CN116836615B - 用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料及其制备方法 - Google Patents

用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体涉及用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料及其制备方法。一种用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，由主剂和固化剂组成，所述主剂和固化剂的质量比为100:（34.3‑47.7），按重量份计，所述主剂包括聚天门冬氨酸酯树脂35‑45份、疏水增塑剂2‑6份、颜料30.1‑50.5份、填料3‑38份、助剂2‑4.4份；所述固化剂由刚性异氰酸酯固化剂和弹性固化剂按当量比（0.6‑0.8）:（0.2‑0.4）混合而成；所述弹性固化剂为无溶剂聚醚改性弹性固化剂或无溶剂聚酯改性弹性固化剂。本申请聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，能水下固化，对潮湿基材的附着力好，对水线部位及潮汐处防腐效果优。

Description

用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料及其制备方法。
背景技术
海洋、江河中大型设备设施及混凝土桩基一般都在潮湿、潮汐处、水下等恶劣环境条件下使用，需要具有良好的耐候性和耐海水性，满足水上大气及海洋环境下的长效防腐作用。
目前环氧涂料可以水下固化，但不能不能满足水线部位及潮汐处不耐候的问题。而现有的天冬聚脲涂料具有极好的耐候性，但不能水下快速固化。因此，现有涂料无法解决海洋、江河中大型设备设施及混凝土桩基在潮湿、潮汐处、水下等恶劣环境条件下的防腐与防护修复。
发明内容
为了改善现有涂料在潮湿、潮汐处、水下等恶劣环境条件下的防腐与防护效果较差的缺陷，本申请提供用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，采用如下技术方案实现：
一种用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，由主剂和固化剂组成，所述主剂和固化剂的质量比为100:(34.3-47.7)，按重量份计，所述主剂包括聚天门冬氨酸酯树脂35-45份、疏水增塑剂2-6份、颜料30.1-50.5份、填料3-38份、助剂2-4.4份；所述固化剂由刚性异氰酸酯固化剂和弹性固化剂按当量比(0.6-0.8):(0.2-0.4)混合而成；所述弹性固化剂为无溶剂聚醚改性弹性固化剂或无溶剂聚酯改性弹性固化剂。
通过采用上述技术方案，刚性异氰酸酯固化剂与无溶剂聚醚改性弹性固化剂或无溶剂聚酯改性弹性固化剂的复合使用，使天冬聚脲防腐涂料具有良好的耐候性、耐海水性、附着力和水下固化功能，水下断裂伸长率适宜，可有效屏蔽海水的渗透，可以抗水浪、砂砾及一般水上漂浮物的冲击，不仅使聚天门冬氨酸酯聚脲涂料能水下固化，且提高了聚天门冬氨酸酯聚脲涂料对潮湿基材的附着力，能有效改善聚天门冬氨酸酯聚脲涂料水线部位及潮汐处不耐候的缺陷，具有长效防腐效果。
疏水增塑剂的疏水功能是疏水剂向涂膜表面迁移，为初期涂膜固化提供一个屏蔽水的过程，使涂膜水下固化初期具有良好的疏水性，可有效降低初期涂料与水的反应，使涂膜交联致密平整，减少漆膜气泡，漆膜外观良好。但疏水增塑剂用量过大，漆膜回粘不干，会影响涂层综合性能。不加疏水剂浸水后因副反应漆膜会出现较多小泡，降低防护效果。此外，本申请聚天门冬氨酸酯聚脲的交联密度较大，可以形成致密的漆膜，疏水增塑剂的加入量高于其他漆膜，本申请制备的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的硬度下降较小，而其他漆膜中疏水增塑剂加入量高于2wt％，硬度下降较大。
本申请提供的用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料具有良好的耐候性、耐海水性，极好的附着力和水下固化功能，施工20-40min后即可浸入水中，具有良好的防护性能，满足水下及潮汐处的防护及快速施工修复工程。
优选的，所述刚性异氰酸酯固化剂和弹性固化剂的当量比为0.7:0.3。
通过采用上述技术方案，刚性异氰酸酯固化剂和弹性固化剂按当量比0.7:0.3复合使用，提高了聚天门冬氨酸酯聚脲涂料与基材的附着力，且聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的耐候性、耐海水性和水下固化功能更好。
优选的，所述无溶剂聚酯改性弹性固化剂为飞扬骏研GB963B-100和/或拜耳Desmodur E 2863XP；更优选的，所述无溶剂聚酯改性弹性固化剂为飞扬骏研GB963B-100。
通过采用上述技术方案，飞扬骏研GB963B-100是聚酯改性的含有-NCO基团的弹性固化剂，赋予聚天门冬氨酸酯聚脲涂料适宜的适用期，提高了聚天门冬氨酸酯聚脲涂料与潮湿基材的附着力，使聚天门冬氨酸酯聚脲涂料具有优异的防腐性，同时提高了聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的断裂伸长率，尤其提高了水线部位及潮汐处的长效防腐与防护作用。
优选的，所述无溶剂聚醚改性弹性固化剂选自飞扬骏研GB805B-100、飞扬骏研GB805A-100和飞扬骏研GB605C-100中的一种或多种；优选的，所述无溶剂聚醚改性弹性固化剂为飞扬骏研GB805B-100。
通过采用上述技术方案，飞扬骏研GB805B-100粘度较低，聚天门冬氨酸酯聚脲涂料在含有羟基基团或含水情况下会加速固化反应，且无溶剂聚醚改性弹性固化剂耐水性好，提高了聚天门冬氨酸酯聚脲涂料在水下的断裂伸长率。
优选的，所述弹性固化剂为无溶剂聚酯弹性固化剂。
聚天门冬氨酸酯聚脲涂料在水线潮汐部位及水下固化时，无溶剂聚酯弹性固化剂更好兼顾耐老化与耐水性，效果更优。
本申请中，所述刚性异氰酸酯固化剂为HDI三聚体和/或IPDI三聚体；优选的，所述刚性异氰酸酯固化剂为HDI三聚体。
更优选的，所述HDI三聚体选自万华HT-600、旭化成TPA-100和德士模都N3900中的一种或多种。
优选的，所述疏水增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、对苯二甲酸二辛酯和己二酸二辛酯中的一种或多种；更优选的，所述疏水增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯。
通过采用上述技术方案，邻苯二甲酸二辛酯的疏水性更强，更有利于聚天门冬氨酸酯聚脲涂料初期水下固化，使涂膜交联更致密平整，涂层具有适宜断裂伸长率。
优选的，所述邻苯二甲酸二辛酯的重量份为2-4。
通过采用上述技术方案，初期涂料与水反应少，涂膜交联更致密平整，无起泡，且聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的韧性与抗水渗透性更好。
优选的，所述聚天门冬氨酸酯树脂为飞扬骏研聚天门冬氨酸酯树脂F421和/或飞扬骏研聚天门冬氨酸酯树脂F420。
通过采用上述技术方案，飞扬骏研聚天门冬氨酸酯树脂F421、飞扬骏研聚天门冬氨酸酯树脂F420的耐水性更好，固化速度快，水下固化功能好，同时交联密度高，有效提高了聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的断裂伸长率。
优选的，所述助剂包括附着力促进剂、分散剂和消泡剂。
本申请中，所述附着力促进剂、分散剂和消泡剂的质量比为(1-2):(0.4-0.9):(0.4-1)；优选的，所述附着力促进剂、分散剂和消泡剂的质量比为1:0.5:0.5。
本申请中，所述附着力促进剂包括但不限于硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂KH-550和硅烷偶联剂KH-570中的任一种；优选的，所述附着力促进剂为硅烷偶联剂KH-560。
本申请中，所述分散剂包括但不限于分散剂BYK-110、分散剂EFKA4063、分散剂BYK-163和巴斯夫分散剂EFKA PU 4063中的任一种；优选的，所述分散剂为分散剂BYK-163。
本申请中，所述消泡剂包括但不限于消泡剂BYK-9920、赢创迪高脱泡剂Airex900和熙普消泡剂900N中的任一种。
优选的，所述消泡剂为消泡剂BYK-9920和熙普消泡剂900N的混合物。
通过采用上述技术方案，消泡剂BYK-9920具有消泡剂和流平剂的双重作用，消泡剂BYK-9920和熙普消泡剂900N复配的消泡剂，漆膜外观平整，无起泡，且提升优化聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的断裂伸长率。
更优选的，所述消泡剂BYK-9920和熙普消泡剂900N的质量比为(1-1.5):1；最优选的，所述消泡剂BYK-9920和熙普消泡剂900N的质量比为1.5:1。
本申请中，所述颜料为钛白粉或碳黑。
本申请中，所述填料为白炭黑、沉淀硫酸钡和玻璃粉的混合物。
优选的，所述白炭黑、沉淀硫酸钡和玻璃粉的质量比为(1-4):(10-15):(10-15)；更优选的，所述白炭黑、沉淀硫酸钡和玻璃粉的质量比为1:13:12。
优选的，由主剂和固化剂组成，所述主剂和固化剂的质量比为100:37.96，按重量份计，所述主剂包括聚天门冬氨酸酯树脂36份、疏水增塑剂4份、颜料32份、填料26份、助剂2份；所述固化剂由刚性异氰酸酯固化剂和弹性固化剂按当量比0.7:0.3混合而成；所述弹性固化剂由无溶剂聚醚改性弹性固化剂或无溶剂聚酯改性弹性固化剂。
第二方面，本申请提供一种用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的制备方法，采用如下技术方案实现：
一种用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的制备方法，包括如下步骤：
将聚天门冬氨酸酯树脂、疏水增塑剂、颜料、填料和助剂混合，研磨，得主剂；
将刚性异氰酸酯固化剂和弹性固化剂混合均匀，得固化剂；
将主剂和固化剂混合，搅拌均匀，得用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请提供的用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料具有良好的耐候性、耐海水性，极好的附着力和水下固化功能，施工20-40min后即可浸入水中，具有良好的防护性能，满足水下及潮汐处的防护及快速施工修复工程。本申请无溶剂聚醚弹性固化剂，耐水性更好，用于完全水下固化；无溶剂聚酯弹性固化剂兼顾耐老化与耐水性，用于水线潮汐部位处水下固化，能有效改善聚天门冬氨酸酯聚脲涂料水线部位及潮汐处不耐候的缺陷，具有长效防腐效果。
2、疏水增塑剂的疏水功能是疏水剂向涂膜表面迁移，为初期涂膜固化提供一个屏蔽水的过程，使涂膜水下固化初期具有良好的疏水性，可有效降低初期涂料与水的反应，使涂膜交联致密平整，减少漆膜气泡，漆膜外观良好。
3、采用无溶剂聚酯改性弹性固化剂，优异的耐候性和耐水性，进一步提高了聚天门冬氨酸酯聚脲涂料水下防腐效果和水线部位、潮汐处及水上防腐效果。
4、飞扬骏研聚天门冬氨酸酯树脂F421、飞扬骏研聚天门冬氨酸酯树脂F420的耐水性更好，固化速度快，水下固化功能好，同时交联密度高，且聚天门冬氨酸酯聚脲涂料具有适宜的断裂伸长率。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
实施例
实施例1-13提供了一种用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，以下以实施例1为例进行说明。
实施例1提供的用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，其制备步骤为：
S1、将360g飞扬骏研聚天门冬氨酸酯树脂F421、40g邻苯二甲酸二辛酯、320g钛白粉、10g白炭黑、130g沉淀硫酸钡、120g玻璃粉、10g附着力促进剂KH-560、5g分散剂BYK-163、2g熙普消泡剂900N和3g消泡剂BYK-9920混合均匀，研磨至细度小于30μm，得主剂；
S2、将176g万华HT-600和174g飞扬骏研GB963B-100(万华HT-600和飞扬骏研GB963B-100的当量比为0.7:0.3)混合均匀，得固化剂；
S3、将S1步骤制备的主剂和S2步骤制备的固化剂按质量比100:37.96混合，搅拌均匀，得用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料。
实施例2-5，与实施例1不同之处仅在于：主剂的组成不同，具体见表1。
表1实施例1-5主剂各制备原料的质量
实施例6-7，与实施例1不同之处仅在于：固化剂的组成不同，具体见表2。
表2实施例1、6-7固化剂各制备原料的质量
实施例8-10，与实施例1不同之处仅在于：弹性固化剂的组成不同，具体见表3。
表3实施例1、8-10弹性固化剂的组成
实施例11-13，与实施例1不同之处仅在于：聚天门冬氨酸酯树脂的组成不同，具体见表4。
表4实施例1、11-13聚天门冬氨酸酯树脂的组成
对比例
对比例1-6，与实施例1不同之处仅在于：聚天门冬氨酸酯聚脲涂料各制备原料的质量不同，具体见表5。
表5对比例1-6主剂各制备原料的质量
对比例7，与实施例1不同之处仅在于：飞扬骏研GB963B-100等当量替换为飞扬骏研GB905A-85。
性能检测试验
针对本申请实施例1-13和对比例1-7制备的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，进行如下的性能检测。
分别将实施例1-13和对比例1-7制备的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料采用刷涂的方式均匀涂覆在钢板上(规格100mm×200mm×2mm)，连续刷涂2道，形成厚度为200μm的漆膜，刷涂30min后浸入装有3.5wt％的氯化钠水溶液的玻璃缸中(浸泡70％高度钢板)，保持钢板浸泡高度恒定，30天后检测浸泡区、非浸泡区漆膜的性能。
1.外观：分别观察浸泡区、非浸泡区漆膜表面是否平整、是否有凹坑、是否有小泡，其中，基本平整记(允许有刷痕或辊涂痕迹)记为1，有各别微小凹坑记为2，有少量凹坑记为3，有个别小泡记为4，有较多小泡记为5，测试结果见表6。
表6测试结果
2.附着力：分别按照GB/T 5210-2006《色漆和清漆拉开法附着力试验》的标准检测浸泡区、非浸泡区漆膜的附着力，测试结果见表6。
3.断裂伸长率：分别按照GB/T 16777-1997《建筑防水涂料试验方法》中8.2、8.3的标准检测浸泡区、非浸泡区漆膜的断裂伸长率，测试结果见表6。
4.邵氏硬度：分别采用邵氏A硬度计检测浸泡区、非浸泡区漆膜的邵氏硬度，测试结果见表6。
5.耐老化：按照GB/T 1865-2009《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射》的标准检测非浸泡区漆膜的耐老化性，测试结果见表7。
表7耐老化测试结果
样品 耐老化 样品 耐老化
实施例1 1200h通过 实施例11 1200h通过
实施例2 1200h通过 实施例12 1000h通过
实施例3 1200h通过 实施例13 1000h通过
实施例4 1200h通过 对比例1 1000h通过
实施例5 1200h通过 对比例2 1000h通过
实施例6 1000h通过 对比例3 600h未通过
实施例7 1200h通过 对比例4 800h通过
实施例8 1200h通过 对比例5 1000h通过
实施例9 600h通过 对比例6 600h通过
实施例10 600h通过 对比例7 1000h通过
以下针对表6-7的测试数据，详细说明本申请。
从实施例1和对比例1的测试数据可知，邻苯二甲酸二辛酯的加入使涂膜水下固化初期具有良好的疏水性，可有效降低初期涂料与水的反应，使涂膜交联致密平整，减少了漆膜的气泡，漆膜的外观好。同时可以一定程度上提高聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的附着力、断裂伸长率和硬度。
从实施例1和对比例2的测试数据可知，邻苯二甲酸二辛酯的加入量过大，会向表面迁移，在短时间内向表面迁移的速度会快，漆膜回粘不干，影响聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的附着力、断裂伸长率和硬度，且外观会出现小泡。
从实施例1和对比例3、4的测试数据可知，无溶剂聚酯改性弹性固化剂的加入使聚天门冬氨酸酯聚脲涂料能水下固化，且降低了漆膜的脆性，提高了漆膜的附着力、断裂伸长率和硬度。万华HT-600刚性异氰酸酯固化剂和飞扬骏研GB963B-100弹性固化剂共同作用，固化速度较快，进一步提高了漆膜的附着力、断裂伸长率和硬度。
从实施例1和对比例5、6的测试数据可知，刚性异氰酸酯固化剂和弹性固化剂的当量比过高不利于聚天门冬氨酸酯聚脲涂料水下固化，刚性异氰酸酯固化剂和弹性固化剂的当量比过低不利于漆膜的附着力和断裂伸长率。
从实施例1和对比例7的测试数据可知，对比例7采用的飞扬骏研GB905A-85为有溶剂聚酯改性弹性固化剂，漆膜的外观不好，不利于聚天门冬氨酸酯聚脲涂料水下固化，且漆膜的附着力、断裂伸长率和硬度较低。
从实施例1和实施例4、5的测试数据可知，随着邻苯二甲酸二辛酯的含量增加，浸泡区的外观先变好后变差，浸泡区、非浸泡区漆膜的附着力、断裂伸长率和硬度也是先增加后降低，说明邻苯二甲酸二辛酯的加入量对聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的综合性能影响较大。
从实施例1和实施例6、7的测试数据可知，万华HT-600和飞扬骏研GB963B-100的当量比为0.7:0.3，聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的附着力、断裂伸长率和硬度较高，且非浸泡区的耐候性较好。
从实施例1、8和实施例9、10的测试数据可知，无溶剂聚酯改性弹性固化剂飞扬骏研GB963B-100、拜耳Desmodur E 2863 XP比无溶剂聚醚弹性固化剂的耐候性好，显著提高了涂料非浸泡区漆膜的耐老化性。但无溶剂聚醚弹性固化剂对应浸泡区漆膜的附着力和断裂伸长率与非浸泡区漆膜的附着力和断裂伸长率相差均较少。
从实施例1和实施例8的测试数据可知，飞扬骏研GB963B-100对应聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的附着力和断裂伸长率均略高于拜耳Desmodur E 2863 XP对应聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的附着力和断裂伸长率。
从实施例1、11和实施例12-13的测试数据可知，实施例12、13飞扬骏研聚天门冬氨酸酯树脂F28503、F520替代部分F421，降低了聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的固化速度，降低了聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的交联密度，从而降低了漆膜的附着力和断裂伸长率，浸泡区的外观也较差一些。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，由主剂和固化剂组成，所述主剂和固化剂的质量比为100:（34.3-47.7）；
按重量份计，所述主剂包括聚天门冬氨酸酯树脂35-45份、颜料30.1-50.5份、填料3-38份、助剂2-4.4份；
其特征在于，
所述主剂还包括邻苯二甲酸二辛酯2-6份；
所述固化剂由刚性异氰酸酯固化剂和弹性固化剂按当量比（0.6-0.8）:（0.2-0.4）混合而成，所述刚性异氰酸酯固化剂为万华HT-600；
所述弹性固化剂为无溶剂聚醚改性弹性固化剂或无溶剂聚酯改性弹性固化剂；所述无溶剂聚酯改性弹性固化剂为飞扬骏研GB963B-100；所述无溶剂聚醚改性弹性固化剂为飞扬骏研GB805B-100；所述聚天门冬氨酸酯树脂为飞扬骏研聚天门冬氨酸酯树脂F421和/或飞扬骏研聚天门冬氨酸酯树脂F420；
所述用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料施工20-40min后即可浸入水中。
2.根据权利要求1所述的用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，其特征在于，所述刚性异氰酸酯固化剂和弹性固化剂的当量比为0.7:0.3。
3.根据权利要求1所述的用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，其特征在于，所述刚性异氰酸酯固化剂为HDI三聚体。
4.根据权利要求1所述的用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，其特征在于，所述邻苯二甲酸二辛酯的重量份为2-4。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料，其特征在于，所述助剂包括附着力促进剂、分散剂和消泡剂。
6.一种权利要求1-5中任一项所述用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将聚天门冬氨酸酯树脂、邻苯二甲酸二辛酯、颜料、填料和助剂混合，研磨，得主剂；
将刚性异氰酸酯固化剂和弹性固化剂混合均匀，得固化剂；
将主剂和固化剂混合，搅拌均匀，得用于水下固化的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料。
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