CN101619193A - 高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料及其制备方法，它是由异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体A组分和稠状的固化交联剂B组分两种成分组成。制备的双组分高强度阻燃聚氨酯防水涂料，其拉伸强度为3.5～10MPa，断裂伸长率为450％～600％，与混凝土界面粘结强度＞2.5MPa。使用时将A组分和B组分按一定比例均匀混合后，涂抹在混凝土防水基面上，固结成既富有弹性、坚韧又具有耐久性的整体涂膜防水层。该涂料适用于高铁客运专线桥梁混凝土有碴桥面、无碴桥面及铁路桥梁涵洞防水工程，也适用于对防水性能有较高要求的其它建筑物、构筑物的防水。
Description
技术领域
本发明涉及建筑用聚氨酯防水涂料，具体涉及一种环保型高性能阻燃聚氨酯防水涂料及其制备方法，该涂料适用于高铁客运专线桥梁混凝土有碴桥面、无碴桥面及铁路桥梁涵洞防水工程，也适用于对防水性能有较高要求的其它建筑物、构筑物的防水层等方面的应用。
背景技术
铁道部科学技术司根据国内外高速铁路桥梁防水层的应用情况和“客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件”对客运专线桥梁结构耐久性的质量标准要求，针对有碴、无碴混凝土桥面，将防水层分为卷材加粘贴涂料型、直接用作防水层的涂料型和高聚物改性沥青防水层3种型式.并规定前两种型式防水层所用涂料为双组分聚氨酯防水涂料，要求该防水涂料强度分别达到3.5MPa和6.0MPa。
聚氨酯是一种优良的防水材料。聚氨酯防水涂料，又名聚氨酯涂膜防水材料，是一种化学反应型涂料，多以双组分形式使用。我国目前有两种，一种是焦油系列双组分聚氨酯涂膜防水材料，一种是非焦油系列双组分聚氨酯涂膜防水材料，由于这类涂料是借组分间发生化学反应而直接由液态变为固态，几乎不产生体积收缩，故易于形成较厚的防水涂膜。尽管目前使用的多组分聚氨酯防水涂料可以形成较强的防水膜，但其低温柔性较差，不能满足对桥梁结构耐久性质量标准的要求，同时防火阻燃的性能较弱，因此，影响了建筑物、构筑物防水层的使用效果。
发明内容
本发明第一个目的在于公开了一种双组份固化反应型合成的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料。
本发明第二个目的在于公开了高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料的制备方法，本发明的生产高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其生产过程效率高、节能、成本低，产品符合环保和铁道部“客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件”对桥梁结构耐久性的质量标准要求，可在常温下施工，并且克服现有聚氨酯防水涂料不能防火阻燃的缺点与低温柔性较差的不足。
本发明第三个目的在于公开了高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料在制备建筑物、构筑物防水层方面的应用。特别是在高铁客运专线桥梁混凝土有碴桥面、无碴桥面及铁路桥梁涵洞防水工程方面的应用。为实现本发明的目的，其技术方案如下：
高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其特征在于由A和B两种成分组成，A组分∶B组分的重量份数比1∶3；其中
所述A组分的重量份数比为：
聚醚多元醇N220 20～60份
聚醚多元醇N330 60～20份
二苯基甲烷二异氰酸酯 25～40份
B组分的重量份数比为：
液体填料石油树脂 20～40份
复合硫化剂MOCA-N220 45～65份
粉填料 25～35份
催化剂有机锡 0.008-0.01份
紫外线吸收剂UV531 1～5份
抗氧剂264 1～5份
阻燃剂氯化石蜡-70， 10～15份
增塑剂 8～12份。
本发明所述的催化剂有机锡PB-201加入量0.008-0.01份，相当于聚醚多元醇(N220、N330)的0.008-0.01％，优选预聚物的0.01％。
本发明所述的紫外线吸收剂UV531加入量1～5份，相当于B料组分的1～5％。优选B料的2％-3％。
本发明所述的抗氧剂264加入量1～5份，相当于B料组分的1～5％。优选B料的3-5％。
本发明所述的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其中A组分聚醚多元醇N330，羟值为34.7mgKOH/g；聚醚多元醇N220，羟值为56.2mgKOH/g；所述N220/N330的当量比为1.5～2.0。
本发明所述的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其中A组分二苯基甲烷二异氰酸酯中-NCO的含量为5～7.2％。
本发明所述的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其中B组分中复合硫化剂二氨基二苯基甲烷(MOCA，俗称莫卡)与聚醚多元醇N220的比例为：nMOCA/nN220为7/1～9/1。
本发明所述的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其中B组分的粉填料为轻钙800目。
本发明所述的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其中增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。
本发明所述的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料的制备方法如下；
a.在一夹层釜内，加入混合聚醚多元醇N220、N330，加热到(105±5)℃对其进行真空脱水处理，然后降至60℃以下，搅拌均匀后，滴加计量的二苯基甲烷二异氰酸酯；滴加完毕后，升温至(70±5)℃，恒温反应3～5小时，降温至60℃以下，出料包装，即得A组分异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体。
b.在转速不低于500转/min的搅拌釜中，加入计量好的液体填料、增塑剂，边搅拌边升温，至(100±5)℃加入复合硫化剂、防老剂264、紫外线吸收剂、粉填料、阻燃剂氯化石蜡-70，在110℃下进行真空脱水。冷却至70℃以下加入催化剂有机锡，搅拌均匀后研磨2～3遍，出料包装，即得含有硫化剂的混合物的B组分。
c.使用时将A组分和B组分按重量配比为1∶3的比例混合均匀，涂抹在混凝土防水基面上固化形成高弹性无接缝防水胶膜，即阻燃聚氨酯防水涂料。
具体的生产工艺流程见图1。
本发明所述的二苯基甲烷二异氰酸酯，简称MDI，是生产聚氨酯预聚体的主要原料，具有挥发性小，蒸气压低，对人体毒性小的特点，是一种极其重要的异氰酸酯单体，由二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)制备的聚氨酯涂料，其强度、耐磨性都优于现有技术中的用TDI制备的涂料。
液体填料石油树脂C5，分子量介于300-3000的低聚物，具有酸值低，混溶性好，熔点低、耐水、耐乙醇和耐化学品等特性，能增强涂料的韧性，硬度及附着力，并形成平滑的漆面，而且通过添加助剂，使树脂在四季中始终处在一种稳定的状态，可使涂料膜形成耐水、耐紫外线、耐化学品的特性，并用来改进涂料的附着力及干燥性。
本发明的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料为聚氨酯预聚体，在现场涂覆后经过与水和潮气的化学反应，形成高弹性膜层，它的主要优点在于：
1、涂膜具有橡胶弹性，延伸性好，抗拉强度高。
2、具有较好的耐温性及低温柔性。
3、涂覆前为无定形粘稠体，在任何复杂的基面均易施工，端部收头容易，工程质量亦有保证。
4、易于厚涂覆，涂膜无接缝，整体性强，具有一定的耐腐蚀性。
本发明进一步公开了高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料在建筑物、构筑物防水层方面的应用。特别是在高铁客运专线桥梁混凝土有碴桥面、无碴桥面及铁路桥梁涵洞防水工程方面的应用。
附图说明：
图1为高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料的生产工艺流程图。
具体实施方式
为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本发明技术方案的描述。其中的A组分、B组分中的各种原料均有市售。
实施例1
A组分：聚醚多元醇N220 40份
聚醚多元醇N330 35份
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) 22份
B组分：液体填料(石油树脂C5) 35份
复合硫化剂(MOCA/N220) 45份(7NMOCA/1NOH)
粉填料(轻钙800目) 25份
催化剂有机锡 预聚物的0.01％
紫外线吸收剂UV531， B料的1份
抗氧剂264， B料的1份
阻燃剂氯化石蜡-70， 12份
邻苯二甲酸二丁酯 10份
制备方法：
a.在带搅拌的夹套反应釜内，加入混合聚醚(N220、N330)，加热到(105±5)℃对其进行真空脱水1h，然后降至60℃以下，加入计量的MDI，反应30min后继续升温至(70±5)℃，恒温反应3h，降温至60℃以下，出料包装，即得A组分异氰酸酯基封端的聚氨酯预聚体。
b.将固化剂MOCA和N220、催化剂有机锡PB-201、固体填料轻质碳酸钙、液体填料石油树脂C5和阻燃剂按一定比例和顺序加入密封反应釜中，在(110±5)℃下减压混合2h，降至室温，再通过三辊研磨机研磨2遍，即制得B组分。
c.使用时将A组份和B组份按重量配比为1∶3的比例混合均匀，涂抹在混凝土防水基面上。其性能指标如下表：
双组分阻燃聚氨酯防水涂料性能指标
| 项目 | 拉伸强度/MPa | 断裂伸长率/％ | 不透水性/0.4MPa，2h | 固体含量/％ | 表干/实干时间/h | 与混凝土粘结强度/MPa |
| 结果 | 7.1 | 520.4 | 不透水 | 99.0 | 0.5/2 | 2.9 |
实施例2
A组分：
聚醚多元醇N220 20份
聚醚多元醇N330 60份
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) 28份
B组分：
液体填料(石油树脂C5) 30份
复合硫化剂(MOCA/N220) 45份(7NMOCA/1NOH)
粉填料(轻钙800目) 25份
催化剂有机锡 预聚物的0.01％
紫外线吸收剂UV531， B料的3％
抗氧剂264， B料的5％
阻燃剂氯化石蜡-70， 15份
邻苯二甲酸二辛酯 8份
制备方法与实施例1相同。
实施例3
A组分：
聚醚多元醇N220 60份
聚醚多元醇N330 20份
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) 35份
B组分：
液体填料(石油树脂C5) 35份
复合硫化剂(MOCA/N220) 60份(9NMOCA/1NOH)
粉填料(轻钙800目) 25份
催化剂有机锡 预聚物的0.01％
紫外线吸收剂UV531， B料的2％
抗氧剂264， B料的5％
阻燃剂氯化石蜡-70， 12份
邻苯二甲酸二辛酯 10份
制备方法与实施例1相同。
实施例4
A组分：
聚醚多元醇N220 60份
聚醚多元醇N330 20份
二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI) 35份
B组分：
液体填料(石油树脂C5) 35份
复合硫化剂(MOCA/N220) 45份(7NMOCA/1NOH)
粉填料(轻钙800目) 25份
催化剂有机锡 预聚物的0.01％
紫外线吸收剂UV531， B料的5％
抗氧剂264， B料的3％
阻燃剂氯化石蜡-70， 12份
邻苯二甲酸二丁酯 8份
制备方法与实施例1相同。
实施例性能比较
| 项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 拉伸强度/MPa | 7.1 | 8.2 | 6.2 | 6.4 |
| 断裂伸长率/％ | 520.4 | 450 | 480 | 420 |
| 不透水性/0.4MPa，2h | 不透水 | 不透水 | 不透水 | 不透水 |
| 固体含量/％ | 99.0 | 99.0 | 99.0 | 99.0 |
| 表干/实干时间/h | 0.5/2 | 0.5/2 | 0.5/1.5 | 0.5/2 |
| 与混凝土粘结强度/MPa | 2.9 | 3.1 | 2.5 | 2.1 |
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1、高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其特征在于由A和B两种成分组成，A组分∶B组分的重量份数比1∶3；其中
所述A组分的重量份数比为：
聚醚多元醇N220 20～60份
聚醚多元醇N330 60～20份
二苯基甲烷二异氰酸酯 25～40份；
B组分的重量份数比为：
液体填料石油树脂 20～40份
复合硫化剂MOCA-N220 45～65份
粉填料 25～35份
催化剂有机锡 0.008-0.01份
紫外线吸收剂UV531 1～5份
抗氧剂264 1～5份
阻燃剂氯化石蜡-70， 10～15份
增塑剂 8～12份。
2、权利要求1所述的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其中A组份聚醚多元醇N330，羟值为34.7mg KOH/g；聚醚多元醇N220，羟值为56.2mgKOH/g；所述N220/N330的当量比为1.5～2.0。
3、权利要求1所述的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其中A组份二苯基甲烷二异氰酸酯中-NCO的含量为5～7.2％。
4、权利要求1所述的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其中B组分复合硫化剂的重量份数比为，nMOCA/nN220为7/1～9/1。
5、权利要求1所述的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其中B组份的粉填料为800目轻钙。
6、权利要求1所述的高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料，其中B组份的增塑剂为邻苯二甲酸酯类的二丁酯或二辛酯。
7、权利要求1-6任一项所述高铁专用阻燃聚氨酯防水涂料的生产工艺，其特征在于：
a.在一夹层釜内，加入混合聚醚多元醇N220、N330，加热到105±5℃对其进行真空脱水处理，然后降至60℃以下，搅拌均匀后，滴加计量的二苯基甲烷二异氰酸酯；滴加完毕后，升温至70±5℃，恒温反应3～5小时，降温至60℃以下，出料包装，即得A组分；
b.在转速不低于500转/min的搅拌釜中，加入计量好的液体填料、增塑剂，边搅拌边升温，至100±5℃加入复合硫化剂、防老剂264、紫外线吸收剂、粉填料、阻燃剂氯化石蜡-70，真空脱水。冷却至70℃以下加入催化剂有机锡，搅拌均匀后研磨2～3遍，出料包装，即得B组分；
c.使用时将A组分和B组分按重量配比为1∶3的比例混合均匀，涂抹在混凝土防水基面上固化形成阻燃聚氨酯防水涂料。
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