CN108587438A - 一种抗爆吸能涂层材料、制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗爆吸能涂层材料、制备方法及其应用,属于建筑防护材料技术领域。一种抗爆吸能涂层材料,所述材料配方由A组分和B组分组成:A组分为异氰酸酯45~80份,聚醚多元醇20~40份,稀释剂0~20份;B组分为端氨基聚醚50~80份,胺扩链剂25~40份,偶联剂0~8份,填料0~10份,助剂0~8份。A、B组分的体积比为1:0.97~1.03。分别制备A、B组分并采用双组分高温高压撞击混合无气喷涂设备将两种混合后喷涂于建筑基体表面底漆上形成抗爆吸能涂层。所述涂层可提升***载荷下防护结构的动态力学性能,降低了***造成建筑物内的压力,提高了建筑物的抗爆性能。

Description

一种抗爆吸能涂层材料、制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及一种抗爆吸能涂层材料、制备方法及其应用,属于建筑防护材料技术领域。
背景技术
***袭击(比如恐怖袭击)造成的人员伤害和伤亡,80%是由***产生建筑碎片引起的,炸弹使飞散的建筑物像***的榴弹一样袭击建筑内部、周围的人员,极大地提高了死亡率。通过研究发现,带有保护涂层的建筑物抗***冲击效果是传统建筑物的20倍以上,在相同冲击下能够降低建筑物内人员的伤亡率50%。在建筑物表面喷涂抗爆吸能涂层材料可以大大提高其防护性能,降低***冲击波对建筑物的结构破环,从而避免建筑物碎片对建筑物内人员的袭击。目前建筑抗爆吸能防护涂层的研究工作仍在起步阶段,如何提高建筑的抗爆吸能性能具有重要意义。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的之一在于提供了一种抗爆吸能防护涂层材料,所述材料是一种高敏感率弹性体聚脲喷涂材料,在大范围应变率条件下表现出明显的应变率效应,一种独特的超粘弹性聚合物。
本发明的目的之二在于提供一种抗爆吸能涂层材料的制备方法,所述方法简单易行。
本发明的目的之三在于一种抗爆吸能涂层材料的应用,将其应用于建筑物实体结构上,可提高建筑结构抗爆抗冲击性能,同时兼具防水、防腐等功能。
一种抗爆吸能涂层材料,所述材料配方由A组分和B组分组成:
所述A组分的组成及其质量份数如下:
二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯 45~80份,
聚四氢呋喃醚二醇 20~40份,
稀释剂 0~20份,
其中,所述稀释剂为碳酸丙烯酯;
所述B组分的组成及其质量份数如下:
其中,所述胺扩链剂为3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷、甲基二乙醇胺、异佛尔酮二胺、4,4’-亚甲基双(2,6-二乙基苯胺)和4,4’-亚甲基双(2-甲基-6-乙基苯胺)中的一种以上;
所述偶联剂为水性硅烷偶联剂;
所述填料为钛白粉、碳酸钙、硅藻土、玻璃纤维、陶土、重晶石、炭黑和颜料中的一种以上;
所述助剂为阻燃剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和纳米金刚石中的一种以上;
所述A组分和B组分的体积比为1:0.97~1.03。
一种本发明所述抗爆吸能涂层材料的制备方法,所述方法步骤如下:
(1)将聚四氢呋喃醚二醇加入到有氮气保护的反应釜Ⅰ中,在搅拌下加热至120±5℃,在真空-0.095~0.1MPa下脱水1~2小时,去掉真空,降至室温后加入二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯,在80~120℃下反应2~4小时,降温至60℃及以下加入稀释剂,搅拌均匀后出料,得到A组分。
(2)将端氨基聚氧化丙烯醚、胺扩链剂、偶联剂、填料和助剂依次加入到反应釜Ⅱ中,搅拌1~2小时,室温下混合均匀后出料,得到B组分。
一种本发明所述抗爆吸能涂层材料的应用:采用双组分高温高压撞击混合无气喷涂设备将A组分和B组分混合后喷涂于建筑基体表面底漆上,形成抗爆吸能涂层。
优选的,所述抗爆吸能涂层厚度为2mm~10mm,具体厚度根据具体建筑物的结构特性和防护要求确定。
优选的,所述抗爆吸能涂层与底漆的粘结强度≥6MPa。
优选的,建筑基体表面底漆为聚醚醇和双酚A型环氧树脂以3:1的质量比混合,然后加入辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡,其中,辛酸亚锡占底漆总质量的3%,二月桂酸二丁基锡占底漆总质量的4%。
优选的,抗爆吸能涂层的喷涂方式为迎爆单面、背爆单面或迎背爆两面喷涂。
优选的,将纤维织物铺设在所述抗爆吸能涂层中。
优选的,所述纤维织物为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维。
优选的,所述纤维织物的织线孔隙为5mm~25mm。
有益效果
本发明所述的一种抗爆吸能涂层材料,其独特的应变率敏感性能够提升***载荷下防护结构的动态力学性能,通过减小建筑物墙体变形而降低***造成建筑物内的压力,避免大量建筑碎片的产生从而减少墙壁附近物体带来的潜在侵彻威胁,这种超高强度的涂层提高了暴露于***事件中建筑物的抗爆性能,可基本保持其完整性。
本发明所述的抗爆吸能涂层其力学性能参数需要同时满足:拉伸强度≥28MPa,扯断伸长率≥300%,撕裂强度≥90KN/m,硬度为85~95(邵氏A),四个力学性能参数,相互制约影响,形成一个材料配方-性能表现的复杂体系,是抗爆吸能涂层防护材料的核心技术。
抗爆吸能涂层与建筑物基材(混凝土)的粘结强度,即附着力,直接影响防护层的使用寿命,也影响防护层的功能效果。根据抗爆吸能涂层的防护性能要求,其对混凝土的附着力要求大于等于6MPa。
附图说明
图1为本发明实施例1所述的防护涂层结构示意图。
图2为本发明实施例1所述的迎背爆两面喷涂方式。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种抗爆吸能涂层材料,由A组分和B组分组成,其组成及其质量份数如表1所示。
表1 A组分和B组分组成及其质量份数
一种本发明所述抗爆吸能涂层材料的制备方法,所述方法步骤如下:
(1)将聚四氢呋喃醚二醇加入到有氮气保护的反应釜Ⅰ中,在搅拌下加热至120℃,在真空0.05MPa下脱水1.5小时,去掉真空,降至室温后加入二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯,在100℃下反应3小时,降温至60℃及以下加入碳酸丙烯酯,搅拌均匀后出料,得到A组分。
(2)将聚四氢呋喃醚二醇JEFFAMINE T-5000、聚四氢呋喃醚二醇JEFFAMINE D-2000、聚四氢呋喃醚二醇JEFFAMINE D-400、胺扩链剂二乙基甲苯二胺、偶联剂Z6040、二氧化钛R902、炭黑MA100和紫外线吸收剂B97依次加入到反应釜Ⅱ中,搅拌1.5小时,室温下混合均匀后出料,得到B组分。
一种本实施例所述抗爆吸能涂层材料的应用:采用GUSMER公司生产H-20/35喷涂设备进行喷涂施工,A、B两组分由各自的抽料泵从料桶按照体积比1:1输送至主机进行计量、加压、升温,然后输送至喷枪。物料在喷枪内的流动受到绝对的控制,不允许自由流动,使物料以最快的方式在喷枪的混合室内混合,然后喷出,在混凝土板的环氧树脂改性的聚氨酯底漆上形成抗爆吸能涂层。所述抗爆吸能涂层厚度为5mm,然后铺设一层纤维织物,然后再喷涂一层抗爆吸能涂层,厚度为5mm,形成防护涂层,如图1所示;所述纤维织物为芳纶纤维;所述纤维织物的织线孔隙为15mm。防护涂层的喷涂方式为迎背爆两面喷涂,如图2所示。
混凝土板结构尺寸为:1m×1m,厚度40mm,主要用水凝、沙土以及钢筋浇筑而成。环氧树脂改性的聚氨酯底漆为聚醚醇和双酚A型环氧树脂以3:1的质量比混合,然后加入辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡,其中,辛酸亚锡占底漆总质量的3%,二月桂酸二丁基锡占底漆总质量的4%。
喷涂抗爆吸能涂层对施工环境的适应性很强,可适合于相对复杂气候、环境的施工;温度环境在-35~75℃之间,环境湿度不高于80%;混凝土基材的温度高于露点温度3℃,混凝土基材的含水率低于8%,混凝土正常养护龄期,至少要超过14天养护,最好大于28天,表面强度达到规定要求;混凝土基层应平整、清洁、干燥,不得有空鼓、松动、蜂窝麻面、浮碴、浮土、脱模剂和油污。混凝土基层处理施工包括混凝土表面清理、混凝土表面缺陷修补:a.混凝土基层面应平整、坚硬,表面干燥、无明水、油脂及其他异物;b.不得有大于0.5mm的孔洞出现,不得有开裂、起砂、脱皮等缺陷;c.阴阳角、管根等特殊部位应抹成圆弧或钝角,并将尘土、杂物清扫干净;d.必须保证喷涂作业面清洁无尘,无杂质,无降低附着力等潜在影响因素。
所述抗爆吸能涂层材料的物理性能,如表1所示。
表1抗爆吸能涂层材料的物理性能
根据建筑破坏等级划分,以砖墙坍塌破坏(Ⅵ级)为基准工况,冲击波作用力>76.0kPa。对于未喷涂防护层的砖墙,在***载荷作用下,墙体坍塌,产生大量飞散的碎片。喷涂防护层后,建筑抗爆能力提高,墙的背爆面无大量碎片产生,聚脲防护层基本保持完整。试验结果表明,迎背爆两面喷涂防护层可大大提高钢筋混凝土板的抗爆能力,并能够抑制混凝土板碎片的飞溅,加固效果非常明显。
本发明包括但不限于以上实施例,凡是在本发明的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进,都将视为在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗爆吸能涂层材料,其特征在于:所述材料配方由A组分和B组分组成:
所述A组分的组成及其质量份数如下:
二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯 45~80份,
聚四氢呋喃醚二醇 20~40份,
稀释剂 0~20份,
其中,所述稀释剂为碳酸丙烯酯;
所述B组分的组成及其质量份数如下:
其中,所述胺扩链剂为3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷、甲基二乙醇胺、异佛尔酮二胺、4,4’-亚甲基双(2,6-二乙基苯胺)和4,4’-亚甲基双(2-甲基-6-乙基苯胺)中的一种以上;
所述偶联剂为水性硅烷偶联剂;
所述填料为钛白粉、碳酸钙、硅藻土、玻璃纤维、陶土、重晶石、炭黑和颜料中的一种以上;
所述助剂为阻燃剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂和纳米金刚石中的一种以上;
所述A组分和B组分的体积比为1:0.97~1.03。
2.一种如权利要求1所述的抗爆吸能涂层材料的制备方法,其特征在于:所述方法步骤如下:
(1)将聚四氢呋喃醚二醇加入到有氮气保护的反应釜Ⅰ中,在搅拌下加热至120±5℃,在真空-0.095~0.1MPa下脱水1~2小时,去掉真空,降至室温后加入二苯甲烷-4,4’-二异氰酸酯,在80~120℃下反应2~4小时,降温至60℃及以下加入稀释剂,搅拌均匀后出料,得到A组分。
(2)将端氨基聚氧化丙烯醚、胺扩链剂、偶联剂、填料和助剂依次加入到反应釜Ⅱ中,搅拌1~2小时,室温下混合均匀后出料,得到B组分。
3.一种如权利要求1所述的抗爆吸能涂层材料的应用,其特征在于:采用双组分高温高压撞击混合无气喷涂设备将A组分和B组分混合后喷涂于建筑基体表面底漆上,形成抗爆吸能涂层。
4.如权利要求3所述的一种所述抗爆吸能涂层材料的应用,其特征在于:所述抗爆吸能涂层厚度为2mm~10mm。
5.如权利要求3所述的一种所述抗爆吸能涂层材料的应用,其特征在于:抗爆吸能涂层的喷涂方式为迎爆单面、背爆单面或迎背爆两面喷涂。
6.如权利要求3所述的一种所述抗爆吸能涂层材料的应用,其特征在于:所述抗爆吸能涂层与底漆的粘结强度≥6MPa。
7.如权利要求6所述的一种所述抗爆吸能涂层材料的应用,其特征在于:建筑基体表面底漆为聚醚醇和双酚A型环氧树脂以3:1的质量比混合,然后加入辛酸亚锡和二月桂酸二丁基锡,其中,辛酸亚锡占底漆总质量的3%,二月桂酸二丁基锡占底漆总质量的4%。
8.如权利要求3所述的一种所述抗爆吸能涂层材料的应用,其特征在于:将纤维织物铺设在所述抗爆吸能涂层中。
9.如权利要求8所述的一种所述抗爆吸能涂层材料的应用,其特征在于:所述纤维织物为玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维。
10.如权利要求8所述的一种所述抗爆吸能涂层材料的应用,其特征在于:纤维织物的织线孔隙为5mm~25mm。
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