本发明专利技术公开了一种桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料的制备方法及其应用，所述的桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料主要包括氟改性聚氨酯预聚物组分和含氟复合树脂组分两个部分，其制备方法包括以下步骤：步骤一是将聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯反应后，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂，混合均匀得到氟改性聚氨酯预聚物组分；步骤二是将脂肪族位阻胺化合物、氟碳树脂、脂肪族仲胺扩链剂和助剂混合分散均匀，得到含氟复合树脂组分。本发明专利技术所述桥梁抗凝冰型手刮聚脲防水涂料，在除冰高效、安全、环保等优点的同时，还具有耐腐蚀、耐磨损、防老化、表面自洁等复合功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料的制备方法及其应用，属建筑防水与防护涂料
技术介绍
桥梁工程在各项工程中占据着重要地位，铁路和公路建设中都会涉及到桥梁工程的建设。与具有恒温路基的路面不同，桥面铺装下部临空临水，往往先于路面结冰，车辆由无冰雪路面行驶到结冰的桥面时，因对桥面路况估计不足极易造成交通事故，尤其是低温时节的夜晚，其冰害比路面冰害更具突发性与严重性，是桥面研究面临的重要问题。从国内外防冰除冰技术的投入成本、技术特点、施工难度、除冰效果等方面的综合对比分析可以看出，传统的人工机械除冰以及化学除冰方法(除冰盐等)已经很难满足当前交通建设和社会发展的需求。而防冰涂料在工程上简单易行、方便控制、成本较低、无能耗，更不存在环境污染的问题，对使用效果有良好的预期前景，实际上在输电线路、风力涡轮机叶片、飞机机翼等的防冰防雪上已有类似涂料应用。中国专利CN103059650A公开了一种用于高压输电线路防覆冰的纳米涂料，利用疏水性高分子树脂和无机氟化物来实现涂料的防污和防覆冰，利用类钻碳提升涂料的硬度和耐磨损性，解决了过冷水滴在高压输电线路上结冰的问题。中国专利CN104449317A公开了一种防冰雪覆盖涂料，以氟硅烷和聚氨酯树脂为基料，解决了公共设施建筑上冰雪粘附的问题。国外也有类似研究，如西班牙专利ES2230913T3和英国专利GB2463675A，公开并记载了用于风力涡轮机叶片的抗凝冰型涂料。国外大量研究表明超疏水涂料在防水、自清洁、防结霜、易除冰、抗腐蚀等方面具有突出的表现，若将其应用于路桥防冰领域，可降低冰与基底之间的粘附力，使冻雨和雪可以在行车等自然力的作用下滑落，仅利用重车车辆自行碾压即可达到破冰的目的，可有效减少冰雪天气人员作业的风险；但当前抗冰涂料在桥梁结构上的应用国际上仍不多见，而若将以上抗冰涂料直接应用于路桥防冰，则存在粘结、耐候、耐磨、耐蚀不足等缺陷，在科技高度发展的今天，能否将防冰涂层技术应用于抑制桥梁结冰，发展生态无害的桥梁防冰技术显得尤为重要。另一方面，聚脲涂料技术是国内外最近20年开发的一种新材料、新技术，具有固化速率快、理化性能优异、耐老化、耐磨蚀能力强等诸多优点，在诸多有耐磨蚀和耐候要求的场合已有大量应用。但现有当前市场中的聚脲涂料不具备超疏水特性，没有抗凝冰功能，若能将超疏水技术与聚脲涂料技术结合，发展耐候耐磨的抗凝冰涂层将存在重要意义。
技术实现思路
为了实现传统桥梁防护涂层在抗冰性方面的功能性突破，实现“防水、防冰、耐磨蚀”一体化，本专利技术将超疏水技术与聚脲技术有机结合并将其应用于路桥防冰领域，提供一种桥梁抗凝冰型手刮聚脲防水涂料的制备方法及其应用，实现重大战略优势，在除冰高效、安全、环保的同时，还具有耐腐蚀、耐磨损、防老化、表面自洁等复合功能。本专利技术所述桥梁抗凝冰型手刮聚脲防水涂料是将具有超疏水功能的氟化物引入具有极佳耐磨蚀性能的聚脲防水涂料中，所述涂料兼具防水、防腐、防冰、耐磨、耐老化等功能。本专利技术所述的桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料，主要包括氟改性聚氨酯预聚物组分和含氟复合树脂组分两个部分，其制备方法包括以下步骤：(1)氟改性聚氨酯预聚物组分的制备：聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯进行亲核加成反应后，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂，混合均匀得到氟改性聚氨酯预聚物组分；(2)含氟复合树脂组分的制备：将脂肪族位阻胺化合物、氟碳树脂、脂肪族仲胺扩链剂和助剂混合分散均匀，得到含氟复合树脂组分。所述步骤(1)中所述的聚合物多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物；聚醚多元醇与聚酯多元醇的混合比例范围为95:5～65:35；所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯为主链的二醇或三醇；其数均分子量选用本领域常用数均分子量，优选为2000～4000；所述聚酯多元醇为脂肪族聚酯多元醇，羟基含量为3％～3.5％。所述聚醚多元醇为N220、N240、N330。所述聚酯多元醇为拜耳聚合物责任有限公司的Desmophen 670或珠海飞扬化工有限公司的F1190。所述的全氟聚醚二元醇为PFPE(Perfluoropolyethers)型含氟聚醚二醇，是一类羟基封端、主链含氟的聚醚无规低聚物，其通用结构式如下所示，其中p:q＝0.6～1.2，数均分子量2000-4000；可商购。OHCH2CF2O(CF2CF2O)P(CF2O)qCF2CH2OH所述全氟聚醚二元醇为Solvay(索尔维(上海))公司生产的Z-DOL的产品。在本专利技术所述的制备方法中，利用上述全氟聚醚二元醇参于与异氰酸酯的预聚反应，可将氟基团引入预聚物软段结构中。所述的羟基官能团氟类扩链剂包括2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇(C6H6F8O2)、1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇(C8H6F12O2)、2,2,3,3-四氟-1,4-丁烷二醇(C4H6F4O2)等中的至少一种。在本专利技术所述的制备方法中，利用上述氟类扩链剂参于与异氰酸酯的预聚反应，可将氟基团引入预聚物硬段结构中。所述聚醚多元醇、聚酯多元醇、全氟聚醚二元醇与羟基官能团氟类扩链剂之间的质量比为1:(0.07～0.5):(0.1～0.25):(0.01～0.1)。所述脂肪族异氰酸酯为HDI、IPDI、H12MDI、HDI缩二脲、HDI三聚体、IPDI三聚体中的至少一种，优选为IPDI、H12MDI、HDI三聚体中的至少一种。所聚醚多元醇、聚酯多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯预聚反应完成后，所得预聚物的异氰酸根含量为7％～9％。所述预聚反应完成后，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂稀释，所述溶剂选自乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的至少一种以上任意比例混合物。具体的，在本专利技术制备方法步骤(1)中，聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯在催化剂存在下反应。所述催化剂为辛酸亚锡和/或二月桂酸二丁基锡，催化剂的用量为聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯总质量的0.01％～0.03％。通常，为了方便操作，催化剂只选用一种物质，即可以为辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡。更为具体的操作可以是：将聚醚多元醇、聚酯二元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂加入聚合釜中，真空度-0.08--0.1MPa、110-120℃下脱水1.5-3小时后，以卡尔费休法测得含水率低于万分之五，通氮气或干燥空气解除真空，降温至68-75℃；加入脂肪族异氰酸酯和催化剂，恒温反应30～40min后，升温至75-85℃恒温反应2-3小时，以甲苯-二正丁胺法，参见GB/T 12009.4-1989，测得预聚体最终异氰酸根含量达聚合反应前设计的最终NCO％理论残留量，反应完成后降温至50-60℃，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂搅拌均匀后得到氟改性聚氨酯预聚物组分。其中，所述氟改性聚氨酯预聚物组分最终的异氰酸根含量为6～8％。在本专利技术中，所述制备方法步骤(2)中所述的脂肪族位阻胺化合物为二聚型聚天门冬氨酸酯，其通用结构式如下所示，可商购。所述聚天门冬氨酸酯的数均分子量在500～700范围内，NH当量在250～350g/mol范围内本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料的制备方法，其特征在于，所述双组份是指氟改性聚氨酯预聚物组分和含氟复合树脂组分，其制备方法包括以下步骤：(1)氟改性聚氨酯预聚物组分的制备：聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯进行亲核加成反应后，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂，混合均匀得到氟改性聚氨酯预聚物组分；含氟复合树脂组分的制备：将脂肪族位阻胺化合物、氟碳树脂、脂肪族仲胺扩链剂和助剂混合分散均匀，得到含氟复合树脂组分；步骤(1)中所述的聚合物多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物；聚醚多元醇与聚酯多元醇的混合比例范围为95:5～65:35；所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯为主链的二醇或三醇；其数均分子量为2000～4000；所述聚酯多元醇为脂肪族聚酯多元醇，羟基含量为3％～3.5％；所述的全氟聚醚二元醇为PFPE(Perfluoropolyethers)型含氟聚醚二醇，是一类羟基封端、主链含氟的聚醚无规低聚物，其通用结构式如下所示，其中p:q＝0.6～1.2，数均分子量2000‑4000；OHCH2CF2O(CF2CF2O)PCF2O)qCF2CH2OH所述的羟基官能团氟类扩链剂包括2,2,3,3,4,4,5,5‑八氟‑1,6‑己二醇(C6H6F8O2)、1H,1H,8H,8H‑十二氟‑1,8‑辛二醇(C8H6F12O2)、2,2,3,3‑四氟‑1,4‑丁烷二醇(C4H6F4O2)中的至少一种；所述聚醚多元醇、聚酯多元醇、全氟聚醚二元醇与羟基官能团氟类扩链剂之间的质量比为1:(0.07～0.5):(0.1～0.25):(0.01～0.1)；所述脂肪族异氰酸酯为HDI、IPDI、H12MDI、HDI缩二脲、HDI三聚体、IPDI三聚体中的至少一种，优选为IPDI、H12MDI、HDI三聚体中的至少一种；所聚醚多元醇、聚酯多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯预聚反应完成后，所得预聚物的异氰酸根含量为7％～9％；前述氟改性聚氨酯预聚物用溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的至少一种以上任意比例混合物；步骤(2)中所述的脂肪族位阻胺化合物为二聚型聚天门冬氨酸酯，其通用结构式如下所示；所述二聚型聚天门冬氨酸酯的数均分子量在500～700范围内，NH当量在250～350g/mol范围内，其中NH当量是指每mol聚天门冬氨酸酯分子中所含仲氨基的质量；所述的氟碳树脂为三氟氯乙烯或四氟乙烯与烷基乙烯基醚或酯的共聚物，其分子结构中含有羟基官能团；所述的脂肪族仲胺扩链剂为慢反应型脂肪族二仲胺，是一类新型抗紫外线老化聚脲扩链剂；选自4,4’‑双仲丁氨基二环亚己基甲烷，分子式如下；所述脂肪族位阻胺化合物、氟碳树脂与脂肪族仲胺扩链剂之间的质量比为1:(0.1～0.5):(0.0087～0.0125)；步骤(2)中所述的所述助剂按质量份数计包括以下组分：分散剂0.2～0.4份、共分散剂0.1～0.3份、颜料5～10份、粉体填料18～35份、流平剂0.2～0.4份、消泡剂0.2～0.4份、触变剂0.2～0.4份、环保型稀释剂5～8份；所述分散剂选自市售毕克化学公司的BKY‑110、BYK‑118或东莞市叁漆化工原料有限公司的Lencolo 1250；所述共分散剂为空间位阻胺2‑氨基‑2‑甲基‑1‑丙醇，CAS NO.124‑68‑5，(AMP)，研磨过程中加入；所述颜料选自金红石型钛白粉，炭黑、纳米级氧化铁(黑、红、黄、绿)中的至少一种；金红石型钛白粉为市售R‑103、R‑902、R‑960；所述的粉体填料选自细度为800～2000目的滑石粉、碳酸钙、分子筛活化粉中的至少一种；所述的流平剂可选自市售毕克化学公司的BYK300、BYK306、BYK333或巴斯夫科宁化工公司的所述消泡剂选自市售毕克化学公司的BYK‑A 530、BYK‑A 555或普通甲基硅油201；所述防沉剂选自有机膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡中的任意一种；所述环保型稀释剂选自碳酸丙酯、碳酸乙酯、丁二甲酸二甲酯、戊二甲酸二甲酯、已二甲酸二甲酯中的一种或多种复合。...
【技术特征摘要】
1.一种桥梁抗凝冰型双组份聚脲防水涂料的制备方法，其特征在于，所述双组份是指氟改性聚氨酯预聚物组分和含氟复合树脂组分，其制备方法包括以下步骤：(1)氟改性聚氨酯预聚物组分的制备：聚合物多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯进行亲核加成反应后，加入氟改性聚氨酯预聚物用溶剂，混合均匀得到氟改性聚氨酯预聚物组分；含氟复合树脂组分的制备：将脂肪族位阻胺化合物、氟碳树脂、脂肪族仲胺扩链剂和助剂混合分散均匀，得到含氟复合树脂组分；步骤(1)中所述的聚合物多元醇为聚醚多元醇和聚酯多元醇的混合物；聚醚多元醇与聚酯多元醇的混合比例范围为95:5～65:35；所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯为主链的二醇或三醇；其数均分子量为2000～4000；所述聚酯多元醇为脂肪族聚酯多元醇，羟基含量为3％～3.5％；所述的全氟聚醚二元醇为PFPE(Perfluoropolyethers)型含氟聚醚二醇，是一类羟基封端、主链含氟的聚醚无规低聚物，其通用结构式如下所示，其中p:q＝0.6～1.2，数均分子量2000-4000；OHCH2CF2O(CF2CF2O)PCF2O)qCF2CH2OH所述的羟基官能团氟类扩链剂包括2,2,3,3,4,4,5,5-八氟-1,6-己二醇(C6H6F8O2)、1H,1H,8H,8H-十二氟-1,8-辛二醇(C8H6F12O2)、2,2,3,3-四氟-1,4-丁烷二醇(C4H6F4O2)中的至少一种；所述聚醚多元醇、聚酯多元醇、全氟聚醚二元醇与羟基官能团氟类扩链剂之间的质量比为1:(0.07～0.5):(0.1～0.25):(0.01～0.1)；所述脂肪族异氰酸酯为HDI、IPDI、H12MDI、HDI缩二脲、HDI三聚体、IPDI三聚体中的至少一种，优选为IPDI、H12MDI、HDI三聚体中的至少一种；所聚醚多元醇、聚酯多元醇、全氟聚醚二元醇、羟基官能团氟类扩链剂与脂肪族异氰酸酯预聚反应完成后，所得预聚物的异氰酸根含量为7％～9％；前述氟改性聚氨酯预聚物用溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、丁二酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯中的至少一种以上任意比例混合物；步骤(2)中所述的脂肪族位阻胺化合物为二聚型聚天门冬氨酸酯，其通用结构式如下所示；所述二聚型聚天门冬氨酸酯的数均分子量在500～700范围内，NH当量在250～350g/mol范围内，其中NH当量是指每mol聚天门冬氨酸酯分子中所含仲氨基的质量；所述的氟碳树脂为三氟氯乙烯或四氟乙烯与烷基乙烯基醚或酯的共聚物，其分子结构中含有羟基官能团；所述的脂肪族仲胺扩链剂为慢反应型脂肪族二仲胺，是一类新型抗紫外线老化聚脲扩链剂；选自4,4’-双仲丁氨基二环亚己基甲烷，分子式如下；所述脂肪族位阻胺化合物、氟碳树脂与脂肪族仲胺扩链剂之间的质量比为1:(0.1～0.5):(0.0087～0.0125)；步骤(2)中所述的所述助剂按质量份数计包括以下组分：分散剂0.2～0.4份、共分散剂0.1～0.3份、颜料5～10份、粉体填料18～35份、流平剂0.2～0.4份、消泡剂0.2～0.4份、触变剂0.2～0.4份、环保型稀释剂5～8份；所述分散剂选自市售毕克化学公司的BKY-110、BYK-118或东莞市叁漆化工原料有限公司的Lencolo 1250；所述共分散剂为空间位阻胺2-氨基-2-甲基-1-丙醇，CAS NO.124-68-5，(AMP)，研磨过程中加入；所述颜料选自金红石型钛白粉，炭黑、纳...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘玉亭，孙德文，冉千平，周进俊，李波，尹浩，万赟，
申请(专利权)人：江苏苏博特新材料股份有限公司，南京博特新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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