[发明专利]阻燃型喷漆聚脲弹性体材料

说明书

本发明涉及到一种阻燃型喷涂聚脲弹性体材料及其施工方法。

为保护环境，减少污染，世界各国相继出台了限制有机挥发物含量的法规，这促使无溶剂喷涂技术迅速发展起来，并显示出巨大的市场活力。与高固体份涂料、水性涂料、光固化涂料、粉末涂料等低污染涂料相比，喷涂聚脲弹性体材料因具有无溶剂、固化快、对湿气(以及温度)不敏感、施工周期短、耐高温、耐老化、物理性能优异等特点，而成为近年来研究的技术热点。

喷涂聚脲弹性体材料使用了端氨基聚醚和胺扩链剂作为活泼氢组分，与异氰酸酯组分的反应活性极高，无需任何催化剂，即可在室温下(甚至0℃以下)瞬间完成反应。从而有效地消除喷涂聚氨酯(包括聚氨酯/聚脲)弹性体过程中，因环境温度和湿度的影响而发泡、造成材料性能急剧下降的致命缺点。在美国专利5962618中，Dudley J Primeaux Ⅱ等人公开了一种用于卡车耐磨衬里的喷涂聚脲弹性体。该专利主要使用含高2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯的多异氰酸酯与聚醚多元醇合成的半预聚体即A组份，B组分是端氨基聚醚、胺类扩链剂等构成的混合物，A、B组分的体积比是1∶1，采用多组分高压喷涂设备进行施工。

由于该专利使用高2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯制备的聚脲体系初始强度低、后固化慢，所以该聚脲体系需要较长时间才能投入使用。此外，该体系的半预聚体粘度较大，需加入碳酸乙烯酯稀释剂以提高喷涂工艺性能。该专利公开的聚脲体系主要用于钢底材上，起到耐磨、美观、易于清洁的作用。

随着人类安全环保意识的日益增强，许多国家在建筑、交通、船舶等领域对阻燃性能的要求越来越高，具体规定了不同使用场合的耐燃标准。喷涂聚脲体系本身是一种易燃的高聚物，为了充分发挥喷涂聚脲弹性体的特点，扩大其应用范围，需要对喷涂聚脲弹性体材料进行阻燃性能改进。

本发明的目的是提供一种阻燃型喷涂聚脲弹性体材料，该材料固化后表现出优异的综合性能，例如高阻燃性、高强度、高伸长率、耐磨性、耐溶剂性、耐高温、耐老化等。

本发明的阻燃型喷涂聚脲弹性体材料由A、R两组分组成，A组分是由低官能度的多异氰酸酯和聚醚多元醇合成的半预聚物，多异氰酸酯占37～78份，官能度低于2.4；聚醚多元醇占22～63份，官能度为2～4。R组分包括10～40份胺类扩链剂，30～75份端氨基聚醚，10～50份阻燃剂。

所用的多异氰酸酯可采用4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(例如美国Dow化学公司的Isonate^143L等)、多次甲基多苯基异氰酸酯(例如烟台合成革厂的PM-100等)或其混合物；也可使用脂肪族多异氰酸酯，如环己二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对四甲基苯亚甲基二异氰酸酯等。最佳使用4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯或二者的共混物，官能度最典型的是2.0～2.1。

所用的聚醚多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚或聚季戊四醇醚，其羟基当量至少在500以上，最好在1000～3000之间；所用的聚醚多元醇还包括聚四氢呋喃醚二醇，其羟基当量最好在300～1000之间。

A组份的合成方法：将精确计量的多异氰酸酯加入反应釜中，充入氮气，匀速搅拌，加热至50～80℃，向釜中滴加精确计量的聚醚多元醇，边搅拌边保温，滴加完毕后，在60～90℃之间保温3小时，取样测游离异氰酸酯基(NCO)含量在10～18％之间，冷却出料，即得异氰酸酯过量的半预聚物。

所述的R组分中的端氨基聚醚是该技术的关键原材料之一，它含有聚氧化乙烯或氧化丙烯主链，其与异氰酸酯的反应活性大大提高。因此，聚脲的生成反应不必依靠催化剂的活化作用即可顺利进行，产品稳定性好。目前大量采用的端氨基聚醚为美国Huntsman公司的JEFFAMINE^，该产品有二个系列，即三官能度的T系列和二官能度的D系列。

R组分中的三官能度和二官能度端氨基聚醚的比例是可以改变的，这主要取决于所需要的最终产品的性能，要想得到拉伸强度高、撕裂强度好的弹性体，应增加三官能度端氨基聚醚的用量，反之，增加二官能度端氨基聚醚的用量可以获得伸长率高、硬度低、柔韧的弹性体。