本发明涉及了涂料的制备领域，具体涉及了一种聚氨酯预聚物、环氧吸波涂料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、在基材的表面涂覆吸波材料，已经成为有效减小或消除电磁、红外干扰的常用手段。
2、其中，由于环氧树脂具有良好的成膜性、耐蚀性以及抗渗透性，能与其他树脂、填料和助剂很好的混合，使其成为了吸波材料的主要成膜物之一。
3、现有的环氧树脂体系的吸波涂料，通常是在基材上采用底材处理、加热固化、加入缓蚀剂、加入偶联剂等手段，来提高环氧涂料附着力，但制备涂料仍存在黏度低，易于流挂的问题。尤其是在聚酰亚胺、芳纶纸等低表面能的基材上，普遍存在附着力较差，容易脱落的现象。
4、基于此，研究一种高粘结性的环氧吸波涂料，不易流挂，并且在低表面能的基材上有着较强的附着力，具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于：针对现有技术环氧吸波涂料存在对基材的附着力较差，易脱落，易流挂的问题，提供一种聚氨酯预聚物、环氧吸波涂料及其制备方法和应用。本发明提供的固化剂以甲苯二异氰酸酯、季戊四醇、三羟甲基丙烷为主要原料，制备得到预聚物，该预聚物可以和环氧吸波涂料中的环氧及醇类官能团交联，形成环氧和聚氨酯分子链的互相贯穿网络结构，从而提升环氧涂料的粘结性、韧性，缩短固化时间，尤其在低表面能的基础上能表现出较强的附着力，效果突出。
2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
3、一种聚氨酯预聚物，按重量份计包括以下原料制备得到的，甲苯二异氰酸酯30～40份；季戊四醇3～15份；三羟甲基丙烷1～5；溶剂i 40～65份；其中，溶剂i为二甲苯和醋酸丁酯中的至少一种。
4、本发明提供了一种聚氨酯预聚物，主要以甲苯二异氰酸酯、季戊四醇、三羟甲基丙烷为主要原料，通过控制各个原料之间的添加配比，制备得到预聚物，该预聚物可以和环氧树脂体系中的环氧及醇类官能团交联，形成环氧和聚氨酯分子链的互相贯穿网络结构，从而提升环氧树脂体系材料的粘结性、韧性，缩短固化时间，尤其在低表面能的基础上能表现出较强的附着力，效果突出。
5、进一步的，所述固化剂在低温或常温条件下固化速度良好，固化交联密度大。
6、进一步的，还包括0.3～0.5份的抗氧剂，所述抗氧剂为硫醚、二芳基仲胺和对苯二胺中的至少一种。
7、进一步的，所述季戊四醇和所述三羟甲基丙烷的添加重量比为1～3:1。经过发明人大量的实验探究，季戊四醇和三羟甲基丙烷的添加重量比控制在合理的范围能，可使固化剂表现出更优的效果。优选地，所述季戊四醇和所述三羟甲基丙烷的添加重量比为1.5～3:1。
8、本发明的又一目的是为了提供上述聚氨酯预聚物的制备方法。
9、一种上述的聚氨酯预聚物的制备方法，包括以下步骤：
10、步骤1、在反应釜中加入甲苯二异氰酸酯、溶剂i，若有抗氧剂一并加入，搅拌均匀；
11、步骤2、将步骤1的混合物料加热至40℃～50℃，加入季戊四醇和三羟甲基丙烷的共混物；
12、步骤3、将步骤2得到的物料升温至70～90℃，保温，控制nco％值为5％～15％；降温、过滤，得到聚氨酯预聚物。
13、本发明提供了聚氨酯预聚物的制备方法，主要包括以下步骤，首先，在在反应釜中加入甲苯二异氰酸酯、溶剂，若有抗氧剂一并加入，搅拌均匀；然后，将混合物料加热至40℃～50℃，加入季戊四醇和三羟甲基丙烷的共混物；最后、将得到的物料升温至70～90℃，保温，控制nco％值为5％～15％；降温、过滤，得到固化剂。本技术通过控制反应温度以及nco值，制备得到了预聚类固化剂，该制备方法操作简单，便于控制。
14、本发明的又一目的是为了提供上述聚氨酯预聚物的应用。
15、聚氨酯预聚物在制备环氧树脂体系材料中的应用。
16、本技术提供的聚氨酯预聚物，能够与环氧树脂体系材料中的环氧及醇类官能团交联，形成环氧和聚氨酯分子链的互相贯穿网络结构，从而提升环氧涂料的粘结性、韧性，缩短固化时间，效果突出，便于推广应用。
17、本发明的又一目的是为了提供包含上述聚氨酯预聚物的环氧吸波涂料。
18、一种环氧吸波涂料，包括a组分和b组分混合制备得到的，其中a组分按重量份计，包括以下原料制备得到，环氧树脂2～4份、吸波材料0.2～0.6份、第一有机溶剂2～4份；b组分按重量份计，包括以下原料制备得到的，聚氨酯预聚物2～4份，环己二胺1～4份，第二有机溶剂2～4份；a组分和b组分的重量比为0.5～2:1。
19、本技术提供的环氧吸波涂料，主要包括a组分和b组分混合制备得到，其中a组分是由环氧树脂，吸波材料和第一有机溶剂制备得到，b组分是由聚氨酯预聚物、固化剂环己二胺和第二有机溶剂制备得到的，环氧吸波涂料制备过程中，环己二胺和环氧树脂交联开环后和聚氨酯预聚物反应形成了网络结构，通过控制a组分中各原料配比、b组分中各原料配比以及a组分和b组分的添加配比，使得制备的环氧吸波涂料表现出优异的粘结性和韧性，缩短固化时间，尤其在低表面能的基础上能表现出较强的附着力，取得良好的技术效果。
20、环氧吸波材料的制备过程中，吸波材料为功能填料，作用是提供一定的吸波性能；环氧树脂和固化剂是成膜物质，起粘附作用，有机溶剂主要用于调节涂料的粘度。
21、通过将上述原料进行合理的配比反应，让所反应生成的高粘结性环氧吸波涂料在涂覆时具有较好的柔韧性、不易流挂、表干、实干时间快、固化周期短、具有较好的稳定性等优点。同时，上述高粘结性吸波涂料在聚酰亚胺膜上具有较好的附着力，可解决现有环氧吸波涂料在聚酰亚胺膜上附着力低、实干时间慢、同时易于流挂的问题，有效的提高了涂料的工程应用性。
22、环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优良的附着力。固化收缩率小。一般为1％～2％。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为8％～10％；不饱和聚酯树脂为4％～6％；有机硅树脂为4％～8％)。线胀系数也很小。所以固化后体积变化不大。作为可选地，增稠剂包括聚丙烯酰胺、聚乙烯酰胺、气相二氧化硅中的至少一种，该增稠剂可以使得涂料有合适的粘度并调节涂料极性，使得该涂料提升附着力并减少在施工过程中的流挂现象。
23、优选地，聚氨酯预聚物的添加量≥环己二胺的添加量，研究发现这样能表现出更好的技术效果。
24、进一步的，a组分和b组分的重量比为0.75～1.6:1。合适的a组分和b组分的重量比，能够使得环氧吸波涂料的性能更优。优选地，a组分和b组分的重量比为0.75～1.2:1。
25、进一步的，还包括0.3～0.6份增稠剂，或/和0.1～0.3份消泡剂；其中，所述增稠剂为丁苯橡胶、聚醚砜、聚醚酮和丁腈橡胶中的至少一种，所述消泡剂为byka-530消泡剂。增稠剂和消泡剂是辅助成膜的物质，作用是改善涂料的粘度问题以及界面问题。
26、进一步的，所述第一有机溶剂为二甲苯、丁醇及醋酸丁酯中的至少一种，所述第二有机溶剂为二甲苯、丁醇及醋酸丁酯中的至少一种。
27、进一步的，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂及缩水甘油型环氧树脂中的至少一种；和/或，所述吸波材料为碳纳米管、石墨粉末、羰基铁粉和乙炔黑粉末中的至少一种。
28、本发明的另一目的是为了提供上述环氧吸波涂料的制备方法。
29、一种上述的环氧吸波涂料的制备方法，包括以下步骤：
30、s1、将环氧树脂、吸波材料和第一有机溶剂混合，若有增稠剂，也一并加入，然后将混合料在球磨机中进行研磨处理，得到a组分；
31、s2、将聚氨酯预聚物、环己二胺和第二有机溶剂混合，得到b组分；
32、s3、将b组分缓慢加入a组分中，搅拌，经三辊研磨后得到环氧吸波材料。
33、本发明提供了环氧吸波涂料的制备方法，该方法操作简单，制备条件要求低，便于广泛应用。
34、本发明的又一目的是为了提供上述吸波涂料的应用。
35、一种上述的环氧吸波涂料在涂覆于低表面能基材中的应用，其特征在于，所述低表面能基材为聚酰亚胺薄膜、碳纤维复合材料或芳纶纸。
36、本技术提供的环氧吸波涂料涂覆在低表面能基材(聚酰亚胺基材或芳纶纸基材)表面，表现出优异的附着效果，不易脱落。
37、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
38、1、本发明提供了一种聚氨酯预聚物，主要以甲苯二异氰酸酯、季戊四醇、三羟甲基丙烷为主要原料，通过控制各个原料之间的添加配比，制备得到预聚物，该预聚物可以和环氧树脂体系中的环氧及醇类官能团交联，形成环氧和聚氨酯分子链的互相贯穿网络结构，从而提升环氧树脂体系材料的粘结性、韧性，缩短固化时间，尤其在低表面能的基础上能表现出较强的附着力，效果突出。
39、2、本发明提供了聚氨酯预聚物的制备方法，主要包括以下步骤，首先，在在反应釜中加入甲苯二异氰酸酯、溶剂，若有抗氧剂一并加入，搅拌均匀；然后，将混合物料加热至40℃～50℃，加入季戊四醇和三羟甲基丙烷的共混物；最后、将得到的物料升温至70～90℃，保温，控制nco％值为5％～15％；降温、过滤，得到聚氨酯预聚物。本技术通过控制反应温度以及nco值，制备得到了聚氨酯预聚物，该制备方法操作简单，便于控制。
40、3、本技术提供的环氧吸波涂料，主要包括a组分和b组分混合制备得到，其中a组分是由环氧树脂，吸波材料和第一有机溶剂制备得到，b组分是由聚氨酯预聚物、固化剂环己二胺和第二有机溶剂制备得到的，环氧吸波涂料制备过程中，环己二胺和环氧树脂交联开环后和聚氨酯预聚物反应形成了网络结构，通过控制a组分中各原料配比、b组分中各原料配比以及a组分和b组分的添加配比，使得制备的环氧吸波涂料表现出优异的粘结性和韧性，缩短固化时间，尤其在低表面能的基础上能表现出较强的附着力，取得意想不到的技术效果。
41、4、本发明提供了环氧吸波涂料的制备方法，该方法操作简单，制备条件要求低，便于广泛应用。
1.一种聚氨酯预聚物，其特征在于，按重量份计包括以下原料制备得到的，
2.根据权利要求1所述的聚氨酯预聚物，其特征在于，还包括0.3～0.5份的抗氧剂，所述抗氧剂为硫醚、二芳基仲胺和对苯二胺中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯预聚物，其特征在于，所述季戊四醇和所述三羟甲基丙烷的添加重量比为1～3:1。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的聚氨酯预聚物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求1-3任意一项所述的聚氨酯预聚物在制备环氧树脂体系材料中的应用。
6.一种环氧吸波涂料，其特征在于，包括a组分和b组分混合制备得到的，其中a组分按重量份计，包括以下原料制备得到，环氧树脂2～4份、吸波材料0.2～0.6份、第一有机溶剂2～4份；
7.根据权利要求6所述的环氧吸波涂料，其特征在于，还包括0.3～0.6份增稠剂，或/和0.1～0.3份消泡剂；其中，所述增稠剂为丁苯橡胶、聚醚砜、聚醚酮和丁腈橡胶中的至少一种，所述消泡剂为byka-530消泡剂。
8.根据权利要求6所述的环氧吸波涂料，其特征在于，所述第一有机溶剂为二甲苯、丁醇及醋酸丁酯中的至少一种；或/和，所述第二有机溶剂为二甲苯、丁醇及醋酸丁酯中的至少一种；或/和，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂及缩水甘油型环氧树脂中的至少一种；和/或，所述吸波材料为碳纳米管、石墨粉末、羰基铁粉和乙炔黑粉末中的至少一种。
9.一种如权利要求6-8任意一项所述的环氧吸波涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种如权利要求6-8任意一项所述的环氧吸波涂料在涂覆于低表面能基材中的应用，其特征在于，所述低表面能基材为聚酰亚胺薄膜、碳纤维复合材料或芳纶纸。
