聚氨酯树脂防腐蚀涂料及应用

绪论1

0.1聚氨酯树脂及涂料的发展历史1

0.2聚氨酯工业及聚氨酯防腐蚀涂料在我国的发展3

0.3聚氨酯树脂涂料的分类5

0.3.1按照涂料的包装分类6

0.3.2按异氰酸酯的种类分类10

0.3.3按涂料的分散介质分类11

0.4聚氨酯涂料的特点及用途12

0.4.1聚氨酯树脂涂料的特点12

0.4.2聚氨酯树脂涂料的用途15

参考文献18

第1章聚氨酯的合成化学及成膜机理19

1.1聚氨酯的合成化学19

1.1.1聚氨酯的化学反应原理19

1.1.2异氰酸酯取代基的电负性及其对反应活性的影响20

1.1.3活性氢化合物取代基的电负性及其对反应活性的影响21

1.2异氰酸酯的反应21

1.2.1异氰酸酯与羟基的反应22

1.2.2异氰酸酯与氨基甲酸酯的反应23

1.2.3异氰酸酯与水的反应23

1.2.4异氰酸酯与胺的反应24

1.2.5异氰酸酯与脲的反应24

1.2.6异氰酸酯与唑烷等潜固化剂的反应25

1.2.7异氰酸酯与羧酸的反应25

1.3聚氨酯合成的催化剂26

1.3.1用于聚氨酯涂料的主要催化剂26

1.3.2催化剂的催化机理26

1.3.3催化剂的选择27

1.4聚氨酯涂料用溶剂29

1.4.1聚氨酯涂料对溶剂的要求29

1.4.2溶剂的极性对聚氨酯反应活性及涂膜性能的影响32

1.5多异氰酸酯的制备33

1.5.1光气法制备HDI34

1.5.2非光气法制备HDI35

1.6涂料用多异氰酸酯37

1.6.1甲苯二异氰酸酯(TDI)37

1.6.2二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)39

1.6.3苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)41

1.6.4异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)42

1.6.5多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)43

1.6.6己二异氰酸酯(HDI)43

1.6.7四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯(TMXDI)44

1.6.8甲基苯乙烯异氰酸酯(TMI)45

1.6.9涂料用异氰酸酯的应用46

1.7聚氨酯涂料结构和性能的关系51

1.7.1双组分聚氨酯涂料的玻璃化温度51

1.7.2聚氨酯涂料交联程度52

1.7.3聚氨酯涂料配方54

1.7.4聚氨酯涂膜中氨酯键的反应及涂膜的破坏57

参考文献65

第2章聚氨酯涂料用颜填料、助剂及溶剂66

2.1聚氨酯防腐蚀涂料用颜填料66

2.1.1影响填料的性质的因素67

2.1.2填料的重要品种73

2.1.3着色颜料81

2.1.4防锈颜料84

2.2聚氨酯防腐蚀涂料用溶剂102

2.2.1聚氨酯涂料用溶剂要求102

2.2.2聚氨酯涂料用溶剂选择103

2.2.3用于聚氨酯涂料体系的环境友好型溶剂106

2.3聚氨酯防腐蚀涂料用助剂111

2.3.1聚氨酯涂料用催化固化剂112

2.3.2聚氨酯涂料用防结皮剂122

2.3.3聚氨酯涂料用防沉剂123

2.3.4聚氨酯涂料用流平剂130

2.3.5聚氨酯涂料用润湿剂和分散剂134

2.3.6聚氨酯涂料用消泡剂140

2.3.7聚氨酯涂料用光稳定剂143

2.3.8附着力促进剂147

2.3.9耐刮伤助剂151

参考文献151

第3章常用单组分潮气固化型聚氨酯防腐蚀涂料154

3.1单组分潮气固化型聚氨酯防腐蚀涂料的原理154

3.2单组分潮气固化型聚氨酯防腐蚀涂料的特点155

3.3潮气固化型聚氨酯防腐蚀涂料的分类157

3.4潮气固化型聚氨酯防腐蚀涂料的其他组分及配方158

3.4.1异氰酸酯的类型158

3.4.2颜填料159

3.4.3助剂160

3.4.4潮气固化型聚氨酯色漆的制备164

3.4.5单组分潮气固化型聚氨酯涂料配方166

3.5潮气对单组分聚氨酯涂料成膜的影响及降低潮气固化型聚氨酯

涂层气泡的技术途径173

3.5.1潮气对单组分聚氨酯涂料成膜的影响173

3.5.2降低潮气固化型聚氨酯涂层气泡的技术途径173

3.6单组分潮气固化型聚氨酯涂料在重防腐蚀中的应用177

3.6.1单组分潮气固化型聚氨酯涂料在重防腐蚀涂料领域的地位…177

3.6.2典型的单组分潮气固化聚氨酯涂料防腐蚀体系178

3.6.3单组分潮气固化型聚氨酯涂料防腐蚀体系的涂装180

3.6.4单组分潮气固化型聚氨酯涂料的重涂性181

参考文献182

第4章常用双组分聚氨酯防腐蚀涂料184

4.1双组分聚氨酯防腐蚀涂料的组成和特点184

4.2多异氰酸酯固化剂（多异氰酸酯预聚物）185

4.2.1概述185

4.2.2TMP和TDI的加成物187

4.2.3多异氰酸酯缩二脲型固化剂190

4.2.4多异氰酸酯三聚体（异氰脲酸酯）193

4.2.5异氰脲酸酯的溶剂197

4.3聚酯聚氨酯树脂涂料197

4.3.1羟基固化型聚氨酯涂料的特点和组成197

4.3.2聚酯的合成方法及特点199

4.3.3聚酯的品种204

4.3.4聚酯聚氨酯涂料配方及应用207

4.4聚醚聚氨酯树脂涂料211

4.4.1聚醚树脂的合成和特点211

4.4.2聚醚树脂的改性方法214

4.4.3聚醚聚氨酯涂料配方215

4.5环氧聚氨酯防腐蚀涂料217

4.5.1环氧树脂的结构和特点217

4.5.2环氧树脂作为聚氨酯涂料羟基组分218

4.5.3典型环氧.聚氨酯防腐蚀涂料220

4.6丙烯酸聚氨酯树脂涂料224

4.6.1丙烯酸树脂的特点224

4.6.2丙烯酸聚氨酯防腐蚀涂料225

4.6.3丙烯酸聚氨酯涂料的应用228

4.7羟基醇酸树脂聚氨酯防腐蚀涂料231

4.7.1概述231

4.7.2醇酸树脂改性方法232

4.7.3单组分氨基甲酸酯改性醇酸树脂涂料（氨酯油）配方及

应用233

4.8含氟聚氨酯防腐蚀涂料235

4.8.1氟树脂的特点及应用235

4.8.2含氟聚氨酯树脂的合成路线235

4.8.3含氟聚氨酯涂料的制备239

4.8.4含氟聚氨酯涂料的应用242

4.9有机硅改性聚氨酯防腐蚀涂料243

4.9.1有机硅改性聚氨酯涂料概述243

4.9.2有机硅改性聚氨酯涂料方法244

4.9.3有机硅改性聚氨酯涂料246

4.9.4有机硅改性聚氨酯涂料展望248

4.10羟基化氯醋树脂聚氨酯涂料250

4.11其他树脂改性的聚氨酯涂料251

4.11.1醛酮树脂改性的聚氨酯涂料251

4.11.2聚氨酯改性氯磺化聚乙烯防腐涂料252

4.12预聚物催化固化型聚氨酯涂料255

4.12.1催化固化型双组分聚氨酯防腐蚀涂料的组成255

4.12.2催化固化型双组分聚氨酯防腐蚀涂料用催化固化剂256

4.12.3催化固化型聚氨酯涂料配方257

4.13沥青聚氨酯防腐蚀涂料258

4.13.1沥青涂料的品种和性能258

4.13.2煤焦沥青聚氨酯防腐蚀涂料259

4.13.3环氧.聚氨酯煤沥青涂料261

4.13.4石油沥青聚氨酯防腐蚀涂料262

4.14聚氨酯玻璃鳞片涂料269

4.14.1玻璃鳞片防腐蚀机理269

4.14.2玻璃鳞片的特点271

4.14.3玻璃鳞片的涂料的分类272

4.14.4不同树脂类型的玻璃鳞片涂料性能比较272

参考文献274

第5章水性聚氨酯涂料277

5.1引言277

5.1.1VOC的概念277

5.1.2低VOC涂料278

5.1.3水性涂料的特点278

5.1.4水性聚氨酯（PU）的发展状况279

5.2水性聚氨酯涂料分类281

5.2.1水溶性聚氨酯涂料282

5.2.2聚氨酯（PU）乳液284

5.2.3提高水性聚氨酯涂膜性能的方法287

5.3单组分水性聚氨酯涂料288

5.3.1内交联法制备单组分水性聚氨酯涂料289

5.3.2单组分水性聚氨酯.丙烯酸涂料291

5.3.3新型的水性聚酯.聚氨酯分散体292

5.4双组分水性聚氨酯涂料298

5.4.1双组分水性聚氨酯的特点298

5.4.2双组分水性聚氨酯的组成299

5.4.3双组分水性聚氨酯的多元醇部分300

5.4.4双组分水性聚氨酯涂料用多异氰酸酯305

5.4.5双组分水性聚氨酯涂料化学反应及性能313

5.4.6双组分水性聚氨酯涂料用颜填料及助剂324

5.4.7双组分水性聚氨酯涂料在防腐蚀涂料中的应用332

参考文献342

第6章聚氨酯粉末涂料345

6.1概述345

6.2聚氨酯粉末涂料的分类与原理347

6.2.1聚氨酯粉末涂料的分类347

6.2.2聚氨酯粉末涂料的特点347

6.2.3聚氨酯粉末涂料的固化原理348

6.3聚氨酯粉末涂料的组成348

6.3.1固化剂和封闭剂348

6.3.2粉末涂料用多元醇树脂355

6.4典型封闭型聚氨酯粉末涂料356

6.4.1聚酯.氨基甲酸酯型粉末涂料356

6.4.2丙烯酸.氨基甲酸酯粉末涂料356

6.5聚氨酯粉末涂料制备工艺356

6.6聚氨酯粉末涂料的静电喷涂工艺358

6.7聚氨酯粉末涂料配方、性能及应用359

6.8聚氨酯粉末涂料的展望362

参考文献362

第7章高固体分聚氨酯涂料364

7.1高固体分涂料概述364

7.2低黏度多元醇树脂366

7.2.1高固体分涂料用树脂的理论基础367

7.2.2窄分布低分子量丙烯酸多元醇369

7.2.3聚酯多元醇373

7.3低VOC、低黏度聚氨酯涂料固化剂375

7.3.1溶剂型双组分高固体分聚氨酯涂料用多异氰酸酯固化剂377

7.3.2新型的低黏度多异氰酸酯379

7.3.3三氨基壬烷三异氰酸酯（TTI）388

7.3.4活性稀释剂389

7.4自交联异氰酸酯体系395

7.4.1自交联异氰酸酯氨基甲酸乙酯395

7.4.2自交联异氰酸酯脲基甲酸酯395

7.5高固体分涂料的组成和应用397

7.5.1高固体分树脂涂料的配方要点397

7.5.2颜料在高固体分涂料的作用及影响399

7.5.3溶剂在高固体分涂料中的作用399

7.5.4高固体分涂料的施工401

7.5.5高固体分涂料的应用401

参考文献402

第8章喷涂聚脲弹性体涂料403

8.1喷涂聚脲弹性体涂料的发展历史和特点403

8.2喷涂聚脲弹性体的组成及配方405

8.2.1喷涂聚氨酯(脲)弹性体技术的三个阶段405

8.2.2喷涂聚脲弹性体化学407

8.2.3喷涂聚氨酯/聚脲弹性体的组成407

8.2.4喷涂聚氨酯/聚脲弹性体的配方411

8.3喷涂聚脲弹性体的性能412

8.3.1力学性能412

8.3.2耐化学性414

8.4聚脲弹性体在防腐蚀工程中的应用414

8.5喷涂设备及工艺417

8.5.1聚脲的施工特点417

8.5.2高压喷涂聚脲设备的主要构成及特点417

8.6100%固体分聚氨酯涂料和聚脲弹性体的比较[9]420

8.6.1聚脲弹性体涂料的缺点420

8.6.2100%固体分聚氨酯涂料421

8.6.3100%固体分聚氨酯涂料和聚脲弹性体的比较422

8.7聚天门冬氨酸酯聚脲425

8.7.1聚天门冬氨酸酯聚脲的组成425

8.7.2聚天门冬氨酸酯聚脲的性能及特点429

8.7.3聚天门冬氨酸酯聚脲的应用433

8.8展望435

参考文献436

第9章互穿网络聚氨酯涂料437

9.1引言437

9.2IPN互穿网络聚合物的特点438

9.3IPN的分类439

9.4溶剂型IPN互穿网络聚氨酯改性防腐蚀涂料举例440

9.4.1丙烯酸/聚氨酯网络涂料440

9.4.2蓖麻油聚氨酯/聚取代乙烯互穿网络聚合物带锈涂料442

9.4.3呋喃树脂.丙烯酸酯聚氨酯互穿网络防腐蚀涂料443

9.4.4环氧.丙烯酸聚氨酯型IPN保护涂料444

9.4.5聚氨酯环氧烯类聚合物互穿网络耐酸涂料447

9.4.6其他聚氨酯互穿网络防腐蚀涂料448

9.4.7乳液型LIPN聚氨酯互穿网络449

参考文献452

第10章聚氨酯防腐蚀涂料的使用453

10.1影响聚氨酯涂料施工及涂膜性能的因素453

10.1.1NCO/OH比值的影响453

10.1.2溶剂的影响456

10.1.3颜料和其他涂料组分的影响457

10.1.4聚氨酯涂料配方指导原则458

10.2聚氨酯防腐蚀涂料的要求和相关标准467

10.2.1SSPC.36 双组分耐候性脂肪族聚氨酯面漆467

10.2.2SSPC.38 单组分潮气固化耐候性脂肪族聚氨酯面漆470

10.2.3SSPC.39 双组分快速或中速固化的耐候性脂肪族聚脲

面漆472

10.2.4其他标准474

10.3聚氨酯防腐蚀涂料典型应用实例475

10.3.1San Mateo.Hayward 大桥上混凝土防护涂料体系477

10.3.2高效聚氨酯涂料在西雅图水手队体育场建设中的应用478

10.3.3波特兰机场的天棚479

10.3.4聚氨酯涂料对Homestead High.Level大桥的保护481

10.3.5高效聚氨酯涂层在Miller Park棒球场的应用482

10.3.6水性聚氨酯涂料用于Daytona USA娱乐中心地板保护483

10.3.7150万加仑的高位钢质水塔的保护484

10.3.8聚氨酯涂层体系对美国肯塔基州路桥工程的保护486

10.3.9聚天门冬氨酸酯脂肪族聚脲在北卡罗莱纳州高速公路隧道

中的应用488

10.3.10高性能聚氨酯涂料在美国商业飞机重涂上的应用489

10.3.11其他实例491

10.4聚氨酯防腐蚀涂料的质量监测493

10.5聚氨酯涂料及涂装过程中产生的病态及防治493

参考文献498

本书介绍了国内外聚氨酯涂料的最新发展，从防腐蚀涂料的角度讨论了聚氨酯的化学，着力于从高分子树脂结构和性能的关系来解释聚氨酯防腐蚀涂料的特点；详细介绍了单组分潮气固化聚氨酯涂料和双组分羟基固化型聚氨酯防腐蚀涂料的配方和施工应用；介绍了聚氨酯防腐蚀涂料中常用的原材料，特别是新型防腐蚀颜填料和聚氨酯涂料用助剂；重点介绍了新型的聚脲弹性体涂料特别是可采用普通的喷涂设备施工的聚天门冬氨酸酯聚脲涂料；在高固体份聚氨酯涂料一章中重点介绍了新型的低黏度的多异氰酸酯及其应用。此外本书还介绍了聚氨酯粉末涂料、水性聚氨酯涂料、聚氨酯一烯类聚合物互穿网络防腐蚀涂料等。最后一章是聚氧酯防腐蚀涂料的一些典型施工案例，这些案例都附有详细的数据，在我国经济建设飞速发展的今天，它们具有非常好的借鉴作用。

聚氨酯树脂涂料是继醇酸树脂涂料之后的最通用的涂料品种，也是施工性能和涂膜性能优秀的高档涂料，作为面漆大量用于重防腐蚀涂料体系中。近年来，聚氨酯树脂防腐蚀涂料在我国得到了较快的发展。本书系统地对这种涂料的合成及配制的原理、原则和原材料进行了阐述，全面地对单组分、双组分聚氨酯树脂涂料进行了介绍，还特别设立章节对聚氨酯粉末涂料、高固分涂料、水性涂料、新型的聚脲弹性体涂料和互穿网络防腐蚀涂料做了介绍。最后，讨论了聚氨酯树脂防腐蚀涂料在使用中的一些问题，列举了使用的实例。希望本书的出版能对我国防腐蚀涂料及聚氨酯工业发展起到一定的促进作用。

作者刘娅莉博士长期从事腐蚀与防护、涂料与涂装技术的教学和科研工作，在聚氨酯涂料的开发和应用方面颇有心得。本书是作者科研成果之一。

本书对石油化工行业的防腐蚀工程技术及设备作了详细，全面的阐述。全书共分三篇21章。

第一篇简略介绍了防腐蚀机理、防腐蚀设计及表面处理。第二篇详细介绍了防腐蚀涂料技术，如：防锈涂料、乙烯树脂、聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、呋喃树脂、有机硅树脂、大漆改性、沥青及改性涂料、橡胶系列涂料、塑料粉末喷涂涂料等等，对配方、性能及施工方法都有详述。第三篇列举了防腐蚀涂料在大型防腐蚀工程中的典型应用实例。本书内容丰富，实用性强，包括面广，是工程技术人员不可缺少的工具书。