CN101629047A - 一种喷涂型聚氨酯防水材料及其应用技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑行业中防水层技术领域中的一种喷涂型聚氨酯防水材料及其应用技术，具体地说是一种喷涂型聚氨酯防水材料及其应用技术，其特征在于对聚氨酯树脂封底涂膜采用湿固化技术，对喷涂聚氨酯涂料采用酮亚胺改性技术，在高湿度环境条件下，施工于含水量8～12％的高潮湿混凝土基面，形成一层具备高性能特征的优异防水层。克服了潮湿基面和潮湿环境条件下施工防水材料性能不佳和规范规定不宜施工的缺陷，对加快隧道和地下建筑的施工周期和应用高性能防水材料，具有重要的意义，亦可推广至铁路、涵洞施工等领域，是一个具有实际应用价值的发明技术。

Description

一种喷涂型聚氨酯防水材料及其应用技术

[技术领域]

本发明涉及建筑行业中防水层技术领域中的一种喷涂型聚氨酯防水材料及其应用技术，具体地说是一种用于高含水率8～12％混凝土基面的高性能喷涂型聚氨酯防水材料及其应用技术。

[背景技术]

隧道、地下建筑混凝土基面一般均具有混凝土基面潮湿、环境湿度大以及混凝土未达到养护期要求，含水率大的特点，而后续工序为赶进度交叉施工的工况条件下，通用型聚氨酯涂料防水涂料均存在涂层成膜性能不佳、涂层自身强度低及涂层与潮湿混凝土基面附着力差、易壳层的特点。通用型喷涂聚脲在潮湿基面混凝土上的应用一般亦限制在基面含水率≤6％，超过6％一般不具备施工条件；且施工湿度应≤85％，超过85％亦不具备施工条件。因此在高含水率基面上快速形成一个高性能聚氨酯涂层防水膜一直是困扰建筑防水工程应用的一个技术难点。

[发明内容]

本发明的着重点在高含水率混凝土基面(含水量在8％～12％范围内)进行涂料防水施工，采用一种专用配方技术的封底涂料和规范的施工工艺，在混凝土基面上形成基面封底层；采用一种高性能的聚氨酯喷涂料在混凝土表面形成防水涂层。

一种喷涂型聚氨酯防水材料，包括内层聚氨酯树脂封底涂膜和外层高性能聚氨酯涂层。其特征在于包括以下步骤：

a)聚氨酯树脂封底涂膜采用聚氨酯树脂涂料和工业用水按重量比1∶0.8配成双组份水乳化反应聚氨酯树脂底涂料，并对水乳化的双组份聚氨酯树脂底涂料增加酮亚胺类固化剂进行酮亚胺改性，使涂料达到遇水促进渗透，加快固化速度的目的，能在高潮湿基面上形成一层防水封底膜；

b)对喷涂聚氨酯涂料采用酮亚胺改性技术，利用酮亚胺系列原料遇水分解成胺，胺与聚氨酯反应，达到了高潮湿条件下施工具有良好附着力的特点，能有效改善在潮湿环境中的涂层施工质量；

c)对喷涂聚氨酯涂料采用端氨基聚醚合成聚氨酯(聚脲)技术，对喷涂聚氨酯涂料进行了改性，达到了高性能的特性。

所述的步骤a)中对水乳化的双组份聚氨酯树脂底涂料增加酮亚胺类固化剂，其混合比例在所述的双组份聚氨酯树脂底涂料中为1.5～4％。

所述的步骤a)能在含水量在8～12％的高潮湿基面中保持高性能的材料特性和良好附着力。

所述的步骤b)中喷涂聚氨酯涂料中增加的聚脲和酮亚胺系列原料，其混合比例为聚脲∶聚氨酯＝92∶8，喷涂聚氨酯涂料中酮亚胺的添加比例0.6～1.5％。

所述的步骤b)中高潮湿85～92％湿度的施工环境中保持高性能的材料特性和良好附着力。

本发明操作工序所适应的施工条件为：

a)高潮湿混凝土基面含水量8～12％，本发明为了使聚氨酯树脂封底涂膜与高潮湿混凝土基面有良好的附着力，采用的方法是在聚氨酯封底涂料中增加酮亚胺进行改性，利用酮亚胺遇水分解成胺，胺与聚氨酯-NCO反应，遇水促进渗透，加快固化速度，形成一层聚氨酯封闭膜，达到了基面在高含水率条件下仍具有良好附着力和潮湿基面封闭的特点。

b)施工现场环境湿度85～93％，本发明为了有效改善在潮湿环境中的施工质量采用的方法是1)在底涂料中采用了湿固化封底技术，2)对喷涂聚氨酯涂料采用了端氨基聚醚合成的聚脲喷涂技术及酮亚胺改性技术和专用设备施工的喷涂工艺，使形成的聚氨酯涂层具有极佳的高性能材料特性和含水率基面良好附着力特性。

c)混凝土养护期≥2天即可施工。

本发明与现有喷涂聚脲技术在建筑防水上应用的差异化分析：

现有喷涂聚脲技术在隧道、地下建筑的防水领域已有5～6年的应用，已形成很多相关专利和应用案例。本发明与现有专利发表技术的差异在于：

1、能在高潮湿(含水量8～12％)混凝土基面上施工。现有喷涂聚脲技术在混凝土基面上的应用，国家施工及设计规范要求含水率≤6％，超过不能施工。目前应用上指的潮湿混凝土基面为含水率6～8％，采用工艺主要为环氧湿固化封底技术，其适用的含水率为6～8％。而基面含水率在8～12％，一般为聚氨酯材料防水施工禁区，设计规范和施工规范上禁止施工。喷涂聚脲在8～12％高含水率基面上的应用未见有成功应用的报道。而这种施工环境条件在隧道及地下建筑防水的应用中会经常性的遇到，本发明由于采用了酮亚胺改性水乳化聚氨酯产品技术，达到了水乳化聚氨酯涂料能遇水促进渗透，遇水加快固化速度的目的，能保证在高潮湿混凝土基面上形成一层防水封底膜，所以能保证喷涂高性能聚氨酯的施工。

酮亚胺类固化剂的加入使涂料具有：

1)它是由酮(如：甲基异丁基酮\甲乙酮等)与多元伯胺缩合脱水而成。施工时，双组份并合涂布后，吸收潮气，还原成多元胺，使NCO固化。未吸潮前没有活泼氢分子，不含与-NCO反应，故施工期限较长。又因为没有活泼氢，分子间不会形成氢链，故粘度低。

如：

使用酮亚胺能配成在潮湿条件下和水下固化的树脂涂料。

2)酮亚胺加入后，不仅可与水分反应，放出伯胺，(可与NCO反应)，也可与NCO接触，缓慢放出-NH2来参与反应。从而使聚氨酯扩链，形成性能良好的涂膜。同时，也减少了水分与NCO反应而产生多孔的涂膜，影响潮湿基面的封底的情况。

2、将高性能的聚脲技术引入喷涂聚氨酯涂料体系进行改性，并对已有的高性能聚氨酯技术进行酮亚胺技术改性，达到了在高含水率环境条件下保持涂层高性能的技术特性。目前高性能喷涂型聚氨酯在隧道及建筑防水上应用的产品尚无产品国家和行业标准。目前设计中优先采用的设计指标为：

引用设计指标	拉伸强度	伸长率
			上海隧道轨道交通设计研究院设计指标	16MPa	500％
铁道部高速铁路设计指标	16MPa	450％

而本专利申请所指的高性能聚氨酯喷涂料主要性能指标为拉伸强度≥20MPa，伸长率≥500％，已明显高于设计指标。

3、高湿度环境条件下的附着力。目前的建设防水施工规定湿度≥85％不宜施工。实际情况，目前通用的施工方案在高湿度环境条件下施工，失败案例很多。而我们的技术优势在于：1)在高性能聚氨酯喷涂料中用酮亚胺系列原料对原有配方进行改性，改善潮湿环境条件下的施工；2)控制聚氨酯封底涂料的养护时间使其在未完全固化的前提下喷涂高性能聚氨酯，使喷涂高性能聚氨酯中的化学基团和聚氨酯封底涂料中的化学基团参与反应，能有效确保高湿度环境条件下的附着力。

本发明所提供的聚氨酯树脂封底涂膜的主要性能指标：1)用涂刷方法在高潮湿混凝土基面(含水8～12％)形成膜厚50～200μm的聚氨酯树脂封底涂膜；2)聚氨酯树脂封底涂膜与高潮湿混凝土基面的附着力≥1.5MPa；

本发明所提供的高性能聚氨酯涂层的主要性能指标：拉伸强度≥20MPa、断裂强度≥500％、撕裂强度≥70N/m、冲击强度1kg/1M，重锤冲击无裂纹及剥落现象。

本发明专利的关键技术：发明了适用于高含水率基面条件下聚氨酯防水涂料施工的专用材料体系和施工工艺的最佳配合。

1、对水乳化聚氨酯涂料技术进行改进，添加了酮亚胺改性系列原料，形成了一种能在高含水率基面上形成一层防水封膜的新型聚氨酯涂料。

2、基面封底施工能在有水迹或高含水率8～12％基面上封底施工的特点。

3、所提供的高性能聚氨酯喷涂料引入了瑞氨基聚醚改性的聚脲喷涂技术，保障了我们所提供的高性能聚氨酯喷涂具有极佳的材料性能。

4、所提供的高性能聚氨酯喷涂料引入了酮亚胺改性技术能确保涂料在高含水率8～12％和高潮湿环境下施工，仍能提供极佳的材料性能和涂层与潮湿基面的良好附着。

本发明为应用在高潮湿混凝土基面的防水防护材料。主要应用在隧道、地下建筑工程的顶、侧壁的防水保护。本发明对推动隧道及地下建筑高含水率混凝土基面的防水保护新技术、新工艺的应用，具有建设性的意义，且具有价格低廉、施工速度快的特点，具有实际应用和推广价值。

[附图说明]

图1为本发明工艺流程图。

[具体实施方式]

以下结合附图及附图给出的实施例对本发明作进一步说明。本发明的制造技术对本专业的人来说是容易实施的。

参见图1，本发明的操作工序：

首先a)高含水率基面的处理

1)用打磨机对高潮湿混凝土基面进行平整性打磨，去除水泥浮层及渣浆；

2)用高压水枪对已打磨基面进行冲洗至干净；

3)将混凝土基面表面水迹扫干即可；

然后b)高潮湿基面的封底，构成内层聚氨酯树脂封底涂膜

1)材料：在施工现场将聚氨酯树脂涂料(含酮亚胺)和工业用水按重量比1∶0.8混合搅拌均匀；聚氨酯树脂封底涂料最优配方：

            A组份                      B组份

聚醚多元醇  300～400           水      400～590

MDI-50      50～80

PM-200      80～100

PAPI        10～30

稳定剂      0.2～0.5

交联剂      3～5

溶剂        10～20

消泡剂      0.1～0.3

酮亚胺      9～15(使用前加入待用)

工艺步骤为：

A组份：①将聚醚多元醇和MDI-50、PM-200、PAPI、溶剂进行聚合反应制成半预聚体。

②将半预聚体和稳定剂、交联剂、消泡剂等按比例投入配料釜内搅匀，静止放置6小时。

③使用前加入酮亚胺，搅匀待用。

B组份：工业用水

配制工艺：在施工现场将A组份和B组份按比例倒入配料缸内搅匀即可。2)施工：采用涂刷方法施工，第一道，一次性涂刷厚度50～100μm(干膜)；第二道，根据混凝土基面的吸收状况进行第二道局部补涂刷，涂刷厚度50～100μm(干膜)；第一道和第二道涂刷的间隔时间为2～6小时内；

最后c)喷涂高性能聚氨酯涂料，构成外层高性能聚氨酯涂层

高性能聚氨酯喷涂料配方：

C组份                     D组份

聚醚多元醇  50～80        E-100      15～25

MDI-50      40～60        6200#      5～15

MDI-100     5～10         D-2000     30～50

液化MDI     10～20        D-5000     5～10

反应降粘剂  5～12         N220       10～15

                          色浆       5～8

                          催化剂     0.15～0.25

                          酮亚胺     1～2

C组份制造工艺：

1)将聚醚多元醇和MDI-50、MDI-100按重量比称量后在聚合釜内进行预聚反应，制成预聚体。

2)在冷却后的预聚体中按重量比称量后分别加入液化MDI和反应降粘剂搅拌均匀后制成C料

D组份制造工艺：将D组配方中各种原料除酮亚胺后按重量比分别称量后倒入配制釜内搅匀即可，制成D料。酮亚胺原料按配比配好，在原料使用前加入搅匀即可。

使用工艺：在施工现场将C组份和D组份用专业喷涂设备进行施工。

喷涂高性能聚氨酯涂料的时间控制在聚氨酯树脂封底涂膜养护3～8小时内(25℃以上)。涂料喷涂完毕后对涂层进行检验、修补和验收。

喷涂高性能聚氨酯涂料采用双组份专用喷涂设备。

本发明开发了适用于高含水率基面的聚氨酯封底材料和高湿度环境条件下施工的高性能聚氨酯喷涂料，优化了高含水率基面条件下的施工工艺。相对于目前常用的喷涂聚脲弹性体防水材料，本发明未明显增加材料成本，又提高了涂层的施工质量，解决了目前隧道及地下建筑物高湿和高含水率条件下不宜进行防水施工的困扰，对隧道防水和地下建筑物防水采用高性能聚氨酯喷涂料技术，具有积极的推广效果。

Claims (5)

1、一种喷涂型聚氨酯防水材料，包括内层聚氨酯树脂封底涂膜和外层高性能聚氨酯涂层。其特征在于包括以下步骤：

a)聚氨酯树脂封底涂膜采用聚氨酯树脂涂料和工业用水按重量比1∶0.8配成双组份水乳化反应聚氨酯树脂底涂料，并对水乳化的双组份聚氨酯树脂底涂料增加酮亚胺类固化剂进行酮亚胺改性，使涂料达到遇水促进渗透，加快固化速度的目的，能在高潮湿基面上形成一层防水封底膜；

b)对喷涂聚氨酯涂料采用酮亚胺改性技术，利用酮亚胺系列原料遇水分解成胺，胺与聚氨酯反应，达到了高潮湿条件下施工具有良好附着力的特点，能有效改善在潮湿环境中的涂层施工质量；

c)对喷涂聚氨酯涂料采用端氨基聚醚合成聚氨酯技术，对喷涂聚氨酯涂料进行了改性，达到了高性能的特性。

2、根据权利要求1所述的一种喷涂型聚氨酯防水材料，其特征在于所述的步骤a)中对水乳化的双组份聚氨酯树脂底涂料增加酮亚胺类固化剂，其混合比例在所述的双组份聚氨酯树脂底涂料中为1.5～4％。

3、根据权利要求1所述的一种喷涂型聚氨酯防水材料，其特征在于所述的步骤a)能在含水量在8～12％的高潮湿基面中保持高性能的材料特性和良好附着力。

4、根据权利要求1所述的一种喷涂型聚氨酯防水材料，其特征在于所述的步骤b)中喷涂聚氨酯涂料中增加的聚脲和酮亚胺系列原料，其混合比例为聚脲∶聚氨酯＝92∶8，喷涂聚氨酯涂料中酮亚胺的添加比例0.6～1.5％。

5、根据权利要求1所述的一种喷涂型聚氨酯防水材料，其特征在于所述的步骤b)中高潮湿85～92％湿度的施工环境中保持高性能的材料特性和良好附着力。

Images