一种单组分高强度弹性涂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种高强度单组分弹性涂料及其制备方法和应用，涉及涂料技术领域。本发明专利技术采用分子量为500～6000g/mol的两官能度端羟基长链物质、分子量＜500g/mol(端羟基、端巯基、端羟基巯基)和/或<900g/mol(仲胺基)的两官能度活性氢短链物质与芳香族二异氰酸酯单体聚合反应得到线性两官能度芳香族异氰酸酯预聚体；该预聚体单位质量的氢键给体含量>1.2mol/kg，芳香族二异氰酸酯单体与两官能度端羟基长链物质和两官能度活性氢短链物质总量的摩尔比为1.15～1.95：1；该预聚体与潜伏性固化剂组成的涂料遇到空气中水固化后的涂膜具有高强度、高柔性、室外使用具有高耐候性和高耐久性。高耐久性。

【技术实现步骤摘要】
一种单组分高强度弹性涂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及涂料
，具体涉及一种单组分高强度弹性耐候涂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]芳香族类多异氰酸酯聚合物是聚氨酯涂料、聚氨酯脲涂料和聚脲涂料等涂料的主链成膜物质。例如中国专利CN102807812A、CN104877542A和CN105315878A的聚氨酯防水涂料均是以芳香族类多异氰酸酯作为成膜物质，上述涂料能够解决涂层起泡问题、阻根问题或单组分无溶剂问题。然而，由于上述涂料均采用低内聚能主链类的芳香族多异氰酯，其拉伸强度比较低。
[0003]中国专利CN110387187A公开了一种单组分的聚氨酯防水涂料，包括至少一种由多元醇组分和甲苯二异氰酸酯(TDI)形成的聚氨酯预聚物，和至少一种醛亚胺型潜固化剂，其中，多元醇组分包含50～90wt％的三元醇和10～50wt％的二元醇，该涂料可以解决厚涂不起泡以及通用建筑屋面可暴露防水维修市场问题，然而其聚氨酯预聚物中的三官能团芳香族二异氰酸酯经固化后交联度过高，导致涂料的撕裂强度低；其采用内聚能比较低的聚醚作为弹性体的主链，这类聚醚提供了聚氨酯类材料的柔性，但是由于该主链链段内聚能低、强度不够；其采用的聚醚具有极强的亲水性，在长期雨水作用和浸泡水的条件下，具有柔性段的氧化乙烯醚和/或氧化丙烯醚高分子链段在浸泡水条件下会发生溶胀，造成弹性体劣质化，影响浸泡水和长时间雨水、高温条件下的耐久性；并且，上述聚醚本身内聚能非常低的原因导致弹性体主链并不具有高强度的本质特性，难以抵抗大风、人员踩踏、车辆碾压、建筑物应力集中、沉降、空中异物撞击、雨水冲刷、冰雹、雪霜冰冻等机械力的破坏。
[0004]中国专利CN111349380A公开了一种芳香族单组分聚脲涂料，包括聚碳酸酯二元醇、二聚酸聚酯二元醇和端羟基液体橡胶与MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)和TDI中的一种或两种制成预聚体与“亚胺类”固化剂物质。然而，上述涂料单独采用了单体MDI，以及长链MDI封端的预聚体，其与所述的“亚胺”固化剂的稳定性较差，，MDI预聚体的端NCO固化后也不具有耐候性，所述亚胺物质没有明确披露其化学成分。
[0005]中国专利CN109401581A公开了一种单组分芳香族聚脲涂料，包括芳香族异氰酸酯单体(TDI、MDI、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯TMXDI、多亚甲基多苯基多异氰酸酯PAPI、二异氰酸萘酯NDI)、聚酯多元醇、聚醚多元醇、聚四氢呋喃多元醚、丁二醇、戊二醇、酮亚胺、有机锡催化剂和溶剂油，此外，还包括了低分子二元或三元醇(包括三羟甲基丙烷)。然而，酮亚胺固化剂在该体系中的稳定性差，导致涂料的储存稳定性差，其采用普通的聚醚多元醇造成涂料抗氧化性差，且芳香族异氰酸酯单体PAPI、MDI、NDI单独使用合成的预聚体的端NCO与潜伏性固化剂之间不具有较好的稳定性，且其耐候性差，其涂料室外的使用受到限制。
[0006]中国专利CN111454650A公开了一种单组分聚脲涂料，采用液化MDI、低内聚能聚醚(三官能团，如330N聚醚、551C聚醚)、聚酯多元醇、胺类扩链剂构成的异氰酸酯预聚体，以及
潜固化剂噁唑烷制成单组分聚脲涂料。然而，其采用普通低内聚能聚醚作为主链，耐氧化性不够高，其耐候性受到限制，芳族三官能预聚体与噁唑烷稳定性较差。
[0007]中国专利CN106497371A公开了一种单组分聚脲涂料，采用胺类扩链剂(如二亚乙基三胺、咔唑二胺、二乙酰己二胺)，以环己酮与氨基聚醚封端反应，再与多异氰酸酯预聚体混合制成单组分聚脲，该涂料具有防腐蚀性能。然而，上述涂料难以适用于长期的耐候性和抗氧化性，且氨基聚醚链段中的氧化丙烯醚不具有好的耐水性和耐氧化性，涂料的强度较低。
[0008]中国专利CN102101967A公开了一种单组分聚脲型聚氨酯涂料，氨基聚醚实施化学封闭以及异氰酸酯预聚体实施封闭，这种双封闭的材料混合得到单组分聚脲型聚氨酯涂料。然而，主链为低内聚能的简易氧化丙烯醚，上述涂料的强度较低。
[0009]中国专利CN110527066A公开了一种环保型高脲键快速固化单组分聚脲材料，采用氨基聚醚作为主要材料，然而，其氧化丙烯醚链段作为主链耐氧化性差、亲水性强，导致该涂料的耐候性较差，并且所述封闭异氰酸酯预聚物工业化制造和储存、使用，实际上在所述无溶剂条件下难以实现。
[0010]中国专利CN106590376A公开了一种抗流挂单组份聚脲涂料，用来解决涂料的流变性能的问题。然而，依据其采用聚氧化丙烯醚作为主链，其耐水、抗氧化、强度有根本缺陷，以及高支化脲基类触变剂，其单位质量的脲基数量太多，为固体类材料，混合过程和实际粘度难以满足加工的要求。
[0011]为了达到在室外自然条件下超长(至少10年以上)的耐久性以及长期浸泡水的耐久性，户外用涂料需要满足以下要求：(1)高强度，要求涂膜普通民用工程的最低拉伸强度在10MPa以上，水工工程要求防渗型大于15MPa，耐冲磨要求大于20MPa；进一步的重荷载的桥梁、停车场，需要25MPa以上的拉伸强度；室外高强度涂膜对于大风、雨水、冰雹、冻融冰坨冲击、海水冲击、沟渠塘池库坝中高速流水冲击、基层震动、人员踩踏和车辆碾压和重型车辆碾压、深水压力等其他机械力的破坏，有较好的抵抗作用；(2)高耐候性，能够同时抵抗水分、氧化、光老化、温差的共同作用，户外自然条件下实际暴晒使用至少10年以上。然而，目前的涂料难以满足上述高强度和高耐候性要求。

技术实现思路

[0012]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种单组分高强度弹性耐候涂料及其制备方法和应用，本专利技术提供的单组分高强度弹性耐候涂料具有高强度和高耐候性。
[0013]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0014]本专利技术提供了一种单组分高强度耐候弹性涂料，制备原料包括线性两官能度芳香族异氰酸酯预聚体、潜伏性固化剂和降粘剂；
[0015]所述线性两官能度芳香族异氰酸酯预聚体由两官能度端羟基长链物质、两官能度活性氢短链物质与芳香族二异氰酸酯单体聚合得到；所述芳香族二异氰酸酯单体的物质的量与两官能度端羟基长链物质和两官能度活性氢短链物质总物质的量之比为(1.15～1.95)：1；
[0016]所述两官能度活性氢短链物质包括两官能度端羟基短链物质、两官能度端巯基短链物质、两官能度端羟基巯基短链物质和两官能度仲胺基短链物质中的一种或几种；
[0017]所述两官能度端羟基短链物质、两官能度端巯基短链物质和两官能度端羟基巯基短链物质的分子量独立地<500g/mol，所述两官能度仲胺基短链物质的分子量<900g/mol；
[0018]所述两官能度端羟基长链物质的分子量为500～6000g/mol；
[0019]所述芳香族二异氰酸酯单体包括甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物或甲苯二异氰酸酯；所述混合物中甲苯二异氰酸酯的摩尔分数>50％；
[0020]所述线性两官能度芳香族异氰酸酯预聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单组分高强度耐候弹性涂料，制备原料包括线性两官能度芳香族异氰酸酯预聚体、潜伏性固化剂和降粘剂；所述线性两官能度芳香族异氰酸酯预聚体由两官能度端羟基长链物质、两官能度活性氢短链物质与芳香族二异氰酸酯单体聚合得到；所述芳香族二异氰酸酯单体的物质的量与两官能度端羟基长链物质和两官能度活性氢短链物质总物质的量之比为(1.15～1.95)：1；所述两官能度活性氢短链物质包括两官能度端羟基短链物质、两官能度端巯基短链物质、两官能度端羟基巯基短链物质和两官能度仲胺基短链物质中的一种或几种；所述两官能度端羟基短链物质、两官能度端巯基短链物质和两官能度端羟基巯基短链物质的分子量独立地<500g/mol，所述两官能度仲胺基短链物质的分子量<900g/mol；所述两官能度端羟基长链物质的分子量为500～6000g/mol；所述芳香族二异氰酸酯单体包括甲苯二异氰酸酯与二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物或甲苯二异氰酸酯；所述混合物中甲苯二异氰酸酯的摩尔分数>50％；所述线性两官能度芳香族异氰酸酯预聚体的氢键给体的含量>1.2mol/kg；所述氢键给体的含量为两官能度端羟基长链物质和两官能度活性氢短链物质中羟基、巯基和仲氨基的总数量与预聚体质量的比值；所述两官能度活性氢短链物质与两官能度端羟基长链物质的摩尔比为(0～6)：1；所述潜伏性固化剂为双环噁唑烷和多醛亚胺中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的单组分高强度耐候弹性涂料，其特征在于，所述两官能度端羟基长链物质为两官能度端羟基高内聚能物质，包括端羟基聚四氢呋喃醚、端羟基聚甲基四氢呋喃醚、端羟基液化聚四氢呋喃醚、端羟基聚己内酯、端羟基二聚酸酯聚合物、端羟基聚碳酸酯、端羟基聚己二酸酯、端羟基聚丁二酸己二酸混合酯、端羟基戊二酸酯、端羟基己二酸戊二酸酯、端羟基戊二酸丁二酸酯、端羟基聚苯二甲酸酯和聚合物聚醚二元醇中的一种或几种；所述两官能度活性氢短链物质中除羟基、巯基和仲胺基外的残基为碳氢链段、含杂原子的碳氢链段、含有苯环基团的碳氢链段或既含有杂原子又含有苯环的碳氢链段，所述含杂原子的碳氢链段和既含有杂原子又含有苯环的碳氢链段中的杂原子独立地包括氧、氮和硫中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的单组分高强度耐候弹性涂料，其特征在于，所述双环噁唑烷为分子中含有两个可以水解的噁唑烷五元环基团的物质；所述多醛亚胺为分子中含有两个和/或三个醛亚氨基团的物质。4.根据权利要求1～3任一项所述的单组分高强度耐候弹性涂料，其特征在于，所述单组分高强度耐候弹性涂料的制备原料还包括脂族多异氰酸酯；所述脂族多异氰酸酯与线性两官能度芳香族异氰酸酯预聚体的质量比为(0～0.5)：1；所述脂族多异氰酸酯包括脂族二异氰酸酯的单体、低聚体、预聚体和加合物中的一种或几种；所述脂族二异氰酸酯的单体包括六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯和四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种；所述脂族多异氰酸酯的低聚体包括六亚甲基二异氰酸酯或异佛尔酮二异氰酸酯的二
聚体、三聚体和四聚体中的一种或几种，所述脂族多异氰酸酯的低聚体的官能度为2.5～3.5；所述脂族多异氰酸酯的预聚体由多元活性氢化合物与脂族二异氰酸酯的单体反应得到；所述多...

【专利技术属性】
技术研发人员：余建平，余浩，
申请(专利权)人：天津森聚柯密封涂层材料有限公司，
类型：发明
国别省市：