一种双组分湿气固化聚氨酯轻质阻燃高强韧涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种双组分湿气固化聚氨酯轻质阻燃高强韧涂料及其制备方法。本发明专利技术的双组分湿气固化聚氨酯轻质阻燃高强韧涂料是由A组分和B组分组成；所述A组分为改性聚异氰酸酯预聚体树脂，是由包括脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯、低聚物多元醇、含溴醇类反应型阻燃剂、含羟基磷酸酯反应型阻燃剂、交联剂、催化剂和溶剂在内的组分制备得到；所述B组分为固化剂，是由包括醛亚胺潜固化剂在内的组分制备得到；本发明专利技术的双组分湿气固化聚氨酯轻质阻燃高强韧涂料，可采用传统的空气涂装工艺，制备的涂层材料不但具有轻质密度和阻燃性能，其综合弹性机械力学性能也十分优异。弹性机械力学性能也十分优异。

【技术实现步骤摘要】
一种双组分湿气固化聚氨酯轻质阻燃高强韧涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及湿气固化聚氨酯弹性防护涂料
，具体涉及一种双组分湿气固化聚氨酯轻质阻燃高强韧涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着材料的发展，人们对轻量化产品的追求逐渐增加。复合材料等轻质高强材料性能优异，相比于传统的金属、合金具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、抗疲劳和质量轻等特有优点，被广泛应用于航空航天等领域，大大降低了飞行装备的重量。然而，复合材料多是层合板结构设计，纵向性能力学十分优异，但横向性能存在对外力冲击损伤抵抗能力差的缺点，在制造、运输、装配、使用和维护过程中，不可避免产生因外来物体冲击作用造成的复合材料壁板的损伤。这些类型的冲击极有可能导致复合材料内部产生大面积的分层损伤、局部纤维断裂以及微裂纹。从而导致复合材料的物理性能大幅下降，承载能力急剧降低，甚至造成事故的发生。在复合材料表面涂覆一种高强韧涂层材料会大大提升复材壁板的抗冲击性能。
[0003]目前，国内外具有抗冲击或防爆作用的材料，大多是凝胶时间极短的聚脲类弹性体材料，固化速度极快，传统的空气喷枪无法喷涂，必须采用专门的喷涂设备。另外，相关研究也报道了可采用空气喷涂或刷涂的单组份聚脲，施工简单方便，但多是用于建筑防水领域，形成的涂膜材料综合弹性力学性能差异明显，主要突出材料的拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度等性能，结合涂层硬度、抗弯强度、密度以及阻燃等方面的报道研究较少。中国专利CN102676039A报道通过聚醚多元醇与异氰酸酯单体合成制得预聚体，与恶唑烷潜固化剂、催化剂、色浆、助剂、粉料填料等混合制得潜固化型单组份聚氨酯涂料，该法所得力学强度较低，只有6MPa以内。中国专利CN111763299A公布了一种高强度单组份聚脲及制备方法，采用脂肪族异氰酸酯单体、多元醇、溶剂和催化剂等合成预聚体树脂，再与超细碳酸钙、色浆和二噁唑烷混合均匀，制备成单组份聚脲涂料，其涂层材料硬度95A，拉伸强度23MPa，伸长率260％。中国专利CN109280469A也公布了一种高强度单组份聚脲及其制备方法，通过醛亚胺潜固化后，在聚脲本体结构引入二环己烷基甲烷的结构，制得的单组份聚脲具有拉伸力学强度大于45MPa，断裂伸长率大于400％和撕裂强度大于130N/mm等优异的力学性能。
[0004]本领域技术人员知晓涂层材料只有在一定厚度范围内才能发挥抗冲击防护的作用，但这与航空航天等领域对材料的轻量化及减重的要求相矛盾，势必要求抗冲击涂层材料具有较低的密度；另外，聚氨酯类涂层为易燃性材料，为了保证飞行器的安全使用性，还要求涂层材料本身具有良好的阻燃性能。
[0005]因此，目前亟需开发一种喷涂方便并且涂层力学性能优异、阻燃性能良好的涂料。

技术实现思路

[0006]为解决现有技术中出现的问题，本专利技术提供了一种双组分湿气固化聚氨酯轻质阻
燃高强韧涂料及其制备方法。本专利技术的双组分湿气固化聚氨酯轻质阻燃高强韧涂料是由A组分和B组分组成；所述A组分为改性聚异氰酸酯预聚体树脂，是由包括脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯、低聚物多元醇、含溴醇类反应型阻燃剂、含羟基磷酸酯反应型阻燃剂、交联剂、催化剂和溶剂在内的组分制备得到；所述B组分为固化剂，是由包括醛亚胺潜固化剂在内的组分制备得到；本专利技术的双组分湿气固化聚氨酯轻质阻燃高强韧涂料，可采用传统的空气涂装工艺，涂装适用期6h，表干时间5～15min，制备的涂层材料不但具有轻质密度和阻燃性能，其综合弹性机械力学性能也十分优异，硬度约70D，抗弯强度大于18MPa，拉伸强度大于40MPa，断裂伸长率大于200％，撕裂强度大于160kN/m。
[0007]本专利技术的目的之一是提供一种双组分湿气固化聚氨酯轻质阻燃高强韧涂料。
[0008]所述轻质阻燃高强韧涂料是由A组分和B组分组成；
[0009]所述A组分为改性聚异氰酸酯预聚体树脂，是由包括脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯、低聚物多元醇、含溴醇类反应型阻燃剂、含羟基磷酸酯反应型阻燃剂、交联剂、催化剂和溶剂在内的组分制备得到；
[0010]各组分以重量份数计，
[0011][0012]所述改性聚异氰酸酯预聚体树脂的NCO含量为4％～8％，固体含量为75％～85％；
[0013]所述B组分为固化剂，是由包括醛亚胺潜固化剂在内的组分制备得到；
[0014]以脂肪族异氰酸酯为100重量份计，
[0015]醛亚胺潜固化剂70～120重量份；优选为72～117重量份；
[0016]A组分和B组分的重量比为100：10～20，优选为100：12～17。
[0017]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0018]所述B组分中还可以加入着色填料；
[0019]以脂肪族异氰酸酯为100重量份计，
[0020]着色填料0.1～8重量份；优选为0.1～6重量份。
[0021]本专利技术的一种优选地实施方式中，
[0022]所述脂肪族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、4，4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯中的至少一种，优选为异佛尔酮二异氰酸酯、4，4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种，主要成分≥99％；和/
或，
[0023]所述芳香族异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、3，3
’‑
二甲基
‑
4，4
’
联苯二异氰酸酯中的至少一种，优选为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯中的至少一种；芳香族异氰酸酯中含有苯环是吸电子基，而烷基是推电子基，所以芳香族异氰酸酯的活性比脂肪族异氰酸酯大得多，也正因如此，高强韧涂料体系具备了喷涂后，快速成膜固化的能力，而脂肪族异氰酸酯可以增强涂料体系的稳定性，延长涂料的适用期，调整反应速率；和/或，
[0024]所述低聚物多元醇为聚碳酸酯二元醇或聚四氢呋喃二醇，其数均分子量为800～2000g/mol，含水量≤0.2％；和/或，
[0025]所述含溴醇类反应型阻燃剂为三溴新戊醇、二溴新戊二醇、二溴化烯丙醇、一缩二二溴新戊二醇、二溴丁烯二醇、四溴对苯二甲醇中的至少一种；和/或，
[0026]所述含羟基磷酸酯反应型阻燃剂选自O,O`
‑
二乙基
‑
N,N
‑
双(2
‑
羟基乙基)氨甲基膦酸酯、三(二聚丙二醇)亚磷酸酯、三(一缩二丙二醇)亚磷酸酯、三(丙三醇)亚磷酸酯中的至少一种；和/或，
[0027]所述交联剂为三羟甲基丙烷、丙三醇、新戊二醇中的一种或多种；和/或，
[0028]所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡中的至少一种；和/或，
[0029]所述溶剂为二甲苯、乙酸丁酯、乙酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一种；和/或，
[0030]所述醛亚胺潜固化剂，其有效成分≥95％，有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双组分湿气固化聚氨酯轻质阻燃高强韧涂料，其特征在于：所述轻质阻燃高强韧涂料是由A组分和B组分组成；所述A组分为改性聚异氰酸酯预聚体树脂，是由包括脂肪族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯、低聚物多元醇、含溴醇类反应型阻燃剂、含羟基磷酸酯反应型阻燃剂、交联剂、催化剂和溶剂在内的组分制备得到；各组分以重量份数计，所述改性聚异氰酸酯预聚体树脂的NCO含量为4％～8％，固体含量为75％～85％；所述B组分为固化剂，是由包括醛亚胺潜固化剂在内的组分制备得到；以脂肪族异氰酸酯为100重量份计，醛亚胺潜固化剂70～120重量份；A组分和B组分的重量比为100：10～20。2.如权利要求1所述的轻质阻燃高强韧涂料，其特征在于：其特征在于：3.如权利要求1所述的轻质阻燃高强韧涂料，其特征在于：以脂肪族异氰酸酯为100重量份计，醛亚胺潜固化剂72～117重量份。
4.如权利要求1所述的轻质阻燃高强韧涂料，其特征在于：A组分和B组分的重量比为100：12～17。5.如权利要求1所述的轻质阻燃高强韧涂料，其特征在于：所述B组分中还可以加入着色填料。6.如权利要求1所述的轻质阻燃高强韧涂料，其特征在于：所述脂肪族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、4，4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、三甲基己烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯中的至少一种；和/或，所述芳香族异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、3，3
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二甲基
‑
4，4
’
联苯二异氰酸酯中的至少一种；和/或，所述低聚物多元醇为聚碳酸酯二元醇或聚四氢呋喃二醇；和/或，所述含溴醇类反应型阻燃剂为三溴新戊醇、二溴新戊二醇、二溴化烯丙醇、一缩二二溴新戊二醇、二溴丁烯二醇、四溴...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建英，陈亚争，董春蕾，李海燕，孙坤，秦颖，邱家浩，朱明绪，张世珍，宋慈，
申请(专利权)人：海洋化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：