一种环保型快速固化的单组分聚脲材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种环保型快速固化的单组分聚脲材料，该单组分聚脲材料的原料以质量份计由异氰酸酯半预聚物80～100份、潜伏固化剂5

【技术实现步骤摘要】
一种环保型快速固化的单组分聚脲材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于水利水电工程领域，涉及一种水利工程局部修补材料，具体涉及一种环保型快速固化的单组分聚脲材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚脲弹性体是由羟基聚醚/氨基聚醚与多异氰酸酯反应生成由异氰酸酯封端的半预聚物(A组分)，然后再与由端氨基聚醚和端氨基扩链剂及其他助剂组成的树脂组分(B组分)反应，生成一种含脲键的弹性体材料。目前，我国市场上存在的聚脲按照脲键含量从高到底，耐久性从高到低区分包括：双组分喷涂聚脲、双组分喷涂聚氨酯脲、双组分聚天门冬氨酸酯聚脲、单组分刮涂聚脲等类型。其中，双组分喷涂聚脲弹性体涂层具有优异的耐老化、耐长期水浸、耐高速水流冲磨、耐腐蚀、抗冻融、抗冲击、抗疲劳破坏等性能，适用于大坝坝面、溢洪道、排沙洞、导流洞、输水渠等水工建筑物的防护。
[0003]但是在实际应用过程中，双组分喷涂聚脲需要专门的喷涂设备，在用电困难、施工空间狭窄、局部修补处理的环境下使用具有局限性。因此，为了解决这一问题，可采用单组分湿固化刮涂型聚氨酯进行局部修补加固，这种单组分聚氨酯吸收空气中的水分，解除潜伏固化剂的封端，释放活泼氢，活泼氢与异氰酸酯反应而固化。当潜伏固化剂解除封端后释放少量氨基时，该氨基活泼氢与异氰酸酯反应生成少量脲键，因而国内一些领域将这种单组分湿固化的聚氨酯称作单组分聚脲材料，用于工程的防水防渗防腐。
[0004]传统单组分聚脲材料在实际应用中存在对施工环境要求高、立曲面施工困难、不能在低温环境(25℃以下)下施工、易鼓包、储存期短、老化速度快等问题。特别是在以下几个方面的缺点导致该类材料不适应于水利工程的快速修复要求：
[0005](1)由于传统单组分聚脲材料中含有溶剂以及大量填料，在实际使用时不满足环保要求，且由于溶剂挥发及填料过多，致使在实际应用过程中的耐久性不到1年；
[0006](2)由于传统单组分聚脲材料是通过吸收空气中的水分进行缓慢固化，在不加入催化剂的情况下，一般表干时间需要10小时以上，在涂刷厚度在1mm以内的情况下，实干时间则需72小时以上，且在潮湿低温环境中空气中多余的水汽会优先与异氰酸酯反应，产生涂层起泡等问题，不满足实际应用中的快速修复需求；而加入催化剂则会加快材料的固化速度，但是催化剂一方面会在材料固化后反向催化材料的老化反应，另一方面现有催化剂包括汞类、锡类、铋类催化剂等，这类催化剂经使用后会导致重金属超标，不满足环保要求；
[0007](3)传统单组分聚脲材料需薄涂施工，薄涂指厚度小于1mm，一般为了加速固化厚度会降低到0.6
‑
0.8mm。在使用过程中，为了加快第一层固化速度以及避免第二次或第三次刮涂时对第一次刮涂材料产生破坏，需要在第一次涂刮的材料表面铺设无纺布，该无纺布从本质上改变了涂层的化学结构，使得涂层的力学性能快速下降，与标准和设计要求的力学性能不符。
[0008]因此，为解决上述固化时间长、含催化剂、不环保等问题，需亟待研发一种新型的绿色环保、快速固化、储存期长、低温可施工的适用于水利工程修补加固的单组分聚脲材
料。

技术实现思路

[0009]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种环保型快速固化的单组分聚脲材料，该材料储存时间长，固化时间快，耐环境低温(25℃以下)，解决了目前单组分聚脲材料进行嵌缝不能快速干燥的问题。
[0010]本专利技术的另一目的在于提供上述环保型快速固化的单组分聚脲材料的制备方法。
[0011]本专利技术的又一目的在于提供上述环保型快速固化的单组分聚脲材料的用途。
[0012]为了实现上述目的，本专利技术提供一种环保型快速固化的单组分聚脲材料，该单组分聚脲材料的原料以质量份计由异氰酸酯半预聚物80～100份、潜伏固化剂5
‑
40份、含水填料3
‑
18份、填充剂3
‑
15份、色浆5
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15份组成；
[0013]其中，所述潜伏固化剂为市售的潜伏固化剂；
[0014]所述填充剂为气相二氧化硅、滑石粉或高岭土。
[0015]更进一步地，该原料还包括助剂，该助剂为分散剂、消泡剂、流平剂、抗水解剂、抗黄剂、紫外线吸收剂中的一种或多种；
[0016]其中，该分散剂、消泡剂、流平剂、抗水解剂的质量分别为助剂外其他原料的质量和的2
‰
～10
‰
；
[0017]该抗黄剂或该紫外线吸收剂单独使用时，该抗黄剂或该紫外线吸收剂的质量分别占助剂外其他原料的质量和的3
‰
～7
‰
；该抗黄剂和紫外线吸收剂同时使用时，该抗黄剂和该紫外线吸收剂的质量和占助剂外其他原料的质量和的3
‰
～7
‰
。
[0018]更进一步地，所述异氰酸酯半预聚物由二官能度异氰酸酯36～48份、三官能度异氰酸酯36～48份、多元醇36～48份、扩链剂6～30份、硅烷偶联剂1～2份反应生成，异氰酸酯半预聚物的NCO质量分数为5％～13％；
[0019]其中，所述二官能度异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、4,4'
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯；
[0020]所述三官能度异氰酸酯为HDI三聚体或TDI三聚体；
[0021]所述多元醇为聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚丙二元醇、3
‑
甲基PTMEG或端羟基聚丁二烯；
[0022]所述扩链剂为：位阻氨扩链剂或羟基扩链剂；
[0023]所述硅烷偶联剂为γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷。
[0024]更进一步地，所述含水填料为带结晶水的无机材料。
[0025]优先地，所述含水填料为水合氧化铝或十水碳酸钠。
[0026]本专利技术还提供上述环保型快速固化的单组分聚脲材料的制备方法，包括如下步骤：
[0027]1)制备异氰酸酯半预聚物；
[0028]2)将所制得的异氰酸酯半预聚物与上述的单组分聚脲材料中的其余原料放入封闭的分散釜中进行分散，分散转速为40
‑
1500转/分，温度为5℃
‑
25℃，分散时间0.5小时；
[0029]分散转速与组分粘度相关，当粘度在100mPa
·
s左右的材料进行分散时，可以采用
高速(如到1500转/分)进行分散，当粘度为300mPa
·
s以上时，一般采用中速(如100
‑
500转/分)进行分散，如果粘度大于5000mPa
·
s，只能慢速分散，速度降低至40转/分，以防止分散釜中搅拌轮损坏。因此，在分散前根据使用原料的黏度来确定分散转速。
[0030]3)真空度
‑
0.1的条件下进行真空脱泡、氮气封本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环保型快速固化的单组分聚脲材料，其特征在于，该单组分聚脲材料的原料以质量份计由异氰酸酯半预聚物80～100份、潜伏固化剂5
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40份、含水填料3
‑
18份、填充剂3
‑
15份、色浆5
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15份组成；其中，所述潜伏固化剂为市售的潜伏固化剂；所述填充剂为气相二氧化硅、滑石粉或高岭土。2.如权利要求1所述的环保型快速固化的单组分聚脲材料，其特征在于，该原料进一步包括助剂，该助剂为分散剂、消泡剂、流平剂、抗水解剂、抗黄剂、紫外线吸收剂中的一种或多种；其中，该分散剂、消泡剂、流平剂、抗水解剂的质量分别为助剂外其他原料的质量和的2
‰
～10
‰
；该抗黄剂或该紫外线吸收剂单独使用时，该抗黄剂或该紫外线吸收剂的质量分别占助剂外其他原料的质量和的3
‰
～7
‰
；该抗黄剂和紫外线吸收剂同时使用时，该抗黄剂和该紫外线吸收剂的质量和占助剂外其他原料的质量和的3
‰
～7
‰
。3.如权利要求1或2所述的环保型快速固化的单组分聚脲材料，其特征在于，所述异氰酸酯半预聚物由二官能度异氰酸酯36～48份、三官能度异氰酸酯36～48份、多元醇36～48份、扩链剂6～30份、硅烷偶联剂1～2份反应生成，异氰酸酯半预聚物的NCO质量分数为5％～13％；其中，所述二官能度异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、4,4'
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯或二苯基甲烷二异氰酸酯；所述三官能度异氰酸酯为HDI三聚体或TDI三聚体；所述多元醇为聚四氢呋喃二元醇、聚碳酸酯二元醇、聚丙二元醇、3
‑
甲基PTMEG或端羟基聚丁二烯；所述扩链剂为：位阻氨扩链剂或羟基扩链剂；所述硅烷偶联剂为γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小楠，李炳奇，李泽月，李泽阳，
申请(专利权)人：李泽月，
类型：发明
国别省市：