本发明专利技术公开一种高强高韧耐老化且兼具荧光性能的双组份聚氨酯，包括A组分和B组分。其中，A组分由低聚物多元醇、脂肪族异氰酸酯、酰肼类扩链剂、多元醇小分子交联剂、金属离子交联剂制备而成。B组分为含氟链段改性异氰酸酯。本发明专利技术通过在A组分中引入酰肼类基团和金属离子，使其富含氢键和金属配位键，增强双组份聚氨酯的强度与韧性；甚至可通过引入稀土离子赋予双组份聚氨酯荧光性能，拓展其应用。A组分与B组分固化后，B组分中的有机氟链段与A组分中的耐老化材料协同增强双组份聚氨酯的耐老化性能。性能。性能。
【技术实现步骤摘要】
一种高强高韧耐老化的双组份聚氨酯及其制备方法
[0001]所属领域
[0002]本专利技术涉及涂料
，具体是涉及一种高强高韧耐老化的双组份聚氨酯及其制备方法。
技术介绍
[0003]聚氨酯具有高耐磨、高弹性等优异性能，广泛应用于航空、航海、建筑等诸多领域。然而，随着其服役工况苛刻化，对其多功能兼顾性要求越来越高。特别地，聚氨酯材料强度与韧性通常难以兼得，具有高拉伸强度的聚氨酯由于分子链段迁移性差而致断裂伸长率低、韧性低。目前，对于单组份强韧聚氨酯研究较多。但是单组分聚氨酯往往强度和韧性均不足且易老化。
[0004]双组份聚氨酯较之单组份聚氨酯有诸多优点。双组份聚氨酯用于涂料领域时，可迅速交联形成强度，且其使用性能覆盖了从粘弹性至高度结构性的宽范围机械性能。由于双组份聚氨酯涂料中颜填料/树脂基体存在界面缺陷且固化易受水分干扰，导致双组份漆膜强度不足。所以目前报道的强韧双组份聚氨酯较少。北京化工大学姜志国采用聚四氢呋喃二醇、聚己二酸乙二醇酯、聚环氧丙烷醚多元醇、甲苯二异氰酸酯等为原料合成异氰酸酯封端A组份，通过与3,3'
‑
二氯
‑
4,4'
‑
二氨基二苯基甲烷固化合成了一种拉伸强度为56MPa，断裂伸长率为581％的聚氨酯灌封胶。但是由于其使用了芳香族固化剂，使得所专利技术的灌封胶耐候性不佳。专利US 2019/0322912 A1也报道了一种双组份聚氨酯，其最大拉伸强度仅为23MPa。除此之外，报道的其余双组份聚氨酯拉伸强度也大都集中在10
‑
25MPa。
[0005]通常，通过以下几种方式得到高性能双组份聚氨酯：1)设计芳香族聚氨酯，芳香族聚氨酯机械性能优于脂肪族聚氨酯；然而，苯环结构的存在必将导致树脂的耐候性差，容易发生老化。2)在体系中引入纳米填料，如二氧化硅、天然纤维、石墨烯；但这种方式在增强力学性能的同时会牺牲伸长率。另外，聚氨酯涂料在户外使用过程中难免发生泛黄、龟裂等老化现象，不仅影响涂层外观质量，还会进一步导致漆膜性能下降。为满足日益苛刻的服役工况，同样亟需研究耐老化双组份聚氨酯。
[0006]鉴于此，开发一种具有高强度、高韧性且耐老化的双组份聚氨酯树脂，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
[0007]为解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种高强高韧耐老化的双组份聚氨酯，以满足双组份聚氨酯漆膜在户外及恶劣条件下的防护要求。本专利技术的高强高韧耐老化的双组份聚氨酯中含有酰肼类基团，其除可提供氢键作用外，还可与金属离子形成金属离子配位键，提供金属配位作用。酰肼类基团和金属离子的引入，使A组分富含氢键和金属配位键，可同时增强聚氨酯的强度与韧性。并且，稀土离子的引入可进一步赋予双组份聚氨酯荧光性能。同时，A组分与B组分固化后，有机氟链段的引入更进一步增强双组份聚氨酯的耐老化性能。
[0008]本专利技术的专利技术目的之一在于提供一种高强高韧耐老化的双组份聚氨酯。所述双组份聚氨酯包括A组分和B组分；所述A组分和所述B组分的重量比为1：0.1～1.2；其中，
[0009]所述A组分是由包括以下组分的原料制备而得：
[0010]各组分按重量份数计，
[0011][0012]所述B组分的结构式如下
[0013][0014]本专利技术的一种优选实施方式中，所述A组分中，各组分按重量份数计，
[0015][0016]本专利技术的一种优选实施方式中，所述脂肪族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1,4
‑
环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；所述酰肼类扩链剂为间苯二甲酸二酰肼、丙二酰肼、丁二酸二酰肼、己二酸二酰肼、癸二酰肼中
的至少一种；所述催化剂为有机锡催化剂、有机铋催化剂、叔胺类催化剂中的至少一种；所述低聚物多元醇为聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚四氢呋喃多元醇、端羟基聚丁二烯中的至少一种；所述多元醇小分子交联剂为三羟甲基丙烷、2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、丝氨醇、2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇中的至少一种；所述金属离子交联剂为ZnCl2、Zn(CF3SO3)2、Zn(CF3COO)2、FeCl3、EuCl3、TbCl3中的至少一种。技术人员可视情况选择合适的脂肪族异氰酸酯、酰肼类扩链剂、低聚物多元醇、多元醇小分子交联剂、金属离子交联剂、催化剂种类及用量。
[0017]本专利技术的一种优选实施方式中，所述脂肪族异氰酸酯、所述催化剂、所述酰肼类扩链剂的重量比为20：0.2～5：0.5～20；优选为20：0.2～3：1.6～12；更优选的，所述A组分和所述B组分的重量比为1：0.8～1.2。技术人员可视情况选择合适的催化剂与脂肪族异氰酸酯重量比、脂肪族异氰酸酯与酰肼类扩链剂重量比、A组分与B组分的重量比。
[0018]本专利技术的一种优选实施方式中，所述A组分通过如下步骤制备：
[0019](1)将所述脂肪族异氰酸酯和所述酰肼类扩链剂分别溶于第一溶剂和第二溶剂，混合，加入部分催化剂，加热反应，得到脂肪族异氰酸酯封端聚氨酯预聚物；
[0020](2)向步骤(1)的所述脂肪族异氰酸酯封端聚氨酯预聚物中加入剩余催化剂，并加入100～120℃的所述低聚物多元醇和所述多元醇小分子交联剂，加热反应，得到羟基封端聚氨酯；
[0021](3)向步骤(2)的所述羟基封端聚氨酯加入溶于第三溶剂的所述金属离子交联剂，得到A组分；
[0022]其中，步骤(1)中所述部分催化剂为A组分中催化剂总量的30～40wt％。
[0023]本专利技术具体可采用以下技术方案：
[0024]所述A组分通过如下步骤制备：
[0025](1)异氰酸酯封端聚氨酯预聚物的合成：取脂肪族异氰酸酯与酰肼类扩链剂分别溶于第一溶剂和第二溶剂，将溶于第二溶剂的酰肼类扩链剂滴加到溶于第一溶剂的异氰酸酯溶液中，并在部分催化剂存在的情况下，加热反应一定时间，得到脂肪族异氰酸酯封端聚氨酯预聚物；其中，所述部分催化剂为A组分中催化剂总量的30～40wt％。具体地，通过缩合反应得到含酰肼类基团的脂肪族异氰酸酯封端聚氨酯预聚物，其中酰肼类基团除可提供氢键作用外，还可与金属离子形成金属离子配位键，提供金属配位作用。含酰肼类基团的脂肪族异氰酸酯封端聚氨酯预聚物是具有以下结构的化合物：
[0026][0027](2)羟基封端聚氨酯的合成：在上述反应体系中加入剩余催化剂，并取事先经加热处理的低聚物多元醇和多元醇小分子交联剂，加入到上述异氰酸酯封端聚氨酯预聚物的反应体系中，加热反应一段时间得到羟基封端聚氨酯。
[0028](3)含氢键和金属配位键的羟基封端聚氨酯的合成：取适当金属离子交联剂溶于第三溶剂中，将其加入到步骤(2)得到的羟基封端聚氨酯中，搅拌混合均匀，得到含氢键和
金属配位键的羟本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高强高韧耐老化的双组份聚氨酯，其特征在于：所述双组份聚氨酯包括A组分和B组分；所述A组分和所述B组分的重量比为1：0.1～1.2；所述A组分是由包括以下组分的原料制备而得：各组分按重量份数计，所述B组分的结构式如下2.根据权利要求1所述的高强高韧耐老化的双组份聚氨酯，其特征在于：所述A组分中，各组分按重量份数计，所述A组分中，各组分按重量份数计，3.根据权利要求1所述的高强高韧耐老化的双组份聚氨酯，其特征在于：所述脂肪族异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、1,4
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环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异
氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；和/或所述酰肼类扩链剂为间苯二甲酸二酰肼、丙二酰肼、丁二酸二酰肼、己二酸二酰肼、癸二酰肼中的至少一种；和/或所述催化剂为有机锡催化剂、有机铋催化剂、叔胺类催化剂中的至少一种；和/或所述低聚物多元醇为聚碳酸酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚四氢呋喃多元醇、端羟基聚丁二烯中的至少一种；和/或所述多元醇小分子交联剂为三羟甲基丙烷、2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇、丝氨醇、2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇中的至少一种；和/或所述金属离子交联剂为ZnCl2、Zn(CF3SO3)2、Zn(CF3COO)2、FeCl3、EuCl3、TbCl3中的至少一种。4.根据权利要求1所述的高强高韧耐老化的双组份聚氨酯，其特征在于：所述脂肪族异氰酸酯、所述催化剂、所述酰肼类扩链剂的重量比为20：0.2～5：0.5～20；优选为20：0.2～3：1.6～12。5.根据权利要求1所述的高强高韧耐老化的双组份聚氨酯，其特征在于：所述A组分和所述B组分的重量比为1：0.8～1.2。6.根据权利要求1所述的高强高韧耐老化的双组份聚氨酯，其特征在于：所述A组分通过如下步骤制备：(1)将所述脂肪族异氰酸酯和所述酰肼类扩链剂分别溶于第一溶剂和第二溶剂，混合，加...
【专利技术属性】
技术研发人员：王贤明，吴连锋，刘振楠，崔绪瑞，陈忱，宁亮，李镇，王军军，
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：
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