料产生交联，同时还可与EP中的羟基发生酯化反应。X：与钛氧键连接的原子团，或称黏结基团，决定着钛酸酯偶联剂的特性。可为：烷氧基、羧基、硫酰氧基、磷氧基、亚磷酰氧基、焦磷酰氧基等。R
’
：是钛酸酯偶联剂分子中的长链部分，主要是保证与聚合物分子的缠结作用和混溶性，提高材料的冲击强度，降低填料的表面能，使体系的黏度显著降低，并具有良好的润滑性和流变性能。R
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：是钛酸酯偶联剂分子中的长链部分，主要是保证与聚合物分子的缠结作用和混溶性，提高材料的冲击强度，降低填料的表面能，使体系的黏度显著降低，并具有良好的润滑性和流变性能。
[0020]所述有机硅处理剂为乙烯基硅烷、苯乙烯基硅烷、烯丙基硅烷中的一种或几种。
[0021]所述B组为按重量100份计，40-60份水玻璃、40-60份水，1-5份表面活性剂。
[0022]一种权利要求1所述的以聚脲树脂为基体的纤维增强型复合材料的制备方法，其特征在于：
[0023]1)将B组分边搅拌边加入到A组分中，在900-1500r的机械搅拌条件下混合2-4min生成聚脲；
[0024]2)将上述聚脲相粘黏于C组分上，即得复合材料；其中，C组分担载量为0.5-2.0kg/m2的聚脲，优选0.8-1.5kg/m2。如果是将布浸润到混合后的漆液中大概浸润时间＞30s；如果是直接在纤维布上滚聚脲的话，开放时间大概有30min。
[0025]所述C组分纤维布种类包括但不限于丙纶无纺布、玻璃纤维布、碳纤维、超高相对分子质量聚乙烯纤维、聚芳酰胺纤维、PBO纤维、硼纤维等。所述纤维布还可进行改性后进行担载，改性方法包括但不限于加入浸润剂、相容剂、表面处理剂等。
[0026]表面处理方法可采用后处理法、前处理法、迁移法。优选迁移法，即将化学处理剂
直接加入树脂胶液中。在浸胶时，处理剂“迁移”到纤维布表面。
[0027]所述的丙纶无纺布，宜选用单位面积质量在60-90g/m2范围内的材料。布宽和管径要求如下：包括管径＜250mm、布宽100-250mm，管径在250-500mm、布宽400m，管径＞500mm、布宽500mm。
[0028]所述的玻璃布，宜选用单位面积质量约150-350g/m2范围内的材料，可燃物含量≤0.2％。布宽和管径要求同丙纶无纺布要求。
[0029]本专利技术与现有环氧基纤维增强材料技术相比，具有如下优势：
[0030]本专利技术采用耐腐蚀性更强的聚脲树脂基体，制备聚脲纤维增强材料，用于防腐蚀领域。聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种以聚脲树脂为基体的纤维增强型复合材料，其特征在于：材料为A组分和B组分反应产生的聚脲相粘黏于C组分上，其中，A组分为改性异氰酸酯、催化剂、增塑剂、表面处理剂；B组分为水玻璃、表面活性剂；C组分为纤维布。2.按权利要求1所述的以聚脲树脂为基体的纤维增强型复合材料，其特征在于：所述A组分和B组分按质量比为10：8—10:4比例混合搅拌条件下反应生成聚脲；将上述所得聚脲相粘黏于C组分上；其中，C组分表面的担载量为0.5-2.0kg/m2的聚脲。3.按权利要求2所述的以聚脲树脂为基体的纤维增强型复合材料，其特征在于：所述A组分为按重量100份计，20-55份改性异氰酸酯、2-15份催化剂、20-55份增塑剂、1-5份表面处理剂。4.按权利要求3所述的以聚脲树脂为基体的纤维增强型复合材料，其特征在于：所述表面处理剂为偶联剂。5.按权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，滕赟，周乃羽，王佳妮，吴井龙，刘宏宇，
申请(专利权)人：沈阳化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：