用于提高PVC整芯阻燃输送带的耐磨性涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种用于PVC整芯阻燃输送带的耐磨性涂层及其制备方法。

背景技术

整芯阻燃输送带因其阻燃性能好，使用安全，带体轻、能源消耗低传动方便，抗撕裂、可不受距离限制等特点，已成为煤矿井下的最主要运输工具。

PVC型整芯阻燃输送带是MT914-2019《煤矿用织物整芯阻燃输送带》规定的整芯阻燃输送带两种类型之一，它是由织物整体带芯浸塑塑化后表面再涂覆一层聚氯乙烯树脂而成，其优点是工艺简单、成本低、生产效率高、阻燃性能好，缺点是表面胶弹性差，且由于摩擦系数低、易打滑，其输送过程中输送带倾角较小，因此运输效率低；尤其是耐磨性差，使用过程中输送带磨损大，而一旦涂覆聚氯乙烯树脂层覆盖层磨尽，输送带就失去了使用价值，造成资源和能源的浪费。此外使用单位在使用过程中需要经常更换输送带，增加了操作工人的劳动强度，并且在更换输送带时会使生产中断，直接影响使用企业的生产成本和效率。因此，提高PVC型整芯阻燃输送带的耐磨性，从而延长其使用寿命及提高经济效益具有重要意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于PVC整芯阻燃输送带的耐磨性涂层及其制备方法，该耐磨性涂层与PVC结合性好，可显著提高PVC型整芯阻燃输送带的耐磨性，从而使其使用寿命大幅提高，实现了很好的经济效益。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种用于提高PVC整芯阻燃输送带的耐磨性涂层，所述耐磨性涂层包含在PVC整芯阻燃输送带表面的活性界面处理剂涂层和在活性界面处理剂涂层表面改性聚氨酯涂层；

所述活性界面处理剂涂层使用的活性界面处理剂，其制备方法如下：

将28质量份的甲乙酮，10质量份的异丙醇，15质量份的丙二醇二乙酸酯、12质量份的尼龙酸二甲酯以及35质量份的聚酯二元醇L3025加入到分散缸中，用分散机搅拌至均匀，最后用200目丝网过滤后，得到活性界面处理剂；

所述改性聚氨酯涂层使用的改性聚氨酯涂料，包括A组分和B组分，所述A组分制备方法为：

于惰性环境中，将50-55质量份聚酯二元醇L3025搅拌加热至100-120℃，在真空负压下脱水，随后降温至50-60℃加入35-48质量份芳香族异氰酸酯，在80-95℃下反应2-3h，降温至50-60℃加入0-10质量份碳酸丙烯酯制得半预聚体A组分；

所述B组分由15-25质量份胺扩链剂、45-55质量份聚四亚甲基醚二醇、18质量份反应型阻燃剂，3质量份反应型抗静电剂，0.1质量份催化剂，经搅拌过滤制得。

在上述技术方案中，优选的，所述半预聚物A组分的异氰酸酯官能团的质量百分含量(即NCO％)为7％-11％；所述芳香族异氰酸酯为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯一种或两种。

在上述技术方案中，优选的，所述胺扩链剂为二乙基甲苯二胺(DETDA)、二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)的一种或两种；所述聚四亚甲基醚二醇相对分子量为1000-2000；所述反应型阻燃剂为无卤环保液态阻燃剂FR-633、无卤环保液态阻燃剂FR-632中的一种或两种；所述反应型抗静电剂为BasionicsTM LQ01(巴斯夫)；所述催化剂为有机铋催化剂BiCAT8118。

在上述技术方案中，优选的，所述B组分还包括5质量份干燥剂，3.8质量份色浆，0.1质量份消泡剂。

在上述技术方案中，更优选的，所述的干燥剂为分子筛SYLOSIV A3；所述的色浆为聚氨酯行业通用色浆，其颜色包括：红、黄、蓝、绿、白、黑色浆，其含水量≤0.5％；所述消泡剂为BYK023。

所述改性聚氨酯涂层制备时，使用A组分、B组分按体积比1:1进行施工喷涂。

一种上述的用于提高PVC整芯阻燃输送带的耐磨性涂层的制备方法，使用时先在PVC整芯阻燃输送带上均匀喷涂一层活性界面处理剂，达到表干，之后将所述改性聚氨酯A组分和B组分分别预热后，利用高压喷涂设备边混合边喷涂，在PVC整芯阻燃输送带表面形成耐磨涂层。

在上述技术方案中，优选的，其特征在于，活性界面处理剂的喷涂量为(7-8)㎡/公斤，A组分和B组分的喷涂厚度为1.0mm±0.2mm。

本发明的用于PVC整芯阻燃输送带的耐磨性涂层具有如下优势：

(1)本发明在PVC整芯阻燃输送带表面喷涂的活性界面处理剂涂层，其含有对PVC具有优异附着性的聚酯二元醇L3025，此外活性界面处理剂中的甲乙酮为PVC的良溶剂，可以轻微溶解PVC表层，使得在PVC层与活性界面处理剂涂层之间形成互混层，具有牢固的结合力。在此基础上，施涂的改性聚氨酯涂层，因其含有大量含孤电子对的极性基团(酯基、脲基、聚氨酯等中N、O)，可以与PVC输送带表面互混层形成良好配价键,从而产生化学粘附作用。除此之外，在涂覆改性聚氨酯涂料时，A组分中的-NCO基团还与活性界面处理剂涂层聚酯二元醇中的羟基发生化学交联反应，从而实现改性聚氨酯涂层与PVC输送带之间具有优异的粘合性，使耐磨性涂层与PVC结合性好，有效避免脱层、起泡，增加使用寿命。

(2)本发明的改性聚氨酯涂层引入反应型阻燃剂无卤环保液态阻燃剂和反应型抗静电剂BasionicsTM

(3)本发明提供的工艺简单，不用硫化，处理方式灵活方便，既可以在PVC整芯阻燃输送带生产的浸塑塑化工艺后进行在线涂装处理；也可以在PVC整芯阻燃输送带应用现场进行离线涂装处理。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

以下结合实施例对本发明做进一步解释：

实施例1

1.1)活性界面处理剂的制备

将28kg甲乙酮，10kg异丙醇，15kg丙二醇二乙酸酯、12kg尼龙酸二甲酯以及35kg的聚酯二元醇L3025加入到分散缸中，用分散机搅拌至均匀状态，最后用200目丝网过滤后，得到活性界面处理剂，备用。

1.2)改性聚氨酯涂料A组分和B组分组成

A组分是由以下原料合成的半预聚物：55kg聚酯二元醇L3025、35kg芳香族异氰酸酯MDI50、10kg碳酸丙烯酯；

B组分是由以下原料组成：15kg二甲硫基甲苯二胺DMTDA、55kg聚四亚甲基醚二醇PTMG2000、18kg无卤环保液态阻燃剂FR-633、3kg抗静电剂Basionics LQ01、5kg分子筛SYLOSIV A3，0.1kg有机铋催化剂BiCAT8118、3.8kg聚氨酯通用黑色浆(其含水量≤0.5％)、0.1kg消泡剂BYK023。

1.3)改性聚氨酯涂料A组分和B组分制备

A组分的制备过程如下：

将55kg聚酯二元醇L3025置于反应器中，开动搅拌，加热至100-120℃，在真空负压下脱水1小时，降温至50-60℃加入35kg芳香族异氰酸酯MDI50，通入氮气并升温至85-95℃，继续反应3小时，降温至50-60℃加入10kg碳酸丙烯酯得到半预聚物A组分，取样测定半预聚物中-NCO端基含量为7％，置于密闭容器中，脱气充氮待用；

B组分的制备过程如下：、

先将15kg二甲硫基甲苯二胺DMTDA、55kg聚四亚甲基醚二醇PTMG2000、18kg无卤环保液态阻燃剂FR-633、3kg抗静电剂Basionics LQ01加入到分散罐中，300-500转/分搅拌5分钟后，再依次加入5kg分子筛SYLOSIV A3，0.1kg有机铋催化剂BiCAT8118、0.1kg消泡剂BYK023、3.8kg聚氨酯通用黑色浆色浆(其含水量≤0.5％)，继续分散30分钟，经过滤后制得B组分。

1.4)制备测试样片

改性聚氨酯材料覆盖层性能测试样片的制备：

将上述改性聚氨酯A、B组分利用专用高压无气喷涂设备按体积比1:1的比例进行喷涂，厚度达到(2.0±0.5)mm。

输送带复合耐磨性涂层测试样片的制备：

将PVC整芯阻燃输送带样片固定好，除去表面灰尘杂质，涂刷一道上述制备得到的活性界面处理剂(涂刷量7-8㎡/公斤)，表干后，将上述改性聚氨酯涂料A、B组分利用专用高压无气喷涂设备按体积比1:1的比例进行喷涂，厚度(1.0±0.2)mm。

1.5)性能测试

测试改性聚氨酯覆盖层和输送带复合耐磨性涂层的各项基本性能，结果参见表1和表2。

表1实施例1改性聚氨酯覆盖层性能测试结果

表2实施例1输送带复合耐磨性涂层性能测试结果

综合上述，由表1、表2的性能测试结果可见，本发明改性聚氨酯覆盖层具有良好的拉伸强度、拉断伸长率，特别是具有十分优异的耐磨性。输送带复合耐磨性涂层具有优异的黏合强度、阻燃性和抗静电性，特别是各种性能均出色的均匀性。

实施例2

1.1)改性聚氨酯涂料A组分和B组分组成

A组分是由以下原料合成的半预聚物：50kg聚酯二元醇L3025、42kg芳香族异氰酸酯MDI100、8kg碳酸丙烯酯；

B组分是由以下原料组成：15kg二甲硫基甲苯二胺DMTDA、5kg二乙基甲苯二胺DETDA、15kg聚四亚甲基醚二醇PTMG1000、35kg聚四亚甲基醚二醇PTMG2000、9kg无卤环保液态阻燃剂FR-633、9kg无卤环保液态阻燃剂FR-632、3kg抗静电剂Basionics LQ01、5kg分子筛SYLOSIV A3，0.1kg有机铋催化剂BiCAT8118、3.8kg聚氨酯通用红色浆(其含水量≤0.5％)、0.1kg消泡剂BYK023。

1.2)改性聚氨酯涂料A组分和B组分制备

A组分的制备过程如下：

将50kg聚酯二元醇L3025置于反应器中，开动搅拌，加热至100-120℃，在真空负压下脱水1小时，降温至50-60℃加入42kg芳香族异氰酸酯MDI100，通入氮气并升温至85-95℃，继续反应3小时，降温至50-60℃加入8kg碳酸丙烯酯得到半预聚物A组分，取样测定半预聚物中-NCO端基含量为9.5％，置于密闭容器中，脱气充氮待用；

B组分的制备过程如下：、

先将15kg二甲硫基甲苯二胺DMTDA、5kg二乙基甲苯二胺DETDA、15kg聚四亚甲基醚二醇PTMG1000、35kg聚四亚甲基醚二醇PTMG2000、9kg无卤环保液态阻燃剂FR-633、9kg无卤环保液态阻燃剂FR-632、3kg抗静电剂Basionics LQ01加入到分散罐中，300-500转/分搅拌5分钟后，再依次加入5kg分子筛SYLOSIV A3，0.1kg有机铋催化剂BiCAT8118、0.1kg消泡剂BYK023、3.8kg聚氨酯通用红色浆色浆(其含水量≤0.5％)，继续分散30分钟，经过滤后制得B组分。

1.3)制备测试样片

改性聚氨酯材料覆盖层性能测试样片的制备：

将上述改性聚氨酯A、B组分利用专用高压无气喷涂设备按体积比1:1的比例进行喷涂，厚度达到(2.0±0.5)mm。

输送带复合耐磨性涂层测试样片的制备：

将PVC整芯阻燃输送带样片固定好，除去表面灰尘杂质，涂刷一道实施例1制备得到的活性界面处理剂(涂刷量及涂刷方式同实施例1)，表干后，将实施例2的改性聚氨酯涂料A、B组分利用专用高压无气喷涂设备按体积比1:1的比例进行喷涂，厚度(1.0±0.2)mm。

1.4)性能测试

测试改性聚氨酯覆盖层和输送带复合耐磨性涂层的各项基本性能，结果参见表3和表4。

表3实施例2改性聚氨酯覆盖层性能测试结果

表4实施例2输送带复合耐磨性涂层性能测试结果

综合上述，由表3、表4的性能测试结果可见，与实施例1一样，本发明改性聚氨酯覆盖层具有良好的拉伸强度、拉断伸长率，特别是具有十分优异的耐磨性。输送带复合耐磨性涂层具有优异的黏合强度、阻燃性和抗静电性，特别是各种性能均出色的均匀性。

实施例3

1.1)改性聚氨酯涂料A组分和B组分组成

A组分是由以下原料合成的半预聚物：52kg聚酯二元醇L3025、48kg芳香族异氰酸酯MDI50；

B组分是由以下原料组成：15kg二甲硫基甲苯二胺DMTDA、10kg二乙基甲苯二胺DETDA、10kg聚四亚甲基醚二醇PTMG1000、35kg聚四亚甲基醚二醇PTMG2000、18kg无卤环保液态阻燃剂FR-632、3kg抗静电剂Basionics LQ01、5kg分子筛SYLOSIV A3，0.1kg有机铋催化剂BiCAT8118、3.8kg聚氨酯通用黑色浆色浆(其含水量≤0.5％)、0.1kg消泡剂BYK023。

1.2)改性聚氨酯涂料A组分和B组分制备

A组分的制备过程如下：

将52kg聚酯二元醇L3025置于反应器中，开动搅拌，加热至100-120℃，在真空负压下脱水1小时，降温至50-60℃加入48kg芳香族异氰酸酯MDI50，通入氮气并升温至85-95℃，继续反应3小时，得到半预聚物A组分，取样测定半预聚物中-NCO端基含量为11％，置于密闭容器中，脱气充氮待用；

B组分的制备过程如下：

先将15kg二甲硫基甲苯二胺DMTDA、10kg二乙基甲苯二胺DETDA、10kg聚四亚甲基醚二醇PTMG1000、35kg聚四亚甲基醚二醇PTMG2000、18kg无卤环保液态阻燃剂FR-632、3kg抗静电剂Basionics LQ01加入到分散罐中，300-500转/分搅拌5分钟后，再依次加入5kg分子筛SYLOSIV A3，0.1kg有机铋催化剂BiCAT8118、0.1kg消泡剂BYK023、3.8kg聚氨酯通用黑色浆(其含水量≤0.5％)，继续分散30分钟，经过滤后制得B组分。

1.3)制备测试样片

改性聚氨酯材料覆盖层性能测试样片的制备：

将上述改性聚氨酯A、B组分利用专用高压无气喷涂设备按体积比1:1的比例进行喷涂，厚度达到(2.0±0.5)mm。

将PVC整芯阻燃输送带样片固定好，除去表面灰尘杂质，涂刷一道实施例1制备得到的活性界面处理剂(涂刷量及涂刷方式同实施例1)，表干后，将实施例3的改性聚氨酯涂料A、B组分利用专用高压无气喷涂设备按体积比1:1的比例进行喷涂，厚度(1.0±0.2)mm。

1.4)性能测试

测试改性聚氨酯覆盖层和输送带复合耐磨性涂层的各项基本性能，结果参见表5和表6。

表5实施例3改性聚氨酯覆盖层性能测试结果

表6实施例3输送带复合耐磨性涂层性能测试结果

综合上述，由表5、表6的性能测试结果可见，与实施例1、实施例2一样，本发明改性聚氨酯覆盖层具有良好的拉伸强度、拉断伸长率，特别是具有十分优异的耐磨性。输送带复合耐磨性涂层具有优异的黏合强度、阻燃性和抗静电性，特别是各种性能均出色的均匀性。

对比例1

1.1)界面处理剂的制备

将28kg的甲乙酮，10kg的异丙醇，15kg的丙二醇二乙酸酯、12kg的尼龙酸二甲酯以及35kg的聚酯多元醇PLOS-ZY1350加入到分散缸中，用分散机搅拌至均匀状态，最后用200目丝网过滤后，备用。

1.2)制备输送带复合耐磨性涂层测试样片，与实施例1进行平行试验对比

制备输送带复合耐磨性涂层测试样片的工艺与实施例1相同，具体如下：将PVC整芯阻燃输送带样片固定好，除去表面灰尘杂质，涂刷一道对比例1制备得到的界面处理剂(涂刷量控制在7-8㎡/公斤)，表干后，将上述实施例1的改性聚氨酯涂料A、B组分利用专用高压无气喷涂设备按体积比1:1的比例进行喷涂，厚度(1.0±0.2)mm。

1.3)性能测试，结果参见表7。

表7对比例1和实施例1输送带复合耐磨性涂层性能测试结果

由表7中的测试结果可见，使用对比例1的改用聚酯多元醇界面处理剂与实施例1进行平行试验对比，对比例1的复合耐磨性涂层的黏合强度显著降低，其黏合强度数值远低于实施例1。由此可见，本发明实施例1与对比例1相比，实施例1的耐磨性涂层与PVC具有更好的结合性，可以有效避免脱层、起泡，增加使用寿命

对比例2

活性界面处理剂参照同实施例1，其他参照实施例2，改性聚氨酯涂料只是使用非反应型的阻燃剂和抗静电剂。

1.1)改性聚氨酯涂料A组分和B组分组成

A组分是由以下原料合成的半预聚物：50kg聚酯二元醇L3025、42kg芳香族异氰酸酯MDI100、8kg碳酸丙烯酯；

B组分是由以下原料组成：15kg二甲硫基甲苯二胺DMTDA、5kg二乙基甲苯二胺DETDA、15kg聚四亚甲基醚二醇PTMG1000、35kg聚四亚甲基醚二醇PTMG2000、18kg高效卤代磷酸酯阻燃剂FR-PU202、3kg抗静电剂Atmer 163、5kg分子筛SYLOSIV A3，0.1kg有机铋催化剂BiCAT8118、3.8kg聚氨酯通用红色浆色浆(其含水量≤0.5％)、0.1kg消泡剂BYK023。

1.2)改性聚氨酯涂料A组分和B组分制备

A组分的制备过程如下：

将50kg聚酯二元醇L3025置于反应器中，开动搅拌，加热至100-120℃，在真空负压下脱水1小时，降温至50-60℃加入42kg芳香族异氰酸酯MDI100，通入氮气并升温至85-95℃，继续反应3小时，降温至50-60℃加入10kg碳酸丙烯酯得到半预聚物A组分，取样测定半预聚物中-NCO端基含量为9.5％，置于密闭容器中，脱气充氮待用；

B组分的制备过程如下：、

先将15kg二甲硫基甲苯二胺DMTDA、5kg二乙基甲苯二胺DETDA、15kg聚四亚甲基醚二醇PTMG1000、35kg聚四亚甲基醚二醇PTMG2000、18kg高效卤代磷酸酯阻燃剂FR-PU202、3kg抗静电剂Atmer 163加入到分散罐中，300-500转/分搅拌5分钟后，再依次加入5kg分子筛SYLOSIV A3，0.1kg有机铋催化剂BiCAT8118、0.1kg消泡剂BYK023、3.8kg聚氨酯通用红色浆色浆(其含水量≤0.5％)，继续分散30分钟，经过滤后制得B组分。

1.3)制备测试样片

改性聚氨酯材料覆盖层性能测试样片的制备：

将上述改性聚氨酯A、B组分利用专用高压无气喷涂设备按体积比1:1的比例进行喷涂，厚度达到(2.0±0.5)mm。

制备输送带复合耐磨性涂层测试样片，与实施例2进行平行试验对比

将PVC整芯阻燃输送带样片固定好，除去表面灰尘杂质，涂刷一道实施例1制备得到的活性界面处理剂(涂刷量及涂刷方式同实施例1)，表干后，将上述对比例2改性聚氨酯涂料A组分、B组分利用专用高压无气喷涂设备按体积比1:1的比例进行喷涂，厚度(1.0±0.2)mm。

1.4)性能测试

测试改性聚氨酯覆盖层和输送带复合耐磨性涂层的各项基本性能，结果参见表8和表9。

表8对比例2和实施例2改性聚氨酯覆盖层性能测试结果

表9对比例2和实施例2输送带复合耐磨性涂层性能测试结果

综合上述，由表8、表9的性能测试结果可见，将对比例2使用不同的抗静电剂和阻燃剂，与实施例2平行试验进行对比，对比例2改性聚氨酯的拉伸强度低、磨耗量明显升高；并且输送带复合耐磨性涂层的黏合强度、阻燃性和抗静电性等性能均下降，且各种性能的均匀性变差。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想,不能理解为对本发明的限制。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是轻而易举的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。