專利名稱：脂族聚脲涂料、其制備方法及其用途的制作方法
技術領域：
本發明涉及涂料領域，特別涉及脂族聚脲涂料、其制備方法及其用途。直量
如我們已知，常規聚氨酯(聚脲)防水涂料包括單組分手工施涂芳族聚氨酯防水涂料、雙組分手工施涂芳族聚氨酯防水涂料和雙組分噴涂芳族防水涂料。通過使用芳族聚異氰酸酯化合物(如MD1、TDI和它們的加合物或低聚物)作為涂料粘合劑，常規涂料的耐候性較差。常規涂料在戶外暴露后容易泛黃和粉化(chalking)，這不僅影響防水層的機械性能、使用壽命，還影響其裝飾性能。因此，常規涂料難以滿足直接戶外使用和暴露的要求。高速鐵路橋的一些部件會直接在陽光下使用和暴露，因此由于常規聚氨酯(聚脲)防水涂料耐候性有限的事實，常規聚氨酯(聚脲)防水涂料在高速鐵路橋上的應用受到限制。隨著中國鐵路尤其是高速鐵路的發展，施涂在高速鐵路橋上的涂料的技術要求比以前更高。在2009年，頒布了對京 滬高速鐵路的混凝土橋上施涂的脂族防水涂料的嚴格和詳盡的規格，其中該規格要求高水平的機械性能和耐候性。例如，該脂族涂料應符合下列性能:伸長率> 200%、拉伸強度> 4 MPa、在1500h人工加速UV老化測試后無明顯變色、無粉化、無起泡和無裂紋，該脂族涂料還應在室溫下施涂。目前有幾種改善脂族涂料的耐候性和機械強度的方法。例如，CN-A1350018CEP-A1184399)公開了基于IPDI和HDI的新型聚脲涂料，但這種聚脲涂料是一種粉末涂料。這種聚脲涂料的固化溫度為150-220°C，因此為了固化，這種聚脲涂料不適合在室溫下操作。此夕卜，這種涂料沒有防水性質。在另一專利中，CN-A 101277988 (W02007/039133)公開了包含具有脲基甲酸酯和胺官能團的聚氨酯預聚物的涂料粘合劑。但是，基于這種粘合劑的涂料的最大伸長率和最大拉伸強度分別為61.5%和2.4MPa，這比伸長率彡200%和拉伸強度彡4MPa的要求低得多。此外，CN-A 101469246公開了制備基于聚天冬氨酸類和聚異氰酸酯的防水涂料的方法。但是,通過這種方法制成的涂料的最大伸長率為150%，小于伸長率> 200%的要求。為了滿足脂族防水涂料的實踐要求，例如伸長率> 200%、拉伸強度> 4 MPa、在1500h人工加速UV老化測試后無明顯變色、無粉化、無起泡、無裂紋并可在室溫下施涂，希望開發新型脂族聚脲涂料和基于脂族聚脲涂料的涂層。
發明內容
本發明的目的是提供脂族聚脲涂料。根據本發明中的實例之一，該脂族聚脲涂料包含由包括A、B和C的組分混合得到的產物:
A)30-50重量份的NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)預聚物；
B)3-15重量份的六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物；和
C)10-25重量份的包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂。
NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯預聚物的量優選為33 - 44重量份。六亞甲基二異氰酸酯低聚物的量優選為4 - 6重量份。位阻仲脂族二胺的量優選為12 - 17重量份。本發明的另一目的是提供制備脂族聚脲涂料的方法。根據本發明中的實例之一，該方法包括混合包括A、B和C的組分的步驟:
A)30-50重量的份NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯預聚物；
B)3-15重量份的六亞甲基二異氰酸酯低聚物；和 C)10-25重量份的包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂。NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯預聚物(A)的量優選為33 - 44重量份。六亞甲基二異氰酸酯低聚物(B)的量優選為4 - 6重量份。包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂(C)的量優選為12 - 17重量份。本發明的第三目的是提供脂族聚脲涂層。根據本發明中的實例之一，該脂族聚脲涂層是本發明中提供的脂族聚脲涂料的產物。通過本發明中提供的脂族聚脲涂料制成的脂族聚脲涂層具有良好伸長率和拉伸強度、在低溫中的良好撓性、良好耐磨性、良好粘合性質、良好耐候性和良好耐化學性。本發明中提供的脂族聚脲涂料具有長使用時限(potlife)，因此其適合手工施涂。可通過噴涂、輥涂或刷涂獲得脂族聚脲涂層。本發明的實施方式
本發明提供了包含NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯預聚物(IPDI預聚物)、六亞甲基二異氰酸酯低聚物(HDI低聚物)和位阻仲脂族二胺的脂族聚脲涂料。在本發明中，NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯預聚物(A)的平均分子量可選自，但不限于，1500 - 3500，優選2200 - 3000。以100重量％的NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的預聚物計,NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的預聚物的NCO含量可選自，但不限于，2.5 -
5.0重量％，優選3.5 - 3.7重量％。NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的預聚物的量為30 - 50重量份，優選33 - 44份。六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物可選自，但不限于，六亞甲基二異氰酸酯三聚物、六亞甲基二異氰酸酯縮二脲或六亞甲基二異氰酸酯脲二酮，優選六亞甲基二異氰酸酯縮二脲。以100重量％的六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物計，六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物的NCO含量可選自，但不限于，10 - 25重量％，優選15 - 23.7重量％，最優選22重量％。六亞甲基二異氰酸酯低聚物的量為3 - 15重量份，優選4 - 6重量份。包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂可選自，但不限于，用脂環族化合物改性的仲脂族二胺、用支化的脂環族化合物改性的仲脂族二胺或用直鏈脂族化合物改性的仲脂族二胺，優選為用脂環族化合物改性的仲脂族二胺。包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂的氨基當量可選自，但不限于，200 - 400，優選270 - 325，最優選277。包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂的量為10 - 25重量份，優選12 - 17重量份，最優選15重量份。在本發明中，用于制備脂族聚脲涂料的組分可進一步包含溶劑、添加劑、顏料或填料。該溶劑可選自，但不限于，丙二醇甲基醚乙酸酯、二甲苯、乙酸丁酯或烴混合物。該烴混合物可選自，但不限于，鏈烷系的烴混合物和環烷系的烴混合物。溶劑的量為5-55重量份，優選45 - 55重量份。添加劑可選自分散劑、流平劑、潤濕劑、消泡劑、光穩定劑、消光劑和脫水劑。分散劑可選自，但不限于，具有顏料親和基團的高分子量嵌段共聚物的溶液。流平劑可選自，但不限于，聚醚改性的甲基烷基聚硅氧烷共聚物溶液。潤濕劑可選自，但不限于，聚醚改性的二甲基聚硅氧烷共聚物。消泡劑可選自，但不限于，消泡聚合物和聚硅氧烷的溶液。光穩定劑可選自，但不限于，液體受阻胺光穩定劑(HALS)和羥基苯基-苯并三唑液體UV吸收劑的組合。消光劑可選自，但不限于，具有10微米平均粒度的熱解法二氧化硅消光粉末。脫水劑可選自，但不限于，對甲苯磺酰異氰酸酯。添加劑的量為1- 10重量份,優選5 - 10重量份。顏料可選自，但不限于，金紅石型二氧化鈦、高強度無定形炭黑、鐵氧化物、有機顏料。顏料的量為0-50重量份，優選20 - 30重量份。填料可選自，但不限于，無機填料，如滑石粉、硫酸鋇粉等。增量劑的量為0-50重量份。根據本發明中提供的制備脂族聚脲涂料的方法，可以首先混合組分A和B以形成交聯部分，然后儲存在密封罐中。組分C可以是共反應物部分，然后儲存在密封罐中。在制備脂族聚脲涂層之前，可以混合交聯部分和共反應物部分以獲得脂族聚脲涂料。所選溶劑或添加劑可以首先與組分A和B混合形成交聯部分并儲存在密封罐中。所選溶劑、添加劑、顏料或填料可以與組分C混合形成共反應物部分并儲存在密封罐中。在制備脂族聚脲涂層之前，可以混合交聯部分和共反應物部分以獲得脂族聚脲涂料。根據本發明中提供的制備脂族聚脲涂料的方法，組分A、B和C可以分別儲存在密封罐中以供使用。在制備脂族聚脲涂層之前，可以混合組分A、B和C以獲得脂族聚脲涂料。所選溶劑或添加劑可以首先分別與組分A或B混合形成兩個不同的交聯部分，然后分別儲存在密封罐中以供使用。所選溶劑、添加劑、顏料或填料可以首先與組分C混合形成共反應物部分，然后儲存在密封罐中以供使用。在制備脂族聚脲涂層之前，可以將這兩個交聯部分與共反應物部分混合以獲得脂族聚脲涂料。可以通過涂布方法，如噴涂、輥涂或刷涂，將本發明中提供的脂族聚脲涂料施涂到基底表面上來獲得附著到基底上的脂族聚脲涂層。可以在室溫下實施該涂鋪法。 該基底可選自，但不限于，聚脲防水層、芳族聚氨酯防水層、環氧涂層、環氧FRP、具有光滑平整表面的玻璃板、砂紙打磨后的具有光滑平整表面的馬口鐵板、砂紙打磨后的具有光滑平整表面的鋁板、砂紙打磨后的具有光滑平整表面的PP板、標準Q-板鋁板。聚脲防水層可選自，但不限于，純聚脲防水層、含有聚氨酯和聚脲的混合防水層。與由基于聚丙烯酸多元醇、聚酯多元醇、聚醚多元醇和/或脂族多異氰酸酯的常規涂料制成的涂層相比，本發明中提供的脂族聚脲涂層具有機械強度伸長率和拉伸強度的明顯改善。與常規雙組分噴涂聚脲涂料相比，本發明中提供的脂族聚脲涂料具有更好的手工施涂性質。與由常規雙組分噴涂聚脲涂料制成的常規雙組分聚脲涂層相比，本發明中提供的脂族聚脲涂層具有更好的耐候性。與常規手工施涂芳族防水涂層相比，本發明中提供的脂族聚脲涂層具有更好的耐候性。此外，本發明中提供的脂族聚脲涂料具有較短的干燥時間、濕膜中的良好抗下垂性和流平性質。該脂族聚脲涂料可用于通過單道(one pass)施涂制備厚膜，即具有高膜厚度的涂膜。本發明的 涂料的厚膜是例如>50微米直至幾毫米，優選50微米至500微米，尤其優選55微米至150微米的層。該脂族聚脲涂層具有高的耐溫和耐濕性。該脂族聚脲涂料環保，不含重金屬催化劑。可用作聚脲防水涂層或芳族聚氨酯防水涂層的面涂層的這種脂族聚脲涂料適合戶外施涂，尤其是作為高速鐵路的混凝土橋上或屋頂上的暴露的防水層施涂。此外，由于該脂族聚脲涂料具有良好耐磨性和良好耐候性的事實，本發明中提供的脂族聚脲涂料可作為風車葉片上的面涂層施涂。
實施例通過下列實施例例示本發明，這些實施例僅用于例示本發明，而不是以任何方式限制本發明的范圍。如下說明本文中提到的材料
權利要求
1.脂族聚脲涂料，其包含由包括A、B和C的組分混合得到的產物: A)30 - 50重量份的NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)預聚物； B)3 - 15重量份的六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物；和 C)10 - 25重量份的包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂。
2.如權利要求1中所述的脂族聚脲涂料，其中NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯預聚物的量為33 - 40重量份。
3.如權利要求1或2中所述的脂族聚脲涂料，其中NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)預聚物的平均分子量為1500 - 3500，以100重量％的NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)預聚物計，NCO含量為2.5 - 5.0重量％。
4.如權利要求1中所述的脂族聚脲涂料，其中六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物的量為4 - 6重量份。
5.如權利要求1中所述的脂族聚脲涂料 ，其中六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物選自六亞甲基二異氰酸酯三聚物、六亞甲基二異氰酸酯縮二脲和六亞甲基二異氰酸酯脲二酮。
6.如權利要求1、4或5中所述的脂族聚脲涂料，其中以100重量％的六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物計，六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物的NCO含量為10 - 25重量％。
7.如權利要求1中所述的脂族聚脲涂料，其中包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂的量為12 - 17重量份。
8.如權利要求1中所述的脂族聚脲涂料，其中包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂選自用脂環族化合物改性的仲脂族二胺、用支化的脂環族化合物改性的仲脂族二胺和用直鏈脂族化合物改性的仲脂族二胺。
9.如權利要求1、7或8中所述的脂族聚脲涂料，其中包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂的氨基當量可選自，但不限于，200 - 400。
10.制備脂族聚脲涂料的方法，包括混合包括A、B和C的組分的步驟: A)30 - 50重量份的NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)預聚物； B)3 - 15重量份的六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物；和 C)10 - 25重量份的包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂。
11.如權利要求10中所述的方法，其中NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)預聚物的量為33 - 40重量份。
12.如權利要求10中所述的方法，其中六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物的量為4-6重量份。
13.如權利要求10或12中所述的方法，其中六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物選自六亞甲基二異氰酸酯三聚物、六亞甲基二異氰酸酯縮二脲和六亞甲基二異氰酸酯脲二酮。
14.如權利要求10中所述的方法，其中包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂的量為12-17重量份。
15.如權利要求10或14中所述的方法，其中包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂選自用脂環族化合物改性的仲脂族二胺、用支化的脂環族化合物改性的仲脂族二胺和用直鏈脂族化合物改性的仲脂族二胺。
16.脂族聚脲涂層，其中所述脂族聚脲涂層是通過施涂權利要求1、2、4、5、7或8中所述的脂族聚脲涂料得到 的產物。
全文摘要
本發明涉及脂族聚脲涂料，其包含通過包括NCO-封端聚碳酸酯二醇改性的和/或聚醚多元醇改性的異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)預聚物；六亞甲基二異氰酸酯(HDI)低聚物；和包含位阻仲脂族二胺的氨基樹脂的組分混合得到的產物。通過本發明中提供的脂族聚脲涂料制成的脂族聚脲涂層具有良好的伸長率和拉伸強度、在低溫中的良好撓性、良好耐磨性、良好粘合性質、良好耐候性和良好耐化學性。
文檔編號C08G18/10GK103221444SQ201180042022
公開日2013年7月24日 申請日期2011年6月27日 優先權日2010年6月29日
發明者F.張, J.沈 申請人:拜耳知識產權有限責任公司