CN101469246A - 聚天冬氨酸酯聚脲防水涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种聚天冬氨酸酯聚脲防水涂料的制备方法，其特征是，该涂料以聚天冬氨酸酯为基础，以多异氰酸酯为固化剂。这种涂层材料既保存了传统聚脲涂料的优异性能，同时又克服了传统聚脲凝胶时间过快，需要专门设备进行施工的弊端。涂层具有附着力强、良好的韧性、耐磨性能、耐候性能好等优点，并且不含溶剂、绿色环保、一次喷涂即可达到所需厚度。

Description

聚天冬氨酸酯聚脲防水涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及化学工业领域中的涂料行业，具体地说，涉及一种防水涂料的制备方法。

背景技术

目前市场上使用的防水涂料主要有聚氨酯、丙烯酸酯防水涂料及聚合物改性乳化沥青防水涂料等。其中，由于聚氨酯防水涂料性能优异，价格适中，所以在防水涂料领域中占有重要份额。聚氨酯防水涂料又分双组分和单组分聚氨酯防水涂料，双组分涂料优点是性能比较稳定，易储存，受环境温度影响的程度低，缺点是施工不大方便。

一般涂料虽有整体无缝、便于施工的优点，但也有缺点，如涂膜厚度不够，每道涂刷只有零点几毫米，要提高其耐久性，就要反复涂刷；涂膜固化时间长，影响施工效率，且涂膜流淌使结膜厚度不匀，在低洼处堆积，也影响防水效果，有部分涂膜防水材料易发生低温冷脆现象，不耐老化，延伸率低，不能适应因基层裂缝和温度造成的变形。

聚脲涂料是最近十年研制的一种新型防水材料，其突出的优点是即时混合、连续喷涂，一次喷涂厚度可达1～2mm，涂膜干燥快，5秒凝胶、1分钟后就可达到步行强度，因而施工效率高，不会发生流淌或表面粘结杂物等质量问题，耐老化性能好，不粉化、不开裂、寿命长，无毒无污染。

然而，由于聚脲反应的凝胶时间非常短，只有几秒的时间，所以传统的喷涂聚脲涂料施工必须使用专门的高温高压撞击式混合设备，这不仅增加施工成本，又不利于一般施工人员的操作。在应用过程中也暴露出一系列问题，如涂层表面易形成麻点、桔皮等，表观状态差；对基材的润湿性不好，附着力低；反应放热集中，热收缩率大，内应力大；保色性及耐紫外线性能差等。

发明内容

针对现有防水涂料的上述不足，本发明旨在提供一种反应速度较慢的聚天冬氨酸酯聚脲涂料体系。相比于传统的上两代聚脲涂料，它的凝胶时间更长，可以使用传统的喷涂设备进行施工而无需购买价格昂贵的静态混合双组分喷涂设备，并且性能要更优于传统的聚脲涂料。这种聚天冬氨酸酯聚脲涂料可以一次施工达到所需厚度，无需多道施工；对水汽、温度不敏感；耐候性优良，对底材的附着力极好，还具有良好的耐腐蚀性和化学稳定性；既可以做成柔软的橡胶弹性体又可以做成刚性材料，配方调解范围宽。

本发明是这样实现的，它旨在提供一种聚天冬氨酸酯聚脲防水涂料的制备方法，其特征是，该涂料以聚天冬氨酸酯为基础，以多异氰酸酯为固化剂，按重量份计，主要组成包括：

聚天冬氨酸酯      30～50重量份

颜填料            50～70重量份

助剂              1～10重量份

多异氰酸酯固化剂     20～30重量份。

聚天冬氨酸酯最早于1990年由Zwiener等人发现，可作为溶剂型聚氨酯涂料的反应型稀释剂，能够与羟基聚酯、羟基丙烯酸酯共聚物混溶，从而降低涂料的溶剂含量。聚天冬氨酸酯的反应活性所以降低是由于氮原子上庞大的屏蔽基团的电子诱导效应和位阻屏蔽效应造成的，它与脂肪族的HDI三聚体反应可以得到耐候性非常好的的新型脂肪族聚脲涂料，一般的聚天冬氨酸酯的结构可表示如下：

只要改变式中X的结构，便可以使其与HDI三聚体反应的凝胶时间在5min到2hr之间加以调整。制备聚天冬氨酸酯的方法可以采用由富马酸酯或马来酸酯与伯胺进行Michael加成反应的途径，此加成反应如下式：

R—NH₂+R′OOCHC＝CHCOOR″→R—NHCH(COOR′)CH₂COOR″

胺组分通常选自二官能团或三官能团的小分子胺和聚氧丙烯多元胺或聚氧乙烯多元胺。对于本发明宜选用二官能团或三官能团的的聚氧丙烯二胺或聚氧乙烯二胺，其中，二官能团的聚氧丙烯多元胺或聚氧乙烯多元胺包括由Huntsman Chemical Company出品的：Jeffamine D-230、Jeffamine D-400、Jeffamine D-2000、JeffamineD-4000、Jeffamine EDR-148、Jeffamine EDR-192、Jeffamine ED-600、Jeffamine ED-900及Jeffamine ED-2000等；适用的三官能度聚氧丙烯多元胺或聚氧乙烯多元胺类包括由Huntsman Chemical Company出品的：Jeffamine T-403、Jeffamine T-3000、Jeffamine T-5000等。

适用于本发明的马来酸二烷基酯或富马酸二烷基酯包括：马来酸二乙酯、马来酸二丙酯、马来酸二丁酯、马来酸甲基丙基酯；适用的富马酸二烷基酯包括：富马酸二乙酯、富马酸二丙酯、富马酸二丁酯、富马酸甲基丙基酯。可以选用其中的一种或几种。

能够用来与聚天冬氨酸酯混合物反应的多异氰酸酯组分品种很多，包括聚氨酯化学中已知的各种多异氰酸酯，例如：1，4-二异氰酸酯丁烷、1，6-六亚甲基二异氰酸酯、2，2，4-和/或2，4，4-三甲基-1，6-亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、1，4-二异氰酸环己烷、1-异氰酸-3，3，5-三甲基-5-异氰酸甲酯基环己烷(IPDI)、2，4’和/或4，4’-二异氰酸-二环已基甲烷、2，4-和/或4，4’-二异氰酸二苯基甲烷和它们的异构体与高级同系物的混合物。对于本发明优选脂肪族异氰酸酯，包括2，2，4-和/或2，4，4-三甲基-1，6-亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、2，4’-和/或4，4’-二异氰酸酯-二环已基甲烷以及它们的多聚体。

至于上述配合组成中的填颜料和助剂，在本发明中没有特别的限制规定，可以使用一般涂料配合中常规使用的一些配合助剂，所述的颜填料举例如：硫酸钡、滑石粉、膨润土和石英粉等；助剂举例如：分散剂、流平剂、偶联剂等。

本发明的效果是十分明显的，作为基材的聚天冬氨酸酯聚脲是一种新型的脂肪族、慢反应、高性能的涂层材料，它既保存了传统聚脲涂料的优异性能，同时又克服了传统聚脲凝胶时间过快，需要专门设备进行施工的弊端。涂层具有附着力强、良好的韧性、耐磨性能、耐候性能好等优点，并且不含溶剂、符合绿色环保要求、一次喷涂即可达到所需厚度，经有关部门应用于防水涂料领域，效果明显，获得广泛好评。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步具体说明，但本发明决不局限于这些实施例。实施例中，除非另有说明，给出的物料用量均为重量份。

实施例1

第一步，制备聚天冬氨酸酯(代号230)：

在配备搅拌器、加热温控装置和冷凝器的反应釜中加入JeffamineD-230 100重量份、滴加马来酸二丁酯198重量份，滴加时间为30分钟，60℃保温12小时，多余的马来酸二丁酯可以减压蒸馏除去。实测胺值152。

第二步，制备防水涂料：

称取聚天冬氨酸酯230 100份，60份钛白粉，140份硫酸钡，10份颜料分散剂(德国毕克公司出品的BYK-110——一种含酸性官能团的共聚体溶剂——下同)，经三棍机研磨细度至25μm，过滤出料，作为涂料B组分；A组分是德国拜尔公司出品的N3390(HDI三聚体)，使用时按B组分/A组分＝4.7：1(重量计)进行混合。

实施例2

第一步，制备聚天冬氨酸酯(代号400)：

在配备搅拌器、加热温控装置和冷凝器的反应釜中加入JeffamineD-400 100重量份、滴加马来酸二丁酯114重量份，滴加时间为30分钟，60℃保温12小时，多余的马来酸二丁酯可以减压蒸馏除去。实测胺值131。

第二步，制备防水涂料：

称取聚天冬氨酸酯400 100份，60份钛白粉、70份硫酸钡、70份滑石粉和10份颜料分散剂BYK-110，经三棍机研磨细度至25μm，过滤出料，作为涂料B组分；A组分是德国拜尔公司出品的N3390(HDI三聚体)，使用时按B组分/A组分＝5：1(重量计)进行混合。

实施例3

第一步，制备聚天冬氨酸酯(代号403)：

在配备搅拌器、加热温控装置和冷凝器的反应釜中加入JeffamineT-403 100重量份、滴加马来酸二丁酯171重量份，滴加时间为30分钟，60℃保温12小时，多余的马来酸二丁酯可以减压蒸馏除去。实测胺值155。

第二步，制备防水涂料：

称取聚天冬氨酸酯403 100份，60份钛白粉、70份硫酸钡、70份滑石粉和10份颜料分散剂BYK-110，经三棍机研磨细度至25μm，过滤出料，作为涂料B组分；A组分是德国拜尔公司出品的N3390(HDI三聚体)，使用时按B组分/A组分＝4.5：1(重量计)进行混合。

本发明之聚天冬氨酸酯聚脲防水涂料性能指标和实测值如下：

Claims (5)

1、一种聚天冬氨酸酯聚脲防水涂料的制备方法，其特征是，该涂料以聚天冬氨酸酯为基础，以多异氰酸酯为固化剂，按重量份计，主要组成包括：

聚天冬氨酸酯            30～50重量份

颜填料                  50～70重量份

助剂                    1～10重量份

多异氰酸酯固化剂         20～30重量份。

2、根据权利要求1所述的聚天冬氨酸酯聚脲防水涂料的制备方法，其特征是，所述的聚天冬氨酸酯由马来酸二烷基酯或富马酸二烷基酯与伯胺通过Michael加成反应而得。

3、根据权利要求1或2所述的聚天冬氨酸酯聚脲防水涂料的制备方法，其特征是，马来酸二烷基酯或富马酸二烷基酯选自：马来酸二乙酯、马来酸二丙酯、马来酸二丁酯、马来酸甲基丙基酯；以及富马酸二乙酯、富马酸二丙酯、富马酸二丁酯、富马酸甲基丙基酯中的一种或几种。

4、根据权利要求1或2所述的聚天冬氨酸酯聚脲防水涂料的制备方法，其特征是，所述的伯胺主要选自二官能团或三官能团的聚氧丙烯多元胺或聚氧乙烯多元胺。

5、根据权利要求1所述的聚天冬氨酸酯聚脲防水涂料的制备方法，其特征是，所述的多异氰酸酯为脂肪族多异氰酸酯，选自：2，2，4-和/或2，4，4-三甲基-1，6-亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、2，4’-和/或4，4’-二异氰酸酯-二环已基甲烷中的一种或它们的多聚体。