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1、(10)申请公布号 CN 102993929 A (43)申请公布日 2013.03.27 C N 1 0 2 9 9 3 9 2 9 A *CN102993929A* (21)申请号 201210376068.0 (22)申请日 2012.09.29 C09D 175/02(2006.01) C09D 5/08(2006.01) (71)申请人北京东方雨虹防水技术股份有限公 司 地址 100123 北京市朝阳区高碑店康家园小 区4号楼 (72)发明人刘子康 王新锋 (74)专利代理机构北京方圆嘉禾知识产权代理 有限公司 11385 代理人高萍 (54) 发明名称 一种用于钢结构表面的环氧改性。
2、喷涂聚脲防 腐涂料及其制备和使用方法 (57) 摘要 本发明公开了一种用于钢结构表面的环氧改 性喷涂聚脲防腐涂料，是由A组分和B组分构成的 双组分涂料，现场喷涂成型，其中所述A组分是由 3050重量份多异氰酸酯、2040重量份聚醚 多元醇和2030重量份环氧树脂反应而得的半 预聚物和010份的稀释剂组成；B组分由35 50重量份端氨基聚醚、2030重量份液态胺扩链 剂、1020重量份防腐填料以及05重量份助 剂组成。本发明的用于钢结构表面的环氧改性喷 涂聚脲防腐涂料，通过喷涂设备，经快速混合后喷 至基层表面，快速反应固结成为附着力强、坚韧的 涂层。该涂层具有极强的附着力、高硬度、防腐和 耐磨性。
3、、耐溶剂等功能的涂层。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书7页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 7 页 1/2页 2 1.一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，是由A组分和B组分构成的双 组分涂料，现场喷涂成型，其特征在于，所述A组分是由多异氰酸酯、聚醚多元醇和环氧树 脂反应而得的半预聚物和稀释剂组成；所述B组分由端氨基聚醚、液态胺扩链剂、防腐填料 以及助剂组成，其中各组分重量份数如下： A组分是由3050重量份多异氰酸酯、2040重量份聚醚多元醇和2030重量份 环氧树脂反应而得的半预聚物和010份的稀释剂组成； B。
4、组分是由3550重量份端氨基聚醚、2030重量份液态胺扩链剂、1020重量份 防腐填料以及05重量份助剂组成。 2.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在 于，所述多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，多次甲基多苯基多异氰 酸酯的芳香族多异氰酸酯；或选自环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异 氰酸酯的脂肪族多异氰酸酯；或其中一种以上的混合物。 3.根据权利要求2所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在 于，所述多异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯，所述二苯基甲烷二异氰酸酯选自4，4-二 苯基甲烷二异氰酸酯，碳化二亚胺-脲酮亚。
5、胺改性的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，高2，4 异构体含量的4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯中的一种和/或一种以上的混合物。 4.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在 于，所述聚醚多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚中的一种和/ 或一种以上的混合物，其中官能度为24，羟值当量至少为500。 5.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在 于，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的一种和/或一种以上的混 合物，其环氧值至少为0.12。 6.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，。
6、其特征在 于，所述端氨基聚醚选自端氨基聚乙二醇醚、端氨基聚丙二醇醚、端氨基聚丙三醇醚、端氨 基聚季戊四醇醚中的一种和/或一种以上的混合物，其中官能度为24，胺值当量至少为 100。 7.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在 于，所述胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、N，N-二烷基甲基二苯胺、4， 4-二氨基二苯基甲烷、3，3-二氯-4，4-二氨基二苯基甲烷，脂肪族类扩链剂中的一种 和/或一种以上的混合物。 8.根据权利要求1所述的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，其特征在 于，所述防腐填料选自云母氧化铁、磷酸锌、磷酸铝、滑石粉、有机膨润土。
7、、二氧化钛中的一 种和/或一种以上的混合物。 9.一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料的制备方法，其特征在于， 所述A组分的制备方法：将聚醚多元醇、环氧树脂和稀释剂加入有氮气保护的反应釜 中，在搅拌下加热至100120，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真 空降温至5060加入相应量的多异氰酸酯，加热至7090反应3小时，游离的异氰 酸酯基含量在1020之间时，降温至4060，出料而得； 所述B组分的制备方法：先把端胺基聚醚加入到反应釜中，然后搅拌下加入分散助剂 权 利 要 求 书CN 102993929 A 2/2页 3 慢速搅拌下待助剂分散均匀后，加入胺扩链剂。
8、，防腐填料后高速搅拌0.51小时后，加入 其他助剂混合均匀，用200目筛网过滤后出料。 10.一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料的使用方法，其特征在于，将两 组分按照体积比11的比例进行喷涂施工，采用喷涂机和喷枪进行喷涂。 权 利 要 求 书CN 102993929 A 1/7页 4 一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料及其制 备和使用方法 技术领域 0001 本发明涉及到一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，属于防腐材料 领域。 背景技术 0002 金属腐蚀会造成巨大损失，但无论现在乃至将来，金属材料都以其优良的机械和 工艺性能在材料领域占据重要地位，因此研究金属的。
9、腐蚀防护方法以控制金属的腐蚀，减 少腐蚀造成的损失，对国民经济发展具有重要意义。其中最常用的方法就是在金属表面涂 覆防腐涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体接触。随着建筑、交通、石化、电力等行业的发展， 防腐涂料的市场规模已经仅次于建筑涂料而位居第二位，据估计2020车将突破100万吨大 关，这些领域对防腐涂料的品种和性能提出了更高的要求。 0003 已有的方案，如传统的环氧防腐材料都存在着以下缺点：硬度有余韧性不足，在 使用时极易产生微裂纹而使防腐效果大大降低，导致修补及保养费用增加；难以在垂直 面或顶面施工；体系含有机溶剂，对人体有害且污染环境；必须采用多道施工，施工周 期长，效率低。 发明内容。
10、 0004 针对已有技术的缺陷，本发明提供一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐 涂料，该涂料固化后表现出优异的性能，具有极强的附着力、高硬度、防腐和耐磨性、耐溶剂 等。 0005 为实现上述发明目的，本发明是通过下述技术方案实现的： 0006 一种用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，为现场喷涂成型的A组分和 B组分构成的双组分涂料，其中A组分是由多异氰酸酯、聚醚多元醇和环氧树脂反应而得的 半预聚物和稀释剂组成；B组分由端氨基聚醚、液态胺扩链剂、防腐填料以及助剂组成，其 中各组分重量份数如下： 0007 A组分是由3050重量份多异氰酸酯、2040重量份聚醚多元醇和2030重 量份环氧。
11、树脂反应而得的半预聚物和010份的稀释剂组成； 0008 B组分由3550重量份端氨基聚醚、2030重量份液态胺扩链剂、1020重量 份防腐填料以及05重量份助剂组成。 0009 相应的，在上述基础上，本发明公开了所述用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲 防腐涂料的制备方法： 0010 A组分的制备方法：将聚醚多元醇、环氧树脂和稀释剂加入有氮气保护的反应釜 中，在搅拌下加热至100120，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真 空降温至5060加入相应量的多异氰酸酯，加热至7090反应3小时，游离的异氰 酸酯基含量在1020之间时，降温至4060，出料而得； 说 明 书CN 1。
12、02993929 A 2/7页 5 0011 所述B组分的制备方法：先把端胺基聚醚加入到反应釜中，然后搅拌下加入分散 助剂慢速搅拌下待助剂分散均匀后，加入胺扩链剂，防腐填料后高速搅拌0.51小时后， 加入其他助剂混合均匀，用200目筛网过滤后出料。 0012 以上制备方法仅为本发明最优的制备方法，并非限制本发明仅可以采用上述方法 制成，本领域技术人员在上述基础上对加热温度、真空度、反应时间等进行改变并不会改变 本发明的实质，只是相应的影响产品的制备速度和产率，这种更改是涵盖于本发明保护范 围之内的。 0013 进一步的，本发明还公开了所述用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料的 使用方法，将。
13、两组分按照体积比11的比例进行喷涂施工，采用喷涂机和喷枪进行喷涂施 工。 0014 其中，施工时喷涂设备可使用美国Gusmer公司的H-3500或H-20/35主机和GX-7 或GX-8喷枪，Glas-Craft公司的MX/MH主机和Probler喷枪，Graco公司的H-XP3主机或 E-XP2主机和Fusion MP或Fusion AP喷枪等，本发明并不限制具体所用的设备类型和型 号。 0015 需要注意的是，在本发明中申请人在陈述助剂、稀释剂的用量时使用了0-x这样 的数值表达范围，是用于表达此类成分的用量受到上限的限制，只要在成分中添加此组分 即可起到相应的功能，而非限定特定的最小值，。
14、即申请人要表达的概念是不含0值。 0016 在本发明的进一步详述和具体实施中，本发明公开了所用的各种成分的优选类 型，以便更好、更清楚的解释本发明，然而这种详细描述并不构成对本发明的特别限制，不 依靠这些细节信息而采用本发明技术领域其他通用的化学材料，只要其符合本发明上述对 各组成成分名称所做的限定，依旧属于本发明的保护范围。 0017 在本发明中，所述的多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯，二苯基甲烷二异氰酸酯，多 次甲基多苯基多异氰酸酯的芳香族多异氰酸酯；或选自环己烷二异氰酸酯、六亚甲基二异 氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯的脂肪族多异氰酸酯；或其混合物。优选的是二苯基甲烷二异 氰酸酯，所述二苯基甲烷二。
15、异氰酸酯选自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，高2，4异构体含量的4，4-二苯基甲烷二异氰 酸酯中的一种和/或一种以上的混合物。 0018 在本发明中，所述的聚醚多元醇选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季 戊四醇醚中的一种和/或一种以上的混合物，优选的聚醚多元醇的官能度为24，羟值当 量至少为500，更优选在10003000之间。 0019 在本发明中，所述的环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂中的一种 和/或一种以上的混合物，优选的环氧树脂其环氧值至少为0.12。 0020 在本发明中，所述的端氨基聚醚选自端氨基聚乙二醇。
16、醚、端氨基聚丙二醇醚、端氨 基聚丙三醇醚、端氨基聚季戊四醇醚中的一种和/或一种以上的混合物，优选的端氨基聚 醚的官能度为24，胺值当量至少为100，更优选在2001600之间。 0021 在本发明中，所述胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、N，N-二 烷基甲基二苯胺、4，4-二氨基二苯基甲烷、3，3-二氯-4，4-二氨基二苯基甲烷，脂肪族 类扩链剂中的一种和/或一种以上的混合物。 0022 在本发明中，B组分所述的防腐填料选自云母氧化铁、磷酸锌、磷酸铝、滑石粉、有 说 明 书CN 102993929 A 3/7页 6 机膨润土、二氧化钛中的一种和/或一种以上的混合物。 0023 进。
17、一步的，在本发明的涂料中，所述B组分还可包括助剂以改善涂料的多种性能， 例如： 0024 B组分中，根据需要可加入抗氧剂、紫外光吸收剂、流动改进剂等助剂，本发明并 不对助剂的种类做出特别限定，例如抗氧剂Irganox 1010和1076(CIBAGEIGY公司)， Yoshinox BHT、BB、GSY-930等(YOSHITOM SEIYAKU公司)，紫外光吸收剂TinuvinP327、328、 B97(CIBAGEIGY公司)等，优选的，该类助剂的用量为B组分总量的0.22重量份。 0025 本发明的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料，兼顾了对基材的附着 力、体系的粘度和防腐性能等综。
18、合因素，主要体现在以下三个方面： 0026 第一喷涂聚脲防腐涂料要求对钢基材的附着力尽量高，体系中引入环氧树脂来增 加涂膜的硬度以及对基材的附着力； 0027 第二喷涂聚脲防腐涂料设定两组份的比例为11，而引入防腐填料后可能会导 致调整比例为11变得比较困难，使配方设计难度加大；而且影响了体系的粘度，若处理 不当会导致混合不均； 0028 第三防腐填料的加入在一定程度上对材料的喷涂工艺有不利影响，因此本发明的 用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料充分考虑到混合性、喷涂工艺和防腐性能的 综合平衡，从而确定了上述最佳组成，达到了下述几个技术效果：添加量小而且而对涂料 硬度提高有显著影响：与原料。
19、的混溶性好；对基料的粘度影响小、可操作性好；无毒或毒性 小；在体系中后贮存稳定性好，具有较好的实用性和经济性。 0029 本发明的用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲防腐涂料应用的领域包括海洋工 程、桥梁、机场车站、石油化工、港口码头、机械设备、风力发电等领域，有效地解决了传统材 料所导致的难题，具有寿命长、无污染、不流挂、施工快等特点，喷涂成型的聚脲防腐涂料与 钢基材的附着力强，并且柔韧性好，硬度高，屏蔽隔离防腐效果极佳。 0030 申请人进行了大量的试验测试，证实本发明用于钢结构表面的环氧改性喷涂聚脲 防腐涂料具有下述显著的性能优势： 0031 一、固化速度快，一般在低于1020秒的时间内迅速。
20、固化，层间施工间隔只需几 分钟，如施工600m2/1.0mm厚的涂层，仅需4小时即可完成施工，12小时即可投入使用。 0032 二、100固含量，只要正确使用，无论是施工期间，还是材料投入使用后，涂层均 不产生有害物质和刺激性气味。 0033 三、固化后表现出优异的综合性能，例如极强的附着力、高硬度、防腐和耐磨性、耐 溶剂等。 具体实施方式 0034 结合具体的实施例可以更好的理解本发明的发明精神，在以下实施中，提供了本 发明若干优选的实施方式和材料组成，然而本发明并不仅限于采用下述方式实施，本领域 技术人员在理解本发明发明实质的基础上对本发明所进行的变更、替换、改进等依旧属于 本发明的保护范。
21、围。 0035 在下述实施例中，各原料均可从市场采购，例如： 0036 MDI-MI 4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(德国BASF公司制造) 说 明 书CN 102993929 A 4/7页 7 0037 T-5000、D-2000端氨基聚醚(德国BASF公司制造) 0038 DETDA二乙基甲苯二胺(美国Albemarle公司制造) 0039 DMTDA二甲硫基甲苯二胺(美国Albemarle公司制造) 0040 MDI-100 4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯(烟台合成革厂制造) 0041 E-44、E-51双酚A型环氧树脂(上海树脂厂制造) 0042 实施例1 0043 将40重量份当量为50。
22、0的聚醚二元醇和30重量份环氧树脂E-44加入充氮的反 应釜中，加温至(105115)，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空 降温至(5060)加入30重量份MDI-MI、加热至(7090)反应3小时，降温至(50 60)出料即为A组分。B组分是由7重量份T-5000、33重量份D-2000、22重量份DETDA、 8重量份DMTDA、15重量份云母氧化铁、13重量份二氧化钛和2重量份的分散剂在反应釜中 搅拌混合均匀制成。 0044 使用时，A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和Fusion MP 喷枪按11(体积比)喷涂形成聚脲弹性体。适合。
23、于管道防腐工程。该聚脲弹性体的主 要物理性能如下表1所述： 0045 表1聚脲弹性体的主要物理性能 0046 项目 指标 凝胶时间 10秒 拉伸强度 15MPa 断裂伸长率 300 撕裂强度 60KN/m 硬度，邵D 70 耐盐雾性(1500h) 无起泡、无锈蚀、无脱落 耐酸性(30硫酸，30天) 无起泡、无锈蚀、无脱落 耐碱性(30氢氧化钠，30天) 无起泡、无锈蚀、无脱落 耐盐水性(20氯化钠，30天) 无起泡、无锈蚀、无脱落 0047 0048 实施例2 0049 将30重量份当量为1000的聚醚三元醇和30重量份环氧树脂E-51以及5重 量份稀释剂DOP加入充氮的反应釜中，加温至(10。
24、5115)，恒温抽真空至釜内压 力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至(5060)加入35重量份MDI-100，加 热(7090)反应3小时，降温至(5060)出料即为A组分。B组分是由30重量份 说 明 书CN 102993929 A 5/7页 8 T-5000、18重量份D-2000、20重量份DETDA、10重量份的磷酸铝、10重量份的有机膨润土和 2重量份的分散剂在反应釜中搅拌混合均匀制成。 0050 使用时，A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和Fusion MP 喷枪按11(体积比)喷涂形成聚脲弹性体。适合于建筑钢结构桥梁防腐工程。该聚脲 弹性。
25、体的主要物理性能见表2所述。 0051 表2聚脲弹性体的主要物理性能 0052 项目 指标 凝胶时间 5秒 拉伸强度 16MPa 断裂伸长率 300 撕裂强度 55KN/m 硬度，邵D 65 耐盐雾性(2000h) 无起泡、无锈蚀、无脱落 耐酸性(30硫酸，30天) 无起泡、无锈蚀、无脱落 耐碱性(30氢氧化钠，30天) 无起泡、无锈蚀、无脱落 耐盐水性(20氯化钠，30天) 无起泡、无锈蚀、无脱落 0053 实施例3 0054 将20重量份当量为1000的聚醚二元醇和20重量份环氧树脂E-20以及10重量 份的稀释剂DOP加入充氮的反应釜中，加入充氮的反应釜中，加温至(105115)，恒温 。
26、抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降温至(5060)加入50重量份 MDI-100，加热至(7090)反应3小时，降温至(5060)出料即为A组分。B组分是 由23重量份T-5000、35重量份D-2000、18重量份DETDA、12重量份DMTDA、10重量份的磷 酸锌和2重量份的分散剂在反应釜中搅拌混合均匀制成。 0055 使用时，A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和Fusion MP 喷枪按11(体积比)喷涂形成聚脲弹性体。适合于海港工程钢结构的防腐工程。该聚 脲弹性体的主要物理性能见表3所述： 0056 表3聚脲弹性体的主要物理性能 。
27、0057 项目 指标 凝胶时间 10秒 说 明 书CN 102993929 A 6/7页 9 拉伸强度 17MPa 断裂伸长率 300 撕裂强度 50KN/m 硬度，邵D 70 耐盐雾性(2000h) 无起泡、无锈蚀、无脱落 耐酸性(30硫酸，30天) 无起泡、无锈蚀、无脱落 耐碱性(30氢氧化钠，30天) 无起泡、无锈蚀、无脱落 耐盐水性(20氯化钠，30天) 无起泡、无锈蚀、无脱落 0058 对比实施例1 0059 将40重量份当量为1000的聚醚二元醇和10重量份的稀释剂DOP加入充氮的反应 釜中，加温至(105115)，恒温抽真空至釜内压力-0.095MPa以上脱水3小时，关真空降 温。
28、至(5060)加入50重量份MDI-100，加热至(7090)反应3小时，降温至(50 60)出料即为A组分。B组分是由38重量份T-5000、26重量份D-2000、36重量份DETDA 在反应釜中搅拌混合均匀制成。 0060 使用时，A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机或E-XP2主机和Fusion MP 喷枪按11(体积比)喷涂形成聚脲弹性体。该聚脲弹性体的主要物理性能见表4所述 0061 表4聚脲弹性体的主要物理性能 0062 项目 指标 凝胶时间 10秒 拉伸强度 14MPa 断裂伸长率 370 撕裂强度 48KN/m 硬度，邵D 40 耐盐雾性(2000h) 局部起泡、钢板点状锈蚀、 耐酸性(30硫酸，30天) 局部起泡、钢板点状锈蚀、 耐碱性(30氢氧化钠，30天) 局部起泡、钢板点状锈蚀、 耐盐水性(20氯化钠，30天) 局部起泡、钢板点状锈蚀、 说 明 书CN 102993929 A 7/7页 10 0063 由上述实验数据可以看出，本发明的涂料通过在所述的组成下各项性能均良好， 满足应用需求。 说 明 书CN 102993929 A 10 。