一种阻燃抗破片毁伤防护涂料、其制备方法及由其制备的涂层技术

本发明专利技术提出一种阻燃抗破片毁伤防护涂料、其制备方法及由其制备的涂层，属于高分子功能性涂料技术领域，该阻燃抗破片毁伤防护涂料兼具抗爆性能和阻燃性能。该防护涂料包括A组分和B组分；其中，A组分包括按质量份计的如下组分：聚醚多元醇35～38份，异氰酸酯62～65份；B组分包括按质量份计的如下组分：端氨基聚醚30～40份，聚醚多元醇15～25份，胺扩链剂25～35份，氨基功能化纳米碳纤维5～7.5份，DOPO衍生物阻燃剂5.5～9.5份，纳米陶瓷3～5份，润湿分散剂0.2～0.5份，抗静电剂0.5～2.0份，色浆2～5份，有机异辛酸铋催化剂0.5～1.0份；A组分的异氰酸酯基团含量为17.5％～19.0％，A组分与B组分的配比按照A组分含有的异氰酸酯基团与B组分含有的氨基基团的摩尔比为(1～1.1):1。组分含有的氨基基团的摩尔比为(1～1.1):1。

【技术实现步骤摘要】
一种阻燃抗破片毁伤防护涂料、其制备方法及由其制备的涂层


[0001]本专利技术属于高分子功能性涂料
，尤其涉及一种阻燃抗破片毁伤防护涂料、其制备方法及由其制备的涂层。

技术介绍

[0002]传统储运油设备破片毁伤防护，通常采用橡胶涂覆织物层、尼龙隔离层和天然橡胶复合层。随着高效毁伤技术的发展，比如含能破片的发展，对储运油设备的抗毁伤性能提出了更高的要求，传统储运油设备的防护措施已不能满足现代毁伤防护性能要求。
[0003]含能破片对储运油设备的毁伤机理与惰性破片有显著的不同，特别是在引燃引爆机理上，具体的：惰性破片在储运油设备内运动时，储运油设备内燃油温度、油气混和物浓度发生变化，形成着火点；而含能破片在穿过储运油设备结构进入燃油/油气层后，含能破片内的含能材料能量释放，一方面引起储运油设备内燃油温度、油气混和物浓度的极大变化，产生油气混和物燃烧，另一方面密闭储运油设备内含能材料的剧烈反应可产生更严重的水锤效应冲击储运油设备结构，进而使储运油设备结构破裂，燃油大面积泄露，形成不可遏制的燃烧、爆炸反应。同时，爆炸场合通常伴随着火光，发生爆炸事故时，除了来自爆炸本身的冲击波和碎片，还有一部分是因为爆炸后产生的火焰。因而，急需一种兼具抗爆性能和阻燃性能的涂层材料，以应用于军事防爆、人防工程、输油管道、储油罐、液化天然气储罐和油罐车等多项领域。
[0004]与橡胶相比，聚脲聚氨酯等新型高聚物材料不仅具有受创后的快速自修复功能，还显现了优异的抗爆防弹能力。然而，聚脲聚氨酯弹性体本身是一种易燃聚合物，很容易起火燃烧，同时生成大量有毒烟雾和融滴，融滴会进一步扩大火情，使危害升级。喷涂聚脲聚氨酯阻燃是目前公认的难题，它要求在提高材料阻燃性能、兼顾材料力学性能的同时，还要克服融滴，并具有良好的机械喷涂性能。现有的有机阻燃剂在抗融滴方面难以满足要求，而无机阻燃剂会造成弹性体材料力学性能大幅下降甚至失去弹性，过多的固体阻燃剂会造成喷涂工艺困难，极大地限制了喷涂聚脲聚氨酯的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述现有破片毁伤防护无法满足现代毁伤防护性能要求的问题，提出一种阻燃抗破片毁伤防护涂料、其制备方法及由其制备的涂层，该阻燃抗破片毁伤防护涂料兼具抗爆性能和阻燃性能。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种阻燃抗破片毁伤防护涂料，包括A组分和B组分；其中，A组分包括按质量份计的如下组分：聚醚多元醇35～38份，异氰酸酯62～65份；B组分包括按质量份计的如下组分：端氨基聚醚30～40份，聚醚多元醇15～25份，胺扩链剂25～35份，氨基功能化纳米碳纤维5～7.5份，DOPO衍生物阻燃剂5.5～9.5份，纳米陶瓷3～5份，润湿分散剂0.2～0.5份，抗静电
剂0.5～2.0份，色浆2～5份，有机异辛酸铋催化剂0.5～1.0份；所述A组分的异氰酸酯基团质量含量为17.5％～19.0％，所述A组分与B组分的配比按照A组分含有的异氰酸酯基团与B组分含有的氨基基团的摩尔比为(1.05～1.1):1。
[0008]在其中一些实施例中，所述A组分和B组分中的聚醚多元醇的分子量均为1000～3000，均选自聚氧化丙烯二醇、TEP
‑
330N和聚四氢呋喃醚二醇中的任意一种或多种。
[0009]在其中一些实施例中，所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和4,4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或多种。
[0010]在其中一些实施例中，所述端氨基聚醚为二官能度端氨基聚醚和三官能度端氨基聚醚中的任意一种或多种。
[0011]在其中一些实施例中，所述胺扩链剂为芳香族二胺或脂肪族二胺。
[0012]在其中一些实施例中，所述氨基功能化纳米碳纤维为氨基聚醚功能化纳米碳纤维，其制备方法为：通过氧化处理在纳米碳纤维表面引入含氧基团，将经氧化处理的纳米碳纤维分散在二甲基甲酰胺中，再加入端氨基聚醚，搅拌反应，将反应后的反应液转入旋转蒸发器中蒸出二甲基甲酰胺溶剂，得到氨基聚醚功能化纳米碳纤维。
[0013]在其中一些实施例中，所述DOPO衍生物阻燃剂为DOPO
‑
硅氧烷衍生物阻燃剂或DOPO
‑
缩水甘油二乙醇胺衍生物阻燃剂。
[0014]在其中一些实施例中，所述纳米陶瓷的平均粒径60nm，所述纳米陶瓷选自氧化铝、氧化硅、氧化锆、碳化硅、碳化硼、碳化钨、氮化硅和氮化硼中的任意一种或多种。
[0015]本专利技术还提供了上述阻燃抗破片毁伤防护涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0016]制备A组分：于惰性气氛中，将聚醚多元醇加热至90～100℃，真空脱水1～1.5h，解除真空，降温至40～60℃以下加入异氰酸酯，加热至80～100℃反应1.5～2h，得到A组分；
[0017]制备B组分：将端氨基聚醚、聚醚多元醇、胺扩链剂、氨基功能化纳米碳纤维、DOPO衍生物阻燃剂、纳米陶瓷、润湿分散剂、抗静电剂、色浆和有机异辛酸铋催化剂搅拌均匀，研磨过滤，得到B组分。
[0018]本专利技术进一步还提供了一种阻燃抗破片毁伤防护涂层，所述涂层由上述阻燃抗破片毁伤防护涂料的A组分和B组分混合后经高压喷涂得到。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于：
[0020]1、本专利技术提供的阻燃抗破片毁伤防护涂料中，A组分中的聚醚多元醇和异氰酸酯，与B组分中的端氨基聚醚、聚醚多元醇，在胺扩链剂和有机异辛酸铋催化剂的作用下可反应获得聚脲聚氨酯杂合体，与B组分中的氨基功能化纳米碳纤维、DOPO衍生物阻燃剂及纳米陶瓷协同作用，能够有效提升抗破片毁伤涂层的综合性能，兼具抗爆性能和阻燃性能；
[0021]2、本专利技术提供的阻燃抗破片毁伤防护涂料中，聚脲聚氨酯杂合体是一种高弹性聚合物，在冲击载荷下具有较好的弹性和粘性，既能在大变形下保持良好的弹性，又能够在高应变率下吸收能量减少碎片发散；
[0022]3、本专利技术提供的阻燃抗破片毁伤防护涂料中，纳米碳纤维在受到破片冲击时可发生滑移，纳米碳纤维间的大量氢键发生迅速的解离和重构，可将冲击动能吸收并转化为热量；
[0023]4、本专利技术提供的阻燃抗破片毁伤防护涂料中，添加的DOPO衍生物阻燃剂，在聚合物材料燃烧时，可形成聚磷酸、亚磷酸、磷酸使涂层材料表面脱水形成碳层，隔绝氧气和燃
烧时产生的热量向材料内部传递，实现凝聚相阻燃，同时在其燃烧时产生难燃气体以稀释可燃气体浓度，产生的P
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和PO
·
自由基能够猝灭热解产生的高活性的H
·
和HO
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自由基，中断燃烧的自由基反应，从而实现气相阻燃，因而，添加的DOPO衍生物阻燃剂，能够提高聚脲聚氨酯杂合体的阻燃性、热稳定性和溶解性，同时，其对涂层材料机械性能及其它性能无不利影响；
[0024]5、本专利技术提供的阻燃抗破片毁伤防护涂料中，纳米陶瓷能有效提高涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阻燃抗破片毁伤防护涂料，其特征在于，包括A组分和B组分；其中，A组分包括按质量份计的如下组分：聚醚多元醇35～38份，异氰酸酯62～65份；B组分包括按质量份计的如下组分：端氨基聚醚30～40份，聚醚多元醇15～25份，胺扩链剂25～35份，氨基功能化纳米碳纤维5～7.5份，DOPO衍生物阻燃剂5.5～9.5份，纳米陶瓷3～5份，润湿分散剂0.2～0.5份，抗静电剂0.5～2.0份，色浆2～5份，有机异辛酸铋催化剂0.5～1.0份；所述A组分的异氰酸酯基团(NCO)质量含量为17.5％～19.0％，所述A组分与B组分的配比按照A组分含有的异氰酸酯基团与B组分含有的氨基基团的摩尔比为(1～1.1):1。2.根据权利要求1所述的阻燃抗破片毁伤防护涂料，其特征在于，所述A组分和B组分中的聚醚多元醇的分子量均为1000～3000，均选自聚氧化丙烯二醇、TEP
‑
330N和聚四氢呋喃醚二醇中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的阻燃抗破片毁伤防护涂料，其特征在于，所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和4,4
’‑
二环己基甲烷二异氰酸酯中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的阻燃抗破片毁伤防护涂料，其特征在于，所述端氨基聚醚为二官能度端氨基聚醚和三官能度端氨基聚醚中的任意一种或多种。5.根据权利要求1所述的阻燃抗破片毁伤防护涂料，其特征在于，所述胺扩链剂为芳香族二胺或脂肪族二胺。6.根据权利要求1所述的阻燃抗破片毁伤防护涂料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵阳，赵洪祥，白晓军，李颖，
申请(专利权)人：青岛国工高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：