本技術涉及聚脲防護涂料，具體涉及一種阻燃聚脲防護涂料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、聚脲涂料是國外繼高固體分涂料、水性涂料、輻射固化涂料、粉末涂料等低(無)污染涂料后為適應環(huán)保需求而研制、開發(fā)的一種新型無溶劑、無污染的綠色涂料。與傳統(tǒng)環(huán)保型涂料相比，聚脲涂料具有以下優(yōu)點：①快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，不產生流掛現象；②對水分、濕氣不敏感，施工時不受環(huán)境溫度、濕度的影響；③100%固含量，不含任何揮發(fā)性有機物(voc)，對環(huán)境友好；④可按1:1體積比進行噴涂或澆注，一次施工即可達到設計厚度要求，克服了以往多層施工的弊?。虎輧?yōu)異的理化性能，如拉伸強度、伸長率、撕裂強度、柔韌性、耐磨性、耐老化、防腐蝕等；⑥具有良好的熱穩(wěn)定性，可在120℃下長期使用，可承受150℃的短時熱沖擊；⑦涂料顏色可調；⑧配方體系任意可調，手感從軟橡皮(邵爾a20)到硬彈性體(邵爾d75)；⑨原形再現性好，涂層連續(xù)、致密、無接縫、無針孔，美觀實用；⑩使用成套設備，施工方便，效率極高。

2、常用的聚脲涂料樹脂含量高，阻燃性能差，在新能源電池防爆聚脲產品、軍用防爆聚脲產品等領域，往往要求聚脲涂層在具備較高的物理化學性能基礎上，具有一定的阻燃性能。但是，目前在配制聚脲涂料時，為了使固化后的聚脲涂層達到一定的阻燃效果，往往需要添加大量的阻燃劑，從而導致聚脲涂層的強度出現斷崖式下降。

技術實現思路

1、鑒于背景技術中存在的技術問題，本技術提供了一種阻燃聚脲防護涂料及其制備方法和應用，旨在解決在聚脲涂料中添加阻燃劑，導致聚脲涂層強度下降的技術問題。

2、第一方面，由a組分和b組分按體積比1:1混合制得，a組分為反應型阻燃劑、溶劑、mdi和多元醇反應得到的預聚體，反應型阻燃劑包括三聚氰胺、三聚氰酸、三羥乙基異氰尿酸酯中的至少一種；b組分包括多元醇、胺類擴鏈劑、抗氧劑、催化劑和助劑。

3、現有技術中反應型阻燃劑作為添加型阻燃劑，直接添加入聚脲涂料中，會阻斷聚脲涂料a、b組分在聚合過程中的樹脂交聯，造成聚脲涂層拉伸強度、撕裂強度等力學性能出現急劇下降。

4、該實施例中的反應型阻燃劑采用溶劑溶解后，可與二苯基甲烷二異氰酸酯（mdi）反應，使反應型阻燃劑固定在mdi和多元醇反應合成的預聚體主鏈上，反應型阻燃劑包括三聚氰胺、三聚氰酸和三羥乙基異氰尿酸酯，三者與mdi的反應機理如下：

5、三聚氰胺具有三個氨基基團，三聚氰胺直接添加到mdi中時，不與mdi反應，但是三聚氰胺溶解在溶劑中后再添加到mdi中，三聚氰胺的三個氨基與可與mdi反應生成聚脲，三聚氰胺溶液與多元醇同時滴加到mdi中時，多元醇與mdi生成異氰酸酯預聚體，三聚氰胺同時與mdi反應，使三聚氰胺的三嗪含氮雜環(huán)固定在異氰酸酯預聚體的主鏈上，由于三聚氰胺上含有三個氨基，可與異氰酸酯基形成三維網狀結構，提高體系的交聯密度，增強涂層的力學性能；

6、三聚氰酸溶解在溶劑中后，三聚氰酸中的三個羥基會與mdi反應生成聚氨基甲酸酯，三聚氰胺溶液與多元醇同時滴加到mdi中時，多元醇與mdi生成異氰酸酯預聚體，三聚氰酸同時與mdi反應，使三聚氰酸的三嗪含氮雜環(huán)固定在異氰酸酯預聚體的主鏈上，三聚氰酸上含有三個羥基，可與異氰酸酯基形成三維網狀結構；

7、三羥乙基異氰尿酸酯溶于溶劑后與mdi反應，mdi的異氰酸酯基團可以與三羥乙基異氰尿酸酯的羥基發(fā)生反應，生成氨基甲酸酯鍵（-nhcoo-），使三羥乙基異氰尿酸酯的三嗪含氮雜環(huán)固定在異氰酸酯預聚體的主鏈上，三羥乙基異氰尿酸酯上含有三個羥基，從而構建出交聯的網狀結構，生成三維結構的聚氨基甲酸酯。

8、將反應型阻燃劑、二苯基甲烷二異氰酸酯（mdi）和多元醇反應合成預聚體，使反應型阻燃劑的三嗪含氮雜環(huán)固定在預聚體主鏈上，并與異氰酸酯基形成三維網狀結構，改善了體系的交聯密度，既提高了聚脲涂層的阻燃性，又改善了體系的交聯密度，增強了涂層的力學性能。

9、a組分中的反應型阻燃劑、mdi和多元醇反應生成含三嗪含氮雜環(huán)的異氰酸酯基預聚體，b組分中含有胺類擴鏈劑，在制備阻燃性聚脲涂層時，將a組分和b組分按體積比1:1混合加熱，a組分中的異氰酸酯（r-nco）與b組分中胺類擴鏈劑的氨基（r'-nh2）反應，生成具有脲鍵（rnhconhr'）的高分子材料，固化后得到聚脲涂層；b組分中的多元醇可起到增塑和交聯的作用。

10、優(yōu)選的，溶劑包括吡啶、二甲基甲酰胺二甲基亞砜和n，n-二甲基吡咯烷酮中的至少一種。

11、優(yōu)選的，按質量份數計，a組分中包括多元醇25~45份、反應型阻燃劑5~20份和mdi40~50份。

12、該實施例中a組分中反應型阻燃劑添加量為10%~15%時，涂層的阻燃性能和力學性能最佳，反應型阻燃劑添加量過高，a組分粘度變大，不利于施工，添加量過低，阻燃效果不佳。

13、優(yōu)選的，按質量份數計，b組分中包括多元醇55~65份、胺類擴鏈劑15~30份、抗氧劑0.1~0.5份、催化劑0.05~0.2份和助劑4.6~7.6份，助劑包括偶聯劑1~2份、消泡劑0.05~0.15份、流平劑0.1~0.3份、除水劑3~5份和分散劑0.2~0.4份。

14、優(yōu)選的，偶聯劑包括硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑、鋁酸酯偶聯劑、雙金屬偶聯劑、磷酸酯偶聯劑、硼酸酯偶聯劑中的至少一種。

15、消泡劑包括byk-066n、byk-054、byk-057中的至少一種。

16、流平劑包括byk-306、byk-307、byk-310中的至少一種。

17、分散劑包括byk-161、byk-163、byk-164、byk-170中的至少一種。

18、優(yōu)選的，多元醇包括聚醚二元醇、聚酯二元醇、聚醚三元醇、聚四氫呋喃二元醇、常規(guī)聚酯多元醇、聚己內酯多元醇、聚碳酸酯二元醇中的至少兩種。

19、優(yōu)選的，多元醇包括tep-330n、ppg4000、ppg2000、ppg1000、mn3050、mn1000、mn700、mn500、ptmg-1000、ptmg-2000、pcl-1200、pcl-2044、pcl-2053、pcl-3057、pcl-2200a、pcl-2200c中的至少兩種。

20、優(yōu)選的，催化劑包括辛酸亞錫、二丁基二月桂酸錫和二丁基氧化錫、新癸酸鉍、月桂酸鉍、異辛酸鉍、環(huán)烷酸鉍、惡唑烷酮中的至少一種。

21、優(yōu)選的，胺類擴鏈劑包括二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、4，4'-雙仲丁氨基二苯基甲烷、3，3'-二氯-4，4'-二氨基二苯基甲烷中的至少一種。

22、第二方面，本技術實施例提供了一種阻燃聚脲防護涂料的制備方法，包括如下步驟：

23、將反應型阻燃劑、溶劑混合攪拌使反應型阻燃劑完全溶解，得到反應型阻燃劑溶液；將多元醇在反應釜中于70~80℃、真空條件下脫水2~3h，然后除去真空，降溫至70℃以下，得到脫水后的多元醇；在另一反應釜中加入計算量的液態(tài)mdi，并升溫至40~60℃，向液態(tài)mdi中加入反應型阻燃劑溶液和脫水后的多元醇，升溫至70~80℃，反應2~3h后脫除溶劑、過濾，得到a組分；

24、將多元醇和助劑高速攪拌均勻，再加入胺類擴鏈劑、抗氧劑、催化劑攪拌均勻，脫水后，得到b組分。

25、優(yōu)選的，于1~2h內同時向mdi內滴加反應型阻燃劑溶液和脫水后的多元醇。

26、第三方面，本技術實施例提供了一種阻燃聚脲防護涂料的應用，包括如下步驟：分別向a組分和b組分中添加5~10份碳酸丙烯酯（pc）溶劑，使a組分和b組分的粘度小于2000mpa·s，且a組分和b組分的粘度相差不超過50mpa·s，采用聚脲專用噴涂機將稀釋后的a組分和b組分按照體積比1:1混合均勻后噴涂，放置于室溫下養(yǎng)護，得到阻燃聚脲防護涂層。

27、區(qū)別于現有技術方案，本技術的有益效果包括：

28、本技術將反應型阻燃劑溶液與多元醇同時滴加到mdi中，多元醇與mdi反應生成異氰酸酯預聚體，同時通過在異氰酸酯預聚體主鏈上用嵌段共聚方法嵌入反應型阻燃劑，使反應型阻燃劑的三嗪含氮雜環(huán)固定在主鏈上，并與異氰酸酯基形成三維網狀結構，改善了體系的交聯密度，既提高了聚脲涂層的阻燃性，又增強了涂層的力學性能；在添加反應型阻燃劑10%~20%時，涂層的阻燃性能可以達到氧指數26~32，拉伸強度可達19mpa，撕裂強度可達78kn/m。用此方法制備得到的高性能阻燃聚脲涂料，在滿足用戶對材料阻燃性能要求的同時，力學性能有所增加，具有較好的應用前景。

29、上述說明僅是本技術技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本技術的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本技術的上述和其它目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉本技術的具體實施方式。