CN101531861B - 一种双组份喷涂聚脲防水涂料，其制备方法及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种双组份喷涂聚脲防水涂料，其制备方法及施工方法，该防水涂料包括A组份和B组份，按重量计，A组份的原料体系包括多异氰酸酯40～60份、聚醚多元醇30～45份和5～15份羟基硅油；B组份的原料体系包括端氨基聚醚35～60份、胺类扩链剂20～45份以及5～20份氨基硅油。本发明防水涂料所形成的防水材料结合了聚脲弹性体和有机硅材料的优异性能，材料整体物理性能高、保色性优异、耐紫外线，可以应用于暴露在大气环境中的防水工程，特别适用于客运专线的路桥防水涂层。防水涂料的制备方法工艺简单、环保。采用本发明防水涂料的施工方法，可使涂料在基材表面上有效润湿和渗透基材，从而形成的防水涂层具有较好的外观。
Description
技术领域
本发明涉及一种双组份喷涂聚脲防水涂料，特别是一种适用于作为客运专线路桥防水涂层的涂料，本发明还涉及该防水涂料的制备方法和施工方法。
背景技术
双组份喷涂聚脲防水涂料是一种100％固含量的喷涂材料，其是利用A组份的-NCO与B组份的-NH2之间的反应而固化成膜，并通过双组份混合喷涂施工，具有耐水、耐油、耐腐蚀、耐老化、耐磨、施工速度快、强度高等优点。
现有技术中，聚脲防水涂料以芳香族喷涂聚脲弹性体为主，传统的喷涂聚脲弹性体以芳香族异氰酸酯(TDI、MDI、PAPI)为主要原料合成异氰酸酯预聚体或半预聚体，以二乙基甲苯二胺为扩链剂。由于芳香族化合物对紫外线和臭氧不稳定，该涂料使用后容易老化，不能满足长期暴露于大气环境中、保色要求较高的防水面层漆的要求。
US 5504181公开了一种脂肪族喷涂聚脲弹性体，该专利运用脂肪族异氰酸酯合成预聚体，以端氨基脂肪族二胺为扩链剂，来提高产品的耐紫外线性能。US 107354公开了一种应用于聚脲中的脂肪族异氰酸酯预聚物合成方法，其采用脂肪族伯胺、脂肪族异氰酸酯和己内酯单体合成异氰酸酯预聚物，不添加催化剂，得到一种耐老化性能优良的聚脲弹性体。虽然脂肪族喷涂聚脲材料的耐老化性能得到一定程度的改善，但是由于涂料过快的凝胶和固化，造成液体物料不能有效润湿和渗透基材，无法形成较好的表观。此外，聚醚多元醇含有碳-氧结构链，容易发生紫外催化降解和氧化降解。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种综合性能尤其是耐老化性能优良的双组份喷涂聚脲防水涂料。
本发明还要提供一种上述防水涂料的制备方法以及施工方法。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：
一种双组份喷涂聚脲防水涂料，包括A组份和B组份，按重量计，所述的A组份的原料体系包括多异氰酸酯40～60份、聚醚多元醇30～45份和5～15份羟基硅油；所述的B组份的原料体系包括端氨基聚醚35～60份、胺类扩链剂20～45份以及5～20份氨基硅油。
所述的A组份优选为各原料聚合而成的多异氰酸酯半预聚物。多异氰酸酯优选为反应活性较低的脂肪族二异氰酸酯，可以是异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、苯二亚甲基异氰酸酯(XDI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(HXDI)、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)及六亚甲基二异氰酸酯(HDI)中的一种或多种。选择反应活性较低的脂肪族异氰酸酯可以提高聚脲防水涂料对基层的润湿性。
所述的聚醚多元醇优选为自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚及聚四氢呋喃醚二醇中的一种或多种，聚醚多元醇的羟值在10～300KOHmg/g之间、官能度在2～3之间。
所述的羟基硅油为羟基封端的聚烷基硅氧烷，羟基质量含量为3％～12％。优选的羟基硅油的结构通式如下：
式中R1、R2分别表示C1-9烷基或C1-9烷氧基，n为自然数。
本发明的胺类扩链剂优选1，6-己二胺、1，6-环己二胺，1，4环己二胺、异佛尔酮二胺、4，4’-二环己基甲烷二胺、2，4’-二环己基二胺中、4，4’-二环己基甲烷二胺、2，4’-二环己基二胺、ClearlinkTM1000、ClearlingTM3000、VersalinkTM250、VersalinkTM650、VersalinkTM1000、VersalinkTM740M、JefflingTM555、JefflingTM754及JefflingTM7027中的一种或几种的混合物。
所述的端氨基聚醚可选用
D-203、D-400、
D-2000、
T-403中的一种或几种的混合物。
所述的氨基硅油为二甲基硅油分子中的部分甲基被氨烃基取代后的产物，俗称氨烃基硅油。优选的羟基硅油通式如下：
式中R表示C1-9烷基或C1-9烷氧基；X表示伯氨基、仲氨基、叔氨基等，如NH2、NHC2H4NH2、NHC2H4NHC2H4NH2，n为自然数。
本发明采取的另一技术方案是：一种上述双组份喷涂聚脲防水涂料的制备方法，包括(1)、制备A组份；(2)、制备B组份，其中：
步骤(1)具体为：按比例将聚醚多元醇与羟基硅油投入反应釜中，边搅拌边升温至100～120℃，减压脱水1～2小时，然后向反应釜中充氮气，在温度60～75℃下，加入多异氰酸酯，搅拌0.5～1.0小时后，于75～85℃下反应2～3小时即得A组份；
步骤(2)具体为：按比例将端氨基聚醚、胺类扩链剂和氨基硅油投入反应釜中，于100～120℃下减压脱水1～2小时，即得B组份。
本发明的又一技术方案是：一种双组份喷涂聚脲防水涂料的施工方法，将A组份和组份B按体积比1∶1配合使用，在高压喷涂设备中，经过计量的A组份和B组份分别被雾化，然后进入混合室混合，最后喷涂到基材上，喷涂设备主机压力为55～70kg/cm2，温度为60℃～80℃，喷枪混合室内两组份的喷涂压力差低于14kg/cm2。
由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明聚脲防水涂料在配方中使用到带有反应性官能团的硅油，从而其形成的防水材料中包含有有机硅大分子，由于有机硅中的硅-氧链结构非常稳定，具有耐氧化、耐紫外线降解、耐水、耐腐蚀性能等优势，使防水材料具有优良的耐老化性能，可使用在暴露在大气环境中的防水工程，特别适用于客运专线路桥防水涂层。
本发明防水涂料的制备方法工艺简单、环保，所得防水涂料固化成膜后的材料结合了聚脲弹性体和有机硅材料的优异性能。
采用本发明防水涂料的施工方法，可使涂料在基材表面上有效润湿和渗透，形成的防水涂层具有较好的外观。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行说明，但不限于这些实施例。
实施例1
按照本实施例的双组份喷涂聚脲防水涂料，包括A组份和B组份。A组份的原料体系配方为55份(重量)异佛尔酮二异氰酸酯、35份聚丙二醇醚和10份羟基封端的聚甲基硅烷；B组份的原料体系配方包括50份端氨基聚醚
D-2000、30份胺类扩链剂JefflingTM754以及20份氨基封端的聚甲基硅烷。
上述防水涂料的制备方法如下：
(1)、A组份的制备：将35份聚丙二醇醚(羟值56KOHmg/g)和10份羟基封端的聚甲基硅烷投入反应釜中开始边搅拌边升温到110±5℃，真空压力-0.08MPa下脱水2h，然后充入氮气保护，降温至70℃，加入55份异佛尔酮二异氰酸酯，于该温度下搅拌30min后继续升温，在80±5℃下反应2h，冷却出料包装。
(2)、B组份的制备：将50份
D-2000、30份JefflingTM754和20份氨基封端的聚甲基硅烷加入反应釜，搅拌升温到110±5℃，在-0.08MPa-0.09MPa的真空压力下混合脱水2h，降温到60℃以下出料，包装保存即为B组份。
上述防水涂料的施工方法具体为：将A、B组份预热到20℃，使用高压喷涂设备按1∶1体积比喷涂，主机压力设定65Kg/cm2，温度为70℃，使用美国Gusmer的H-3500主机和GX-7喷枪喷成2mm厚的涂膜，该膜的主要物理性能(采用国家标准测试方法)见表1。
实施例2
按照本实施例的双组份喷涂聚脲防水涂料，包括A组份和B组份。A组份的原料体系配方为：45份六亚甲基二异氰酸酯、40份聚乙二醇醚和15份羟基封端的聚甲基硅烷；B组份的原料体系配方为55份端氨基聚醚
D-400、35份胺类扩链剂VersalinkTM1000以及20份氨基封端的聚甲基硅烷。
上述防水涂料的制备方法如下：
(1)、A组份的制备：将40份聚乙二醇醚(羟值56KOHmg/g)和15份羟基封端的聚甲基硅烷投入反应釜中开始边搅拌边升温到110±5℃，真空压力-0.08MPa下脱水2h。充入氮气保护，降温至70℃，加入45份六亚甲基二异氰酸酯，该温度下搅拌30min后继续升温，在80±5℃下反应2h。冷却出料包装。
(2)、B组份的制备：将55份
D-400、35份VersalinkTM1000和10份氨基封端的聚甲基硅烷加入反应釜，搅拌升温到110±5℃，在-0.08MPa-0.09MPa真空压力下混合脱水2h，降温到60℃以下出料，包装保存。
施工方法：将A、B组份余热到20℃，使用高压喷涂设备按1；1体积比喷涂，主机压力设定70kg/cm2，温度为65℃，使用美国Gusmer的H-3500主机和GX-7喷枪喷成2mm厚的涂膜。该涂膜的主要物理性能指标见表1。
表1实施例1-2涂膜的性能测试结果
| 检测项目 | 实施例1 | 实施例2 |
| 胶凝时间/s | 26 | 32 |
| 拉伸强度/MPa | 19 | 17 |
| 断裂伸长率/％ | 490 | 510 |
| 撕裂强度/N/mm | 70 | 62 |
| 硬度(邵A) | 85 | 82 |
| 耐冲击性/kg.m | 2.1 | 1.6 |
以上对本发明做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种双组份喷涂聚脲防水涂料，包括A组份和B组份，其特征在于：按重量计，所述的A组份的原料体系包括多异氰酸酯40～60份、聚醚多元醇30～45份和5～15份羟基硅油；所述的B组份的原料体系包括端氨基聚醚35～60份、胺类扩链剂20～45份以及5～20份氨基硅油，所述多异氰酸酯为脂肪族二异氰酸酯。
2.根据权利要求1所述的双组份喷涂聚脲防水涂料，其特征在于：所述的A组份为各原料聚合而成的多异氰酸酯半预聚物。
3.根据权利要求1所述的双组份喷涂聚脲防水涂料，其特征在于：所述的脂肪族二异氰酸酯为选自异佛尔酮二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯及六亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的双组份喷涂聚脲防水涂料，其特征在于：所述的聚醚多元醇为聚乙二醇醚、聚丙二醇醚、聚丙三醇醚、聚季戊四醇醚及聚四氢呋喃醚二醇中的一种或多种，聚醚多元醇的羟值在10～300KOHmg/g之间、官能度在2～3之间。
5.根据权利要求1所述的双组份喷涂聚脲防水涂料，其特征在于：所述的羟基硅油中，羟基质量含量为3％～12％。
6.根据权利要求1所述的双组份喷涂聚脲防水涂料，其特征在于：所述的胺类扩链剂为1，6-己二胺、1，6-环己二胺，1，4-环己二胺、异佛尔酮二胺、4，4’-二环己基甲烷二胺中的一种或多种的混合物。
7.根据权利要求1所述的双组份喷涂聚脲防水涂料，其特征在于：所述的氨基硅油为二甲基硅油分子中的部分甲基被氨烃基取代后的产物。
8.一种权利要求1至7中任意一项权利要求所述的双组份喷涂聚脲防水涂料的制备方法，包括(1)制备A组份和(2)制备B组份，其特征在于：
步骤(1)具体为：按比例将聚醚多元醇与羟基硅油投入反应釜中，边搅拌边升温至100～120℃，减压脱水1～2小时，然后向反应釜中充氮气，在温度60～75℃下，加入多异氰酸酯，搅拌0.5～1.0小时后，于75～85℃下反应2～3小时即得A组份；
步骤(2)具体为：按比例将端氨基聚醚、胺类扩链剂和氨基硅油投入反应釜中，于100～120℃下减压脱水1～2小时即得B组份。
9.一种权利要求1至7中任意一项权利要求所述的双组份喷涂聚脲防水涂料的施工方法，将A组份和组份B按体积比1∶1配合使用，其特征在于：在高压喷涂设备中，经过计量的A组份和B组份分别被雾化，然后进入混合室混合，最后喷涂到基材上，喷涂设备主机压力为55～70kg/cm2，温度为60℃～80℃，喷枪混合室内两组份的喷涂压力差低于14kg/cm2。
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