一种用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，属于高分子材料技术领域，由A组分和B组分组成，A组分由多异氰酸酯、多元醇、炭黑、纳米微晶纤维素、邻苯二甲酸二丁辛酯反应而成，其‑NCO含量为10％～12％；B组分由端氨基聚醚、多元醇、胺类扩链剂、脱水催化剂、成炭剂、发泡剂、色浆混合而成；A组分与B组分的异氰酸酯指数为1.05～1.10，体积比为1:1。本发明专利技术还提出了一种用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料的制备方法。本发明专利技术通过设计聚脲分子量及加入补强组分，制备出物理性能优异且储存稳定性好的组分A；通过加入阻燃组分得到阻燃性能优异的B组分，大幅度提高基体聚脲树脂的阻燃性，实现了膨胀阻燃作用的同时不会影响其物理性能，既防火又防渗。

【技术实现步骤摘要】
一种用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料
，更具体的说，本专利技术涉及一种用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料及其制备方法。
技术介绍
在日常隧道火灾中，其温度高达1000℃,混凝土以及钢筋在这种高温环境下都将会失去原本的性能，从而造成巨大的生命财产损失，隧道防火涂料因此得到研发，并在工程界广泛应用，然而在实际的使用过程中，抗渗性能较差会导致隧道防火涂层因渗水而空鼓、脱落，使隧道防火涂料失去作用，国内外许多专家对隧道防火涂料耐火件能与粘结件能进行了系统的研究。公开号为CN102424731A的中国专利公开了一种抗渗型隧道防火涂料及其使用方法，其采用硅酸盐水泥、高铝水泥和可再分散乳胶粉为基质，其耐腐蚀性、抗渗防水性较好，但是这种无机型防火涂料为非膨胀型防火涂料，遇火时热量传递快，对混凝土和钢筋保护时间短。喷涂聚脲弹性体(SprayPolyureaElastomer，简称SPUA)技术是近20年由国外发展起来的一种新型喷涂技术，具有理化性能好、反应性高、绿色无污染的特点，广泛应用于管道、建筑、能源、交通、水利、化工、军事等防腐防护领域。然而，由于喷涂聚脲弹性体基本为纯树脂材料，传统的聚脲材料为易燃性材料，在使用过程容易出现火灾隐患，尤其应用在暗挖隧道中。常规的阻燃改性一般是通过直接的物料混合，通过添加一定量的液体或粉体阻燃剂进行改性，这些阻燃剂与聚脲材料的相容性较差，对阻燃性能的提高非常有限，添加量大还会导致产品物理性能和耐化学品性能的大幅下降。液体阻燃剂在使用过程会出现迁移现象，阻燃持久性不佳；粉体阻燃剂的添加存在分散均匀性的问题，使用和储存过程容易出现团聚沉淀现象，且粉体阻燃剂与基体树脂的界面结合力较差，会显著降低材料的力学性能。申请号为CN201710235716.3的中国专利公开了一种暗挖隧道保温系统，涂覆在暗挖隧道外侧，由内至外依次为底漆层，第一保温层，第二保温层，第一抗裂层，第三保温层，第四保温层，第二抗裂层，第五保温层、第六保温层以及保护层，其中保护层为聚脲涂层，厚度为2mm。然而这种聚脲涂层并不具备防火性能。因此，为了解决暗挖隧道防渗及防火问题，急需研究一种用于暗挖隧道的阻燃性能及物化性能良好的聚脲涂料及其制备方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，原材料易得，成本低，通过设计聚脲分子量及加入补强组分，制备出物理性能优异且储存稳定性好的端异氰酸酯预聚物组分A；通过加入阻燃组分，得到阻燃性能优异的B组分，可大幅度提高基体聚脲树脂的阻燃性，实现了膨胀阻燃作用的同时不会影响其物理性能，应用于暗挖隧道，既防火又防渗。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，由A组分和B组分组成，所述A组分由以下原料组成：多异氰酸酯、多元醇、炭黑、纳米微晶纤维素、邻苯二甲酸二丁辛酯，其质量比为(50-150):(50-150):(10-20):(1-10):(5-20)；所述A组分的-NCO含量为10％～12％；所述B组分由以下原料组成：端氨基聚醚、多元醇、胺类扩链剂、脱水催化剂、成炭剂、发泡剂、色浆，其质量比为(30-60):(20-50):(20-40):(15-25):(5-10):(5-10):(1-5)；所述A组分与B组分的异氰酸酯指数为1.05～1.10，体积比为1:1，使用喷涂设备喷涂施工于暗挖隧道表面。进一步地，所述A组分中多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基而异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1,4环己烷二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。进一步地，所述A组分与B组分中多元醇为低不饱和度的聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或几种的混合物，所述多元醇的平均分子量为400-2000，含水量≤0.5％，酸值≤0.8mgKOH/g。进一步地，所述A组分中炭黑的比表面积为20-100m2/g，DBP值为20-100cm3/100g。进一步地，所述A组分中纳米微晶纤维素的长度为300-600nm，直径为20-50nm。进一步地，所述B组分中端氨基聚醚包括二官能度端氨基聚醚和/或三官能度端氨基聚醚。进一步地，所述B组分中扩链剂包括3,5-二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、4,4′-双仲丁氨基二苯基甲烷、N,N′-二烷基苯二胺、2,4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3,3′-二甲基-4,4′-二氨基二环己基甲烷、4,4′-双仲丁氨基二环己基甲烷、3,3′-二甲基-4,4′-双仲丁氨基-二环己基甲烷、三甲基己二胺、氢化MDA中一种或几种的混合物。进一步地，所述B组分中脱水催化剂为聚磷酸铵、磷酸氢铵和有机磷酸酯中的一种或几种的混合物。进一步地，所述B组分中成炭剂包括淀粉和/或季戊四醇；发泡剂为三聚氰胺、双氰胺、氯化石蜡、硼酸铵、双氰胺甲醛树脂中的一种或几种的混合物；色浆为聚氨酯行业通用色浆，其颜色为红、黄、蓝、绿、白、黑色中的任意一种，其含水量≤0.5％。本专利技术还提供一种如上所述的用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)A组分的制备：按配方准备原料，于惰性环境中，将多元醇搅拌加热至100～120℃，在真空负压下脱水，随后降温至50～60℃加入多异氰酸酯，在80～90℃下反应2～3h，待-NCO含量的滴定值达到理论值后，加入炭黑、纳米微晶纤维素和邻苯二甲酸二丁辛酯并搅拌均匀，降至室温后出料备用；(2)B组分的制备：按配方准备原料，将端氨基聚醚、多元醇、胺类扩链剂、脱水催化剂、成炭剂、发泡剂、色浆依次加入到分散容器中，保持转速1200r/min分散15min～30min，即可停止搅拌；(3)将制备的A组分与B组分按照体积比1:1的比例，使用喷涂设备喷涂施工于暗挖隧道表面。本专利技术的用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，具有以下有益效果：(1)该材料具有非常优异的力学性能，拉伸强度可高达18MPa，断裂伸长率可高达400％，撕裂强度可高达80N/mm。(2)该材料固含量高，固含量≥99％，在生产、储存、运输及使用过程中安全环保；施工过程中只需前一道涂层表干后，即可以进行下一道施工。(3)该材料可采用专用设备进行大面积喷涂施工，施工效率高。(4)该材料具有非常优异的阻燃性能，燃烧等级≥B2级，极限氧指数LOI可高达29.5％。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，由A组分和B组分组成，所述A组分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，由A组分和B组分组成，其特征在于，所述A组分由以下原料组成：多异氰酸酯、多元醇、炭黑、纳米微晶纤维素、邻苯二甲酸二丁辛酯，其质量比为(50-150):(50-150):(10-20):(1-10):(5-20)；所述A组分的-NCO含量为10％～12％；/n所述B组分由以下原料组成：端氨基聚醚、多元醇、胺类扩链剂、脱水催化剂、成炭剂、发泡剂、色浆，其质量比为(30-60):(20-50):(20-40):(15-25):(5-10):(5-10):(1-5)；/n所述A组分与B组分的异氰酸酯指数为1.05～1.10，体积比为1:1，使用喷涂设备喷涂施工于暗挖隧道表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，由A组分和B组分组成，其特征在于，所述A组分由以下原料组成：多异氰酸酯、多元醇、炭黑、纳米微晶纤维素、邻苯二甲酸二丁辛酯，其质量比为(50-150):(50-150):(10-20):(1-10):(5-20)；所述A组分的-NCO含量为10％～12％；
所述B组分由以下原料组成：端氨基聚醚、多元醇、胺类扩链剂、脱水催化剂、成炭剂、发泡剂、色浆，其质量比为(30-60):(20-50):(20-40):(15-25):(5-10):(5-10):(1-5)；
所述A组分与B组分的异氰酸酯指数为1.05～1.10，体积比为1:1，使用喷涂设备喷涂施工于暗挖隧道表面。


2.根据权利要求1所述的用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，其特征在于，所述A组分中多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基而异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1,4环己烷二异氰酸酯中的一种或几种的混合物。


3.根据权利要求1所述的用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，其特征在于，所述A组分与B组分中多元醇为低不饱和度的聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或几种的混合物，所述多元醇的平均分子量为400-2000，含水量≤0.5％，酸值≤0.8mgKOH/g。


4.根据权利要求1所述的用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，其特征在于，所述A组分中炭黑的比表面积为20-100m2/g，DBP值为20-100cm3/100g。


5.根据权利要求1所述的用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，其特征在于，所述A组分中纳米微晶纤维素的长度为300-600nm，直径为20-50nm。


6.根据权利要求1所述的用于暗挖隧道的阻燃聚脲涂料，其特征在于，所述B组分中端氨基聚醚包括二官能度端...

【专利技术属性】
技术研发人员：李延钢，苏坤，陶源，姚纬武，
申请(专利权)人：中科力川北京建设工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11