[发明专利]一种耐紫外水固化预聚体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种耐紫外水固化预聚体及其制备方法和应用，其提供了一种基于二异氰酸酯通过特定催化剂和化学方法获得的耐紫外水固化预聚体，解决了传统异氰酸酯树脂产品六元环易发生空间翻转的问题，具有很好的抗紫外线能力，长时间暴露在阳光下不会变黄；该产品固化时间短，固化后强度高，其制成的耐紫外水固化外护带可用于冷缩电缆接头防护，以及地面、地下、架空或水中输液/输气管道或钢桩等柱形物的防护。

技术领域

本发明涉及管道工程、电缆的破损修复领域，具体地说涉及一种耐紫外水固化预聚体及其制备方法和应用。

背景技术

现有技术中针对冷缩电缆接头施工，以及地面、地下、架空或水中输液/输气管道或钢桩等柱形物的防护均存在诸多缺陷：

对于冷缩电缆中间接头的施工技术来说，需逐步恢复内部的导电层、绝缘层、屏蔽层和防水层，并在防水层外面绕包一层预涂覆水固化聚氨酯树脂的弹性玻璃纤维织带(传统装甲带)，对中间接头提供机械保护，防止在后续施工和使用中因受外力而损伤该中间接头。但传统的装甲带存在耐光性差的缺点，当该产品置于户外，特别是有日光照射的情况下，装甲带很快呈现出黄变的现象，如果时间足够长，甚至会出现织物上的树脂完全分解消失的情况。因市面上所有装甲带所使用的水固化聚氨酯配方中含有大量的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI，Diphenyl-methane-diisocyanate)，以保证树脂在固化后能够表现出足够的硬度，MDI是一种高度不饱和的化学物质，受到高能光辐射时，会令化学物质中的不饱和键因生成自由基而断链，进而逐步分解成小分子的物质，最终在空气中挥发消失。

对于地面、地下、架空或水中输液/输气管道或钢桩等柱形物的防护技术，现有技术一般在管道外层包覆一层或多层材料。常见防护包括环氧树脂涂层、聚脲涂层等防腐涂料技术、以及采用手工缠绕玻纤-环氧复合材料等技术。防腐涂料技术就是使液体涂料均匀地涂覆在被保护物的表面，待涂料固化后形成保护层。但这样的保护层存在多种问题：其一是涂层厚度一般只有0.5～2mm，因而没有机械强度，一旦受到外力，涂层很容易被破坏；其二是涂层涂覆较困难，如环氧类的涂料需要现场混合化学物质，配比不易准确控制，且会散发有毒有害气体，如果是在水中涂覆，就更加难以附着在钢管表面，同时涂料也极易散落在水中，对环境产生有害影响；其三是涂料的固化时间非常长，一般单层涂刷为8小时以上，有的涂料甚至需要24～48小时，如果需要涂刷多层，那么时间将会成倍地增加；其四是无论是环氧类的涂料还是聚氨酯类的涂料，经涂覆固化完成后，在微观状态下，仍可以观察到大量的气泡，这是因为涂料中的化学物质在反应过程中不可避免地产生气体物质，或者因为在混合搅拌和涂刷过程中将空气中的气体带入了涂料之中，其五，人工涂覆的涂层，很难做到均匀和外观美观。手工缠绕玻纤-环氧复合材料的方法操作相当繁杂，需要多人和大量的时间才能完成，其也不具备普适性。管道或钢桩等柱形物的防护也同样可用水固化装甲带进行防护，但市面上的该类产品在紫外线下黄变现象严重，老化现象严重。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种耐紫外水固化预聚体，本发明还有一个目的是提供前述水固化预聚体的制备方法，本发明还有一个目的是提供前述利用该预聚体制备的适用于现场快捷修复，且在较短时间内水固化的耐紫外水固化外护带。

一种耐紫外水固化聚氨酯预聚体，包括以下原料混合而成：一种脂肪族二异氰酸酯、一种或多种聚醚多元醇、一种扩链剂、用于催化异氰酸根与羟基反应的第一催化剂、以及用于催化异氰酸根与水反应的第二催化剂；所述脂肪族二异氰酸酯选自如下化合物：

其中，X为异氰酸根，(CH₃)n表示在环己烷上连接的n个甲基，n＝1～4。

当前异氰酸酯预聚体主要存在耐光性不足和硬度不足的问题。前者是由于非饱和键断裂造成；后者是由于空间不稳定的问题，例如六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，其环己烷容易发生翻转，因此固化产物无法提供足够的硬度。还有如四亚甲基二异氰酸酯；4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、降冰片烷二亚甲基异氰酸酯等都存在空间翻转的情形。