技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料 组合物及其施工方法。
背景技术
随着现代工业、国民经济的快速发展以及建筑理念的提升，人们对工业建 筑物、民用建筑物的安全性能要求也越来越高，因此建筑外墙产品也必然向高 新技术、高安全性的方向发展。其中，防护防爆用涂料是目前迫切需要的材料 之一。地震、爆炸等过程中的能量会以极快的速度通过周边的空气以冲击波的 方式进行传送，不仅对建筑物造成损毁，而且也会带来人身伤害。因此，亟需 获得一种可防止由爆炸及地震引起的压力负荷对混凝土结构物或水泥砖结构物 产生的影响，并且对外部或内部的冲击波和爆炸负荷的能量吸收高而能够使建 筑设施损毁及人身伤害最小化的涂料。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合 物及其施工方法，可有效防止由爆炸及地震引起的压力负荷对混凝土结构物或 水泥砖结构物产生的影响从而避免由爆炸及地震引起建筑设施损毁及人身伤 害。
为了解决上述技术问题，本发明采用了下述技术方案：一种防护防爆用有 机硅聚脲树脂涂料组合物,包括主剂和固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为 1.05～1.15混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：聚氧丙烯二胺58～68％，二乙基甲苯 二胺12～22％，颜填料3～10％，防紫外线剂0.5～2％，附着力促进剂0.7～2.3％， 分散剂0.1～1％，稳定剂0.1～0.5％，消泡剂0.5～3％，改性氨基硅油3～15％；
所述固化剂为重量百分比为100％的异氰酸酯预聚物。
进一步的，所述异氰酸酯预聚物NCO％含量为10％～20％。
进一步的，所述异氰酸酯预聚物由下列重量百分比含量的原料制成的：分 子量250.3二苯基甲烷二异氰酸酯41～51％、分子量2000的多元醇或分子量3000 的聚醚多元醇40～50％,磷系阻燃剂5～15％；其制备方法为：向反应槽中依次加 二苯基甲烷二异氰酸酯、多元醇或聚醚多元醇，在温度70～90℃、搅拌速度50～ 150rpm下，反应3～4小时；加入磷系阻燃剂，在温度40～60℃、搅拌速度50～ 150rpm下，混合30～40分钟，即得到分子量2000的异氰酸酯预聚物。
进一步的，所述异氰酸酯预聚物由下列重量百分比含量的原料制成的：分 子量285的碳化二亚胺改性4，4二苯基甲烷二异氰酸酯43～55％，分子量2000 的多元醇或分子量3000的聚醚多元醇40～50％,磷系阻燃剂5～15％；其制备方 法为：向反应槽中依次碳化二亚胺改性4，4二苯基甲烷二异氰酸酯、多元醇或 聚醚多元醇，在温度70～90℃、搅拌速度50～150rpm下，反应3～4小时；加 入磷系阻燃剂，在温度40～60℃、搅拌速度50～150rpm下，混合30～40分钟， 即得到分子量2000的异氰酸酯预聚物。
进一步的，所述异氰酸酯预聚物由下列重量百分比含量的原料制成的：分 子量250.3二苯基甲烷二异氰酸酯15～35％，分子量285的碳化二亚胺改性4， 4二苯基甲烷二异氰酸酯15～35％，分子量2000的多元醇或分子量3000的聚醚 多元醇40～50％,磷系阻燃剂5～15％；其制备方法为：向反应槽中依次加入二苯 基甲烷二异氰酸酯、碳化二亚胺改性4，4二苯基甲烷二异氰酸酯、多元醇或聚 醚多元醇，在温度70～90℃、搅拌速度50～150rpm下，反应3～4小时；加入 磷系阻燃剂，在温度40～60℃、搅拌速度50～150rpm下，混合30～40分钟， 即得到分子量2000的异氰酸酯预聚物。
其中，本发明所述有机硅聚脲树脂涂料组合物中所述颜填料与聚氧丙烯二 胺均具有从漂浮于有机聚合体的基体结构的流体内的多个大粒子中吸收冲击的 充分的弹性，当由弹性聚合体基体结构形状的分布恒定的硬质的超微粒子所形 成的复合材料受到冲击时，被硬质微粒子的稠密层的内部吸收，由此吸收冲击。
其中，本发明所述有机硅聚脲树脂涂料组合物根据主剂、固化剂质量比调 整来决定交联度，随着交联度的紧凑度高，耐化学性、耐磨耗性、伸长率、拉 伸强度、扯裂强度、附着性、冲击性、耐寒性及耐热性等物性变高，如果交联 度降低，就会使硬度减少，耐热性减少，耐化学性减少，伸长率、拉伸强度及 耐磨耗性等物性降低。
一种防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合物的施工方法，包括以下步骤：
S1、基底预处理:去除附着于基底表面浮浆皮、灰尘、油分等污染物；
S2、基底调整涂敷：以体积比为1:1:4的主剂、固化剂、砂浆粉末作为基 底调整涂敷材料，涂覆于经过步骤S1处理后的基底上，填充基底上的缝隙、裂 纹；
S3、底漆涂敷：以50μm的厚度涂敷底漆；
S4、防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合物涂敷：涂覆防护防爆用有机硅 聚脲树脂涂料组合物，所述防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合物由所述主剂 和固化剂按体积比为1.05～1.15混合而成；
S5、耐黄变高硬质漆涂敷：以50μm的厚度涂敷耐黄变高硬质漆。
与现有技术相比，本发明实现的有益效果：
1、可有效防止由爆炸及地震引起的压力负荷对混凝土结构物或水泥砖结构 物产生的影响从而避免由爆炸及地震引起建筑设施损毁及人身伤害。
2、本发明所述主剂中减少了扩链剂用量,加大了特性中的黏着力,有效提升 了防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合物的物理性质。
3、本发明具有优秀的拉伸性、收缩性，可形成无缝隙的连续的涂膜。
4、本发明具有迅速固化的特性，作业省力，即使在垂直面作业也不会流淌 且同时可保证规定的涂膜厚度。
5、本发明不含催化剂、增塑剂等对身体有害物质，因此，也可用作净水厂 及饮用水储存箱等的涂敷涂料。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例。
实施例1
防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合物,包括主剂和固化剂，所述主剂与固 化剂按体积比为1.13:1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：聚氧丙烯二胺67.8％，二乙基甲苯二 胺19％，颜填料5％，防紫外线剂1％，附着力促进剂1％，分散剂0.5％，稳定剂 0.2％，消泡剂0.5％，改性氨基硅油5％；
所述固化剂为重量百分比为100％的异氰酸酯预聚物。
进一步的，向反应槽中依次加入分子量250.3的二苯基甲烷二异氰酸酯41～ 51wt％、分子量2000的多元醇或分子量3000的聚醚多元醇44～49wt％，在温度 70～90℃、搅拌速度50～150rpm下，反应3～4小时；加入磷系阻燃剂5～15wt％， 在温度40～60℃、搅拌速度50～150rpm下，混合30～40分钟，得到分子量2000 的异氰酸酯预聚物。
其中，所述二苯基甲烷二异氰酸酯的NCO基含量(％)优选为15％；所述NCO 基含量(％)越高，硬度越高，相反，NCO基含量(％)越低，硬度越低。
根据主剂、固化剂质量比调整来决定交联度，随着交联度的紧凑度高，耐 化学性、耐磨耗性、伸长率、拉伸强度、扯裂强度、附着性、冲击性、耐寒性 及耐热性等物性变高，如果交联度降低，就会使硬度减少，耐热性减少，耐化 学性减少，伸长率、拉伸强度及耐磨耗性等物性降低。
防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合物的施工方法，包括以下步骤：
S1、基底预处理:将基底在23℃的温度下充分养护28天以上后，去除底物 的表面的浮浆皮、灰尘、油分等其他污染物。
S2、基底调整涂敷：以体积比为1:1:4的主剂、固化剂、砂浆粉末作为基 底调整涂敷材料，搅拌器搅拌混合均匀后，利用喷雾器、刮刀、辊子将基底调 整涂敷材料涂覆于经过步骤S1处理后的基底上，从而填充基底上的缝隙、裂纹 处；
所述S2基底调整涂覆过程，因季节温度不同，不同固化时间如表1所示：
表1基底调整涂敷材料不同温度的固化时间
温度(℃) 5 10 15 20 时间(hr) 24 12 8 4
S3、底漆涂敷：确认S2基底调整涂敷步骤中形成充分固化后，利用辊子或 喷雾器涂装1次50μm的底漆；
S4、防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合物涂敷：涂覆防护防爆用有机硅 聚脲树脂涂料组合物，在20℃的温度下，在3小时以上且12小时以内去除涂膜 上的所有污染物，计算涂装面积及涂膜厚度4mm～9mm的需要量来以1.13:1的 体积比混合主剂和固化剂来进行涂敷；
防护防爆用有机硅聚脲的主剂和固化剂在混合式聚脲专用喷雾器内形成， 作业条件为：喷嘴口径(平面图案：0.024～0.048inch，圆形图案：0.020～0.086 inch)，喷射温度65～75℃，喷射压力2000～3500psi，而当进行涂装时，如 果因喷雾器枪或设备故障而过量涂敷主剂及固化剂中的一种，就对受污染的部 分进行擦拭，并进行药物处理，之后实施重新涂装。
S5、耐黄变高硬质漆涂敷：使用喷雾器或辊子以50μm的厚度涂敷耐黄变 高硬质漆。
实施例2
防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合物,包括主剂和固化剂，所述主剂与固 化剂按体积比为1.11:1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：聚氧丙烯二胺68.3％，二乙基甲苯二 胺20.5％，颜填料5％，防紫外线剂1％，附着力促进剂1％，分散剂0.5％，稳定剂 0.2％，消泡剂0.5％，改性氨基硅油3％；
所述固化剂为重量百分比为100％的异氰酸酯预聚物。
进一步的，向反应槽中依次加入分子量285的碳化二亚胺改性4，4二苯基 甲烷二异氰酸酯43～55wt％、分子量2000的多元醇或分子量3000的聚醚多元醇 40～50wt％，在温度70～90℃、搅拌速度50～150rpm下，反应3～4小时；加入 磷系阻燃剂5～15wt％，在温度40～60℃、搅拌速度50～150rpm下，混合30～ 40分钟，得到分子量2000的异氰酸酯预聚物。
其中，所述二苯基甲烷二异氰酸酯的NCO基含量(％)优选为15％；所述NCO 基含量(％)越高，硬度越高，相反，NCO基含量(％)越低，硬度越低。
实施例3
防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合物,包括主剂和固化剂，所述主剂与固 化剂按重量比为1.09:1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：聚氧丙烯二胺66.2％，二乙基甲苯二 胺19.6％，颜填料5％，防紫外线剂1％，附着力促进剂1％，分散剂0.5％，稳定剂 0.2％，消泡剂0.5％，改性氨基硅油6％；
所述固化剂为重量百分比为100％的异氰酸酯预聚物。
进一步的，向反应槽中依次加入分子量250.3的二苯基甲烷二异氰酸酯15～ 35wt％％、分子量285的碳化二亚胺改性4，4二苯基甲烷二异氰酸酯,分子量2000 的多元醇或分子量3000的聚醚多元醇40～50wt％，在温度70～90℃、搅拌速度 50～150rpm下，反应3～4小时；加入磷系阻燃剂5～15wt％，在温度40～60℃、 搅拌速度50～150rpm下，混合30～40分钟，得到分子量2000的异氰酸酯预聚 物。
其中，所述二苯基甲烷二异氰酸酯的NCO基含量(％)优选为15％；所述NCO 基含量(％)越高，硬度越高，相反，NCO基含量(％)越低，硬度越低。
实施例4
防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合物,包括主剂和固化剂，所述主剂与固 化剂按体积比为1.07:1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：聚氧丙烯二胺64.8％，二乙基甲苯二 胺18％，颜填料5％，防紫外线剂1％，附着力促进剂1％，分散剂0.5％，稳定剂 0.2％，消泡剂0.5％，改性氨基硅油9％；
所述固化剂为重量百分比为100％的异氰酸酯预聚物。
进一步的，向反应槽中依次加入分子量250.3的二苯基甲烷二异氰酸酯41～51wt％、分子量2000的多元醇或分子量3000的聚醚多元醇44～49wt％，在温度 70～90℃、搅拌速度50～150rpm下，反应3～4小时；加入磷系阻燃剂5～15wt％， 在温度40～60℃、搅拌速度50～150rpm下，混合30～40分钟，得到分子量2000 的异氰酸酯预聚物。
其中，所述二苯基甲烷二异氰酸酯的NCO基含量(％)优选为15％；所述NCO 基含量(％)越高，硬度越高，相反，NCO基含量(％)越低，硬度越低。
实施例5
防护防爆用有机硅聚脲树脂涂料组合物,包括主剂和固化剂，所述主剂与固 化剂按体积比为1.05:1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：聚氧丙烯二胺58.2％，二乙基甲苯二 胺18.6％，颜填料5％，防紫外线剂1％，附着力促进剂1％，分散剂0.5％，稳定剂 0.2％，消泡剂0.5％，改性氨基硅油15％；
所述固化剂为重量百分比为100％的异氰酸酯预聚物。
进一步的，向反应槽中依次加入分子量250.3的二苯基甲烷二异氰酸酯41～ 51wt％、分子量2000的多元醇或分子量3000的聚醚多元醇44～49wt％，在温度 70～90℃、搅拌速度50～150rpm下，反应3～4小时；加入磷系阻燃剂5～15wt％， 在温度40～60℃、搅拌速度50～150rpm下，混合30～40分钟，得到分子量2000 的异氰酸酯预聚物。
其中，所述二苯基甲烷二异氰酸酯的NCO基含量(％)优选为15；所述NCO 基含量(％)越高，硬度越高，相反，NCO基含量(％)越低，硬度越低。
比较例1
普通聚脲组合物组合物,包括主剂和固化剂，所述主剂与固化剂按体积比为 1.1:1混合；
其中，所述主剂按照重量百分比包括：聚氧丙烯二胺71.8％，二乙基甲苯二 胺20％，颜填料5％，防紫外线剂1％，附着力促进剂1％，分散剂0.5％，稳定剂 0.2％，消泡剂0.5％；
所述固化剂为重量百分比为100％的异氰酸酯预聚物。
进一步的，向反应槽中依次加入分子量250.3的二苯基甲烷二异氰酸酯41～ 51wt％、分子量2000的多元醇或分子量3000的聚醚多元醇44～49wt％，在温度 70～90℃、搅拌速度50～150rpm下，反应3～4小时；加入磷系阻燃剂5～15wt％， 在温度40～60℃、搅拌速度50～150rpm下，混合30～40分钟，得到分子量2000 的异氰酸酯预聚物；其中，所述二苯基甲烷二异氰酸酯的NCO基含量(％)优选 为15％。
将上述实施例1至实施例5，以及比较例1，按有树脂涂料组合物的混合比 分别制作涂膜试片，所述涂膜试片长300mm、宽300mm,涂膜厚度为2000μm，通 过KS F 4922的试验方法测定上述涂膜试片的拉伸强度、伸长率、耐磨耗性、 扯裂强度，通过ASTM D 7334的试验方法进行接触角试验和表面能试验，通过 KS M 6518的试验方法进行硬度试验。试验结果如表2所示。
表2比较例1和实施例1至实施例5的物理性质表
如上述表2所示，与实施例1至实施例5相比，比较例1的聚脲树脂组合 混合物呈现出耐磨耗性、接触角、表面能呈现出拉伸强度和扯裂强度相对低的 物性数值；
实施例1至实施例5中，改性氨基硅油的添加量影响着摩擦系数的变化， 随着添加量的增加，耐磨耗性越高，表面能值越低；
实施例5与实施例1至实施例4相比，实施例5因过改性氨基硅油的添加 而使机械物性伸长率大幅度增加，但硬度、拉伸强度、扯裂强度等物性大大减 少。
本发明基于实施例1委托韩国国防科学演技所进行了防爆性能试验。所述 防爆性能测试试验使用了3组试验体结构物，分别为水泥砖砌体结构物、红砖 砌体结构物、白砖砌体结构物，所述3组试验体结构物均被分为涂覆面和未被 涂覆面，所述3组试验墙面大小均为横2m×竖2m，爆炸物使用TNT50.4kg。所 述爆炸物TNT与结构物之间的间隔距离为7.5m。
所述3组试验体结构物建立：使用H型钢搭建3组钢结构框架，，在相同距 离的90°、180°、270°地点进行了组装，通过M30螺栓固定，尺寸为2x2x2m， 3组钢结构框架内表面分别利用混凝土块、白砖、红砖来进行砌体施工，从而形 成了3组试验体结构物；利用10mm(混凝土块)、7mm(白砖)、5mm(红砖)专 用聚脲涂装装备对3组试验体结构物涂覆面进行涂覆；
所述爆炸物TNT的设置：爆炸物TNT位置以3组试验体结构物为基准设置 于中央，以矩形方式竖向设置49个1磅炸药，使得爆炸压力呈对称型后，设置 2层(98个)，并以每3个为一组进行捆绑，在各中央部的侧面附着12个(共 计110个)，利用普通商用透明玻璃胶带(宽度为50mm)捆扎最少5次以上后。
所述爆炸物使用电动引爆装置引爆，引爆装置上除装有TNNT外，还装有2 个C4 400g和工业用雷管8号，炸药设置地点100m外设有金属防护设施。
为了防止上述爆破试验引起安全事故，所述爆破试验爆炸喷火口使用砂石， 111磅爆炸物喷火口形成了直径为370～380cm，最大深度为75cm的半球形喷火 口。
所述爆破试验爆破压力设置如表3所示：
表3爆破压力
爆破试验结果显示，涂覆有本发明所述防护防爆用有机硅聚脲涂料的组合 物的墙体的后斜面在爆炸后也完全任何变化仍维持原状。
为了测定所述爆破试验3组试验体结构物的后斜面因爆炸压力而使墙面后 退多少后重新恢复到原点的弹力，在墙面的后斜面的1m地点设置普通折叠式距 离测定用天线来测定最大位移量，并且，以天线位置没有因爆炸压力而发生改 变为前提来测定的值如以下表4所示：
表4位移测定值
单位 混凝土块墙体 白砖墙体 红砖墙体 涂敷厚度 mm 10 5 7 测定值 mm 170 185 290
表5本发明所述防护防爆用有机硅聚脲品质检测标准
表6本发明所述防护防爆用有机硅聚脲实施例1品质标准检测结果
从表2、表4、表5、表6结果显示，本发明所述防护防爆用有机硅聚脲涂 料组合物不仅为机械、化学物性优秀且可以承受爆炸冲击的优秀的弹性体聚合 物复合原材料，而且对地球的气候变化引起的浸水、干旱、地震有效，与此同 时，进行设施设计时，可以最大化用于实现具有迅速应对的设施保护及抗震设 计。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解， 在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、 替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。