本发明涉及聚脲涂料
技术领域：
，尤其涉及一种用于石化行业防腐聚脲涂料及其制备方法。
背景技术：
：在石油、化工、管道、海洋工程等防腐领域中，绝大多数设备、管道由于腐蚀介质的存在而发生腐蚀，腐蚀介质的浓度、温度随时变化，因此腐蚀非常严重。用各种防蚀材料做成覆盖层或衬里，可使金属设备与腐蚀介质完全隔离，防止设备的腐蚀与磨蚀，提高设备的耐蚀性、耐磨性、安全性和延长使用寿命。重防腐材料是指可在恶劣的腐蚀环境中长期使用的防腐材料，其使用寿命一般在15年以上。传统的重防腐材料有环氧、聚氨酯、玻璃钢、橡胶、塑料等品种，在实际应用中取得了较好的效果，但仍存在防腐性能欠佳、污染环境、接缝易渗漏、施工复杂等诸多弊病。近些年的研究发现，喷涂聚脲涂料集优异的防腐性能，快速的施工性能，对环境无污染，喷涂施工涂膜整体无接缝等特点于一身，已在石油、化工储罐、钢结构防腐、污水处理池等领域得到了日益广泛的应用，但是通常使用的喷涂聚脲涂料耐有机溶剂腐蚀性能较差，限制了其在一些领域的应用。现有技术公开了一种重防腐喷涂聚脲涂料，由a、b双组分构成，其中a组分由60～80重量份异氰酸酯与20～40重量份多元醇组成；b组分由40～70重量份液态聚硫橡胶、20～50重量份液态胺扩链剂、0～10重量份颜填料以及0～10重量份助剂组成。然而，液态聚硫橡胶拉伸强度和伸长率较低，耐老化性能不佳，有臭味，利用巯基与异氰酸酯反应的聚硫改性聚脲，会使聚脲拉伸强度降低，耐老化性能下降。基于现有的重防腐喷涂聚脲涂料存在的技术缺陷，有必要对此进行改进。技术实现要素：有鉴于此，本发明提出了一种用于石化行业防腐聚脲涂料及其制备方法，至少部分解决现有技术中存在的技术问题。第一方面，本发明提供了一种用于石化行业防腐聚脲涂料，包括a组分和b组分，所述a组分包括以下原料：聚多巴胺改性二维层状材料、多元醇、多异氰酸酯；所述b组分包括以下原料：端氨基聚醚、多元醇、偶联剂、扩链剂、催化剂、除水剂以及色浆。可选的，所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，所述聚多巴胺改性二维层状材料的制备方法为：将二维层状材料分散至乙醇溶液中，然后加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液，超声分散后，加入盐酸多巴胺，混合搅拌，离心分离后即得聚多巴胺改性二维层状材料。可选的，所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，所述二维层状材料包括二硫化钼和/或二硫化钨。可选的，所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，所述多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或几种；和/或，所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基而异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯中的一种或几种；和/或，所述端氨基聚醚包括二官能度端氨基聚醚和/或三官能度端氨基聚醚；和/或，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂中的一种或几种；和/或，所述扩链剂包括3,5-二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷、n,n,-二烷基苯二胺、2,4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷、4,4’-双仲丁氨基二环己基甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-双仲丁氨基-二环己基甲烷、三甲基己二胺、氢化mda中的一种或几种；和/或，所述催化剂包括异辛酸铋、异辛酸锌、三乙烯二胺、双吗啉基二乙基醚、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或几种；和/或，除水剂包括分子筛。可选的，所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，所述三羟甲基氨基甲烷缓冲液的ph值为6～9。可选的，所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，所述二维层状材料与所述盐酸多巴胺的质量比为(2～4):(1～2)；a组分中所述多元醇与所述多异氰酸酯的质量比为100:(150～250)；b组分中所述端氨基聚醚、多元醇、偶联剂、扩链剂、催化剂、除水剂以及色浆的质量比为(30～60):(20～50):(1～2):(20～40):(0-1):(1～5):(1-5)。可选的，所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，所述多元醇的平均分子量为400～1500。第二方面，本发明还提供了一种所述的用于石化行业防腐聚脲涂料的制备方法，包括a组分的制备和b组分的制备，其中，a组分的制备包括以下步骤：将多元醇搅拌加热脱水后，加入多异氰酸酯反应后，再加入聚多巴胺改性二维层状材料继续反应即得a组分；b组分的制备包括以下步骤：将端氨基聚醚、多元醇、偶联剂、扩链剂、催化剂、除水剂以及色浆搅拌混合后即得b组分。可选的，所述的用于石化行业防腐聚脲涂料的制备方法，在真空负压下，将多元醇加热至95～195℃，脱水5～7h，解除真空然后降温至50℃以下，加入多异氰酸酯，然后升温至90～95℃反应3～4h，再加入聚多巴胺改性二维层状材料，继续反应1～2h即得a组分。可选的，所述的用于石化行业防腐聚脲涂料的制备方法，所述a组分中nco质量含量为14～17％，所述a组分与b组分的异氰酸酯指数为1.05～1.10。本发明的用于石化行业防腐聚脲涂料及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：(1)本发明的用于石化行业防腐聚脲涂料，含有聚多巴胺改性二维层状材料，聚多巴胺的化学结构中含有萘茶儿酚，对金属基材(如钢板)具有很强的附着力，聚多巴胺中的邻苯二酚羟基对金属离子，如：二价或三价铁离子具有很强的络合作用，通过增强附着力和形成纳米层，提高防腐能力；同时聚多巴胺中含有氨基，可以与异氰酸酯反应，增大聚脲的交联密度，聚多巴胺中含有的大量的有机官能团，增强了二硫化钼与聚脲界面相容性，进而提高了二硫化钼在聚脲中的分散性，保证二硫化钼在涂层中的均匀分散可使其屏障作用得到充分发挥；二维纳米材料二硫化钼和二硫化钨具有片层结构，这种片层结构会覆盖在涂层表面，形成微纳米层，提高涂层的防腐性和疏水性，同时二维层状材料展开面积大，用量少，通过聚多巴胺改性，能使其均匀分布在聚脲本体上，充分发挥二维层状材料的性能，在保持聚脲优异物理性能的同时，提高了聚脲的附着力和防腐性能。此种二维层状材料虽然为粉体物质，但是添加量小，因此不会影响聚脲物理性能及喷涂效率。具体实施方式下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。实施例1一种用于石化行业防腐聚脲涂料，包括a组分和b组分，a组分包括以下原料：聚多巴胺改性二维层状材料、多元醇、多异氰酸酯；所述b组分包括以下原料：端氨基聚醚、多元醇、偶联剂、扩链剂、催化剂、除水剂以及色浆。需要说明的是，本申请实施例中聚多巴胺改性二维层状材料的制备方法为：将二维层状材料分散至乙醇溶液中，然后加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液，超声分散后，加入盐酸多巴胺，混合搅拌，离心分离后，洗涤干燥后即得聚多巴胺改性二维层状材料。具体的，本申请实施例中二维层状材料包括二硫化钼和/或二硫化钨。具体的，本申请实施例中多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或几种；多元醇的平均分子量为400～1500，含水量≤0.5％，酸值≤0.8mgkoh/g。具体的，本申请实施例中多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基而异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯中的一种或几种。具体的，本申请实施例中端氨基聚醚包括二官能度端氨基聚醚和/或三官能度端氨基聚醚。具体的，本申请实施例中偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂中的一种或几种。具体的，本申请实施例中扩链剂包括3,5-二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷、n,n,-二烷基苯二胺、2,4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二环己基甲烷、4,4'-双仲丁氨基二环己基甲烷、3,3'-二甲基-4,4'-双仲丁氨基-二环己基甲烷、三甲基己二胺、氢化mda中的一种或几种。具体的，本申请实施例中催化剂包括异辛酸铋、异辛酸锌、三乙烯二胺、双吗啉基二乙基醚、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或几种。具体的，本申请实施例中除水剂包括分子筛，分子筛规格为3a或4a。具体的，本申请实施例中三羟甲基氨基甲烷缓冲液的ph值为6～9。具体的，本申请实施例中色浆为聚氨酯行业通用色浆，其颜色包括：红、黄、蓝、绿、白、黑色色浆，其含水量≤0.5％。具体的，本申请实施例中二维层状材料与盐酸多巴胺的质量比为(2～4):(1～2)；a组分多元醇与多异氰酸酯的质量比为100:(150～250)；b组分中所述端氨基聚醚、多元醇、偶联剂、扩链剂、催化剂、除水剂以及色浆的质量比为(30～60):(20～50):(1～2):(20～40):(0-1):(1～5):(1-5)。以下进一步以具体实施例说明本申请的涂聚脲涂料的制备方法。一种用于石化行业防腐聚脲涂料的制备方法，包括a组分的制备和b组分的制备，其中，a组分的制备包括以下步骤：s1、将重量份为2份的二硫化钼加入50份的乙醇溶液中超声分散0.5h，然后再加入ph为8的三羟甲基氨基甲烷缓冲液，超声处理1h，然后再加入重量份为1份的盐酸多巴胺，于60℃下搅拌6h，然后以5000rpm离心10min，并用乙醇-水溶液洗涤沉淀物三次，并将沉淀物于60℃下真空干燥12h，制得聚多巴胺改性二硫化钼，于惰性环境中封存备用；s2、于惰性环境中，将重量份为100份的聚四氢呋喃醚二醇ptmeg1000，在真空-0.1mpa下，加热至110℃保持5h，解除真空，降温至45℃，再加入重量份为200份的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi-50)，于90℃下反应4h，再加入s1中制备得到的聚多巴胺改性二硫化钼，继续反应2h，反应结束后，测定-nco值为14％后出料，即得a组分。b组分的制备包括以下步骤：将重量份为30份端氨基聚醚d2000、20份的聚四氢呋喃醚二醇ptmeg1000、2份的硅烷偶联剂a171、35份的扩链剂e100、0.1份催化剂异辛酸铋、5份的3a分子筛，1份的黑色色浆，依次投入高速分散机储料罐中，室温搅拌30min，然后经砂磨机研磨至细度合格后用200目的铜滤网过滤，制得b组分。上述用于石化行业防腐聚脲涂料在使用时，将体积比为1:1的a组分和b组分通过喷涂机混合均匀，然后喷涂于使用样品表面。本申请的用于石化行业防腐聚脲涂料，含有聚多巴胺改性二硫化钼或聚多巴胺改性二硫化钨，聚多巴胺的化学结构中含有萘茶儿酚，对金属基材(如钢板)具有很强的附着力，聚多巴胺中的邻苯二酚羟基对金属离子，如：二价或三价铁离子具有很强的络合作用，通过增强附着力和形成纳米层，提高防腐能力；同时聚多巴胺中含有氨基，可以与异氰酸酯反应，增大聚脲的交联密度，聚多巴胺中含有的大量的有机官能团，增强了二硫化钼与聚脲界面相容性，进而提高了二硫化钼在聚脲中的分散性，保证二硫化钼在涂层中的均匀分散可使其屏障作用得到充分发挥；二维纳米材料二硫化钼和二硫化钨具有片层结构，这种片层结构会覆盖在涂层表面，形成微纳米层，提高涂层的防腐性和疏水性，同时二维层状材料展开面积大，用量少，通过聚多巴胺改性，能使其均匀分布在聚脲本体上，充分发挥二维层状材料的性能，在保持聚脲优异物理性能的同时，提高了聚脲的附着力和防腐性能。此种二维层状材料虽然为粉体物质，但是添加量小，因此不会影响聚脲物理性能及喷涂效率。本申请制备得到的用于石化行业防腐聚脲涂料可作为重防腐材料应用在石油、化工、管道、海洋工程等恶劣的腐蚀环境中。实施例2一种用于石化行业防腐聚脲涂料的制备方法，包括a组分的制备和b组分的制备，其中，a组分的制备包括以下步骤：s1、将重量份为4份的二硫化钼加入50份的乙醇溶液中超声分散0.5h，然后再加入ph为7.5的三羟甲基氨基甲烷缓冲液，超声处理1h，然后再加入重量份为2份的盐酸多巴胺，于60℃下搅拌6h，然后以5000rpm离心5min，并用乙醇-水溶液洗涤沉淀物三次，并将沉淀物于60℃下真空干燥12h，制得聚多巴胺改性改性二硫化钼，于惰性环境中封存备用；s2、于惰性环境中，将重量份为100份的聚四氢呋喃醚二醇ptmeg1000，在真空-0.1mpa下，加热至110℃保持5h，解除真空，降温至45℃，再加入重量份为200份的4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(mdi-50)，于90℃下反应4h，再加入s1中制备得到的聚多巴胺改性二硫化钼，继续反应2h，反应结束后，测定-nco值为16％后出料，即得a组分。b组分的制备包括以下步骤：将重量份为50份端氨基聚醚d2000、20份的聚四氢呋喃醚二醇ptmeg650、1份的钛酸酯偶联剂kr-tts、20份的扩链剂4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷、0.5份的催化剂异辛酸铋、1份的4a分子筛，4份的黑色色浆，依次投入高速分散机储料罐中，室温搅拌15min，然后经砂磨机研磨至细度合格后用200目的铜滤网过滤，制得b组分。上述用于石化行业防腐聚脲涂料在使用时，将体积比为1:1的a组分和b组分通过喷涂机混合均匀，然后喷涂于使用样品表面。将上述实施例1～2的制备得到的a组分和b组分按体积比为1:1通过喷涂机混合均匀，然后喷涂于钢板表面得到涂层，将涂层置于温度为(25±2)℃、湿度为(50±5)％的环境中，养护7天后，测试性能如下表1所示。表1-实施例1～2制备得到的用于石化行业防腐聚脲涂料形成的涂层的性能检验项目实施例1实施例2拉拔强度≥10.5mpa≥12mpa交流阻抗︱z︱0.01hz≥1×1010ωcm2≥1×1010ωcm2拉伸强度(mpa)1817断裂伸长率(％)300300撕裂强度(n/mm)8080从表1中可以看出，本发明制备得到用于石化行业防腐聚脲涂料与钢板之间具有良好的附着力，且本发明制备得到的用于石化行业防腐聚脲涂料形成的涂层具有良好的力学性能以及良好的耐腐蚀性能。以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 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技术特征：1.一种用于石化行业防腐聚脲涂料，其特征在于：包括a组分和b组分，所述a组分包括以下原料：聚多巴胺改性二维层状材料、多元醇、多异氰酸酯；所述b组分包括以下原料：端氨基聚醚、多元醇、偶联剂、扩链剂、催化剂、除水剂以及色浆。
2.如权利要求1所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，其特征在于：所述聚多巴胺改性二维层状材料的制备方法为：将二维层状材料分散至乙醇溶液中，然后加入三羟甲基氨基甲烷缓冲液，超声分散后，加入盐酸多巴胺，混合搅拌，离心分离后即得聚多巴胺改性二维层状材料。
3.如权利要求1所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，其特征在于：所述二维层状材料包括二硫化钼和/或二硫化钨。
4.如权利要求1所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，其特征在于：所述多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃醚二醇、聚己内酯二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇中的一种或几种；
和/或，所述多异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基而异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯中的一种或几种；
和/或，所述端氨基聚醚包括二官能度端氨基聚醚和/或三官能度端氨基聚醚；
和/或，所述偶联剂包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、硼酸酯偶联剂、双金属偶联剂、磷酸酯偶联剂中的一种或几种；
和/或，所述扩链剂包括3,5-二甲硫基甲苯二胺、2,4-二氨基-3,5-二甲硫基氯苯、4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷、n,n,-二烷基苯二胺、2,4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷、4,4’-双仲丁氨基二环己基甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-双仲丁氨基-二环己基甲烷、三甲基己二胺、氢化mda中的一种或几种；
和/或，所述催化剂包括异辛酸铋、异辛酸锌、三乙烯二胺、双吗啉基二乙基醚、钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯中的一种或几种；
和/或，除水剂包括分子筛。
5.如权利要求2所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，其特征在于：所述三羟甲基氨基甲烷缓冲液的ph值为6～9。
6.如权利要求2所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，其特征在于：所述二维层状材料与所述盐酸多巴胺的质量比为(2～4):(1～2)；
a组分中所述多元醇与所述多异氰酸酯的质量比为100:(150～250)；
b组分中所述端氨基聚醚、多元醇、偶联剂、扩链剂、催化剂、除水剂以及色浆的质量比为(30～60):(20～50):(1～2):(20～40):(0-1):(1～5):(1-5)。
7.如权利要求1所述的用于石化行业防腐聚脲涂料，其特征在于：所述多元醇的平均分子量为400～1500。
8.一种如权利要求1～7任一所述的用于石化行业防腐聚脲涂料的制备方法，其特征在于：包括a组分的制备和b组分的制备，其中，a组分的制备包括以下步骤：
将多元醇搅拌加热脱水后，加入多异氰酸酯反应后，再加入聚多巴胺改性二维层状材料继续反应即得a组分；
b组分的制备包括以下步骤：将端氨基聚醚、多元醇、偶联剂、扩链剂、催化剂、除水剂以及色浆搅拌混合后即得b组分。
9.如权利要求8所述的用于石化行业防腐聚脲涂料的制备方法，其特征在于：在真空负压下，将多元醇加热至95～195℃，脱水5～7h，解除真空然后降温至50℃以下，加入多异氰酸酯，然后升温至90～95℃反应3～4h，再加入聚多巴胺改性二维层状材料，继续反应1～2h即得a组分。
10.如权利要求9所述的用于石化行业防腐聚脲涂料的制备方法，其特征在于：所述a组分中nco质量含量为14～17％；所述a组分与b组分的异氰酸酯指数为1.05～1.10。
技术总结本发明提出了一种用于石化行业防腐聚脲涂料及其制备方法，该防腐聚脲涂料，包括包括A组分和B组分，A组分包括以下原料：聚多巴胺改性二维层状材料、多元醇、多异氰酸酯；B组分包括以下原料：端氨基聚醚、多元醇、偶联剂等。本发明的防腐聚脲涂料，含有聚多巴胺改性二维层状材料，聚多巴胺的化学结构中含有萘茶儿酚，对金属基材(如钢板)具有很强的附着力，聚多巴胺中的邻苯二酚羟基对金属离子具有很强的络合作用，通过增强附着力和形成纳米层，提高防腐能力；二维层状材料展开面积大，用量少，通过聚多巴胺改性，能使其均匀分布在聚脲本体上，充分发挥二维层状材料的性能，在保持聚脲优异物理性能的同时，提高了聚脲的附着力和防腐性能。
技术研发人员：王宝柱;苏坤;黄黎辉;岳长山;刘晓文
受保护的技术使用者：青岛爱尔家佳新材料股份有限公司
技术研发日：2020.11.25
技术公布日：2021.03.12
