[发明专利]喷涂聚脲体系及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种(杂)聚脲体系以及它主要在涂布饮用水管线或储罐的内表面中的应用。

已发现聚脲弹性体用途广泛，包括用作涂层如喷涂应用，以及用作泡沫。

当用作涂层时，这些材料提供理想的性能平衡，这些性能包括光稳定性；快速固化；相对水不敏感性；无溶剂体系；优异的物理性能，包括拉伸强度、伸长率和耐磨性；着色能力；容易施涂，例如使用商购喷涂设备等；以及由于无需催化剂而具有始终如一的反应性和长期贮存稳定性。

聚脲用于各种泡沫用途，其中包括：诸如汽车内饰品如座椅等之类的模塑泡沫体；通常用作地毯衬垫或用于家具中的块状泡沫塑料；以及其它各种填充或缓冲应用。具有硬、闭孔结构的泡沫体用于绝缘；模拟类似扬声器腔室、相框、门等木质零件；包装泡沫体；震动吸收泡沫体等。这种泡沫体应具有良好的拉伸强度、伸长率、压缩强度、尺寸稳定性以及其它需要的性能以在这些或其它应用中有良好表现。

喷涂弹性体聚脲体系在各种应用中通常视为涂料，如保护二级外壳(containments)和暴露结构如桥梁、钢罐、管道、金属建筑物、以及实际任何存在腐蚀或可能有腐蚀问题的表面。

聚脲涂层也用于翻新已有管道如饮用水管道的内部结构。尤其是它们的快速硬化和对湿度不敏感的固化性能使聚脲非常适合于此种用途。液态涂料组合物由沿着管道移动的装置喷涂到管道的内表面上，从而以高速固化速率形成具有高强度和延性的整体柔软衬里。

与饮用水接触的化学组合物和体系应当仅含有大纲文件许用表中(级别0-4对于饮用水应用是重要的)的天然材料或组分：“报告给欧洲委员会作为能用于制造拟与食品接触的塑料的物质的单体和添加剂的临时清单”(SANCOD3/LR(2003))。

一般通过使异氰酸酯和胺在扩链剂存在下反应制备聚脲弹性体体系。对于管道内涂布而言，快速硬化是需要的因而需要使用快速固化扩链剂。大多数快速固化芳族扩链剂如二乙基甲苯二胺(DETDA)，使用最广泛的扩链剂之一，商业可获得的如Ethacure 100或Lonzacure M80，不在批准用于饮用水用途的化学品之列。

4，4’-亚甲基-双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)(Lonzacure M-CDEA)属于批准的化学品但所提供的体系太缓慢以至于不能用于管道内涂布。

因此本发明的目标是提供能用于饮用水管道内衬的(杂)聚脲体系，所述聚脲体系不含有任何不在上述许用表中的原材料或组分(如DETDA)，以及提供优异并且快速的固化(制备管道内稳定的衬里所需凝胶时间为几秒)。

已发现使用含有咪唑啉基的聚氨基酰胺作为扩链剂，优选与作为额外扩链剂的4，4’-亚甲基-双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)或乙酰氨基三甲基环己烷甲胺组合可以制备这样的聚脲体系或杂聚脲(混合的聚脲-聚氨酯)体系。

采用仅仅基于在所述许用表中的组分的聚脲体系就实现了受控固化(不太慢也不太快)。因此所述体系非常适用于饮用水管道和储罐的内部涂层。

本发明的扩链剂是可以通过使聚亚烷基多胺与含有2-40个碳原子的酸反应获得的含有咪唑啉基的聚氨基酰胺。任选地所述化合物能进一步与平均每分子含有至少一个环氧基的环氧化合物反应；然而这通常将使扩链剂的粘度增大。

按已知的方式通过使聚亚烷基多胺与脂肪酸缩合制备含有咪唑啉基的聚氨基酰胺。合适的聚亚烷基多胺包括任何直链或支链聚亚烷基多胺，优选含有至少3个氨基、更优选4-5个氨基如二亚丙基三胺、三亚丙基四胺、四亚丙基五胺。含有5或更多个胺氢原子的聚亚乙基多胺是优选的材料。这样的聚亚乙基多胺的实例包括二亚乙基三胺(DETA)、三亚乙基四胺(TETA)、四亚乙基五胺(TEPA)、五亚乙基六胺(PEHA)以及更高阶聚亚乙基多胺。在缩合反应中使用的含有2-40个碳原子的酸可以含有单体、二聚、三聚、饱和或不饱和、直链或支链烃残基。优选的是含有至少8个碳原子的脂肪酸。特别优选的是含有至少14个碳原子的单体不饱和脂肪酸如油酸、妥尔油酸、亚油酸、亚麻酸。其它合适的含有12-36个碳原子的脂肪酸包括月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、肉豆蔻酸和褐煤酸。本发明优选使用的扩链剂是二亚乙基三胺与C18-单体脂肪酸的反应产物。