CN101818019A - 喷涂聚脲高性能防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种喷涂聚脲高性能防水涂料，其特征在于：该防水涂料包括A、B组份，其中A组份是由多异氰酸酯与聚醚多元醇反应形成的半预聚物和稀释剂组成，其中质量份数计含有30～50份聚醚多元醇，70～35份多异氰酸酯，0～15份稀释剂；B组份是由端氨基聚醚、胺类扩链剂和填料组成，其中端氨基聚醚占50～70份，胺类扩链剂占20～40份，填料占5～10份；其中，A组份与B组份按1∶1的体积比使用。本发明与通常所制备的喷涂聚脲防水涂料相比，具有更高的拉伸强度、断裂延伸率和撕裂强度等物理性能，不但适用于一般建筑工程、基础设施等防水工程，而且特别适用于大型基础设施建设特别是如高速铁路、地铁、隧道、水利工程等高难度防水工程。

Description

喷涂聚脲高性能防水涂料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种喷涂聚脲高性能防水涂料及其制备方法，可适用于建筑工程、基础设施等防水工程，特别是适用于如高速铁路、地铁、隧道、水利工程等高难度防水工程。

背景技术：

随着我国经济建设的发展，大型基础设施建设特别是如高速铁路、地铁、隧道、水利工程等高难度防水工程中，迫切需要一种先进的防水材料。这种防水涂料应克服如沥青卷材、单/双组份聚氨酯防水涂料和丙烯酸酯类乳液防水涂料等传统防水材料不耐老化、不可外露，强度不高，不耐穿刺，对施工环境要求高，固化慢，工作效率低等缺点。

中国专利CN 1817989A公开了一种喷涂聚脲高强弹性防水涂料及其施工方法，其中A组份由液化二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和/或MDI与聚醚多元醇合成的半预聚物，B组份是由端氨基聚醚、胺类扩链剂、各种填料和助剂组合，其拉伸强度为13MPa，断裂伸长率为400％，撕裂强度为49kN/m，在-35℃下低温弯折无裂纹，0.3MPa×30min不透水。

中国专利CN 101037587A公开了一种聚脲弹性体建筑工程防水材料，其中A组份由异氰酸酯组成，B组份是由氨基封端环氧烷烃化合物与二乙基甲苯二胺等组成，其拉伸强度为10MPa，断裂伸长率为350％，撕裂强度为30kN/m，0.3MPa×30min不透水。

从公开的技术内容看，还没有可同时具备高强度、高延伸和高撕裂性能的喷涂聚脲防水涂料，可以应用于大型基础设施建设特别是如高速铁路、地铁、隧道、水利工程等高难度防水工程中。

发明内容：

本发明的目的是提供一种同时具备高强度、高延伸和高撕裂性能，可适用于建筑工程、基础设施等防水工程，特别是适用于如高速铁路、地铁、隧道、水利工程等高难度防水工程，100％固含量的喷涂聚脲高性能防水涂料。

本发明提供一种喷涂聚脲高性能防水涂料，其特征在于：该防水涂料包括A、B组份，其中A组份是由多异氰酸酯与聚醚多元醇反应形成的半预聚物和稀释剂组成，其中质量份数计含有30～50份聚醚多元醇，70～35份多异氰酸酯，0～15份稀释剂；B组份是由端氨基聚醚、胺类扩链剂和填料组成，其中端氨基聚醚占50～70份，胺类扩链剂占20～40份，填料占5～10份；其中，A组份与B组份按1∶1的体积比使用。

其中所述多异氰酸酯的官能度为2～2.2。

所述的多异氰酸酯选自2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯质量分数为30～60％的二苯基甲烷二异氰酸酯和碳化二亚胺-脲酮亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯或它们的混合物。

所述的聚醚多元醇选自1000～6000分子量的聚醚二元醇、聚醚三元醇或它们的混合物。优选分子量在2000～6000的低不饱和度聚醚二元醇。

所述的稀释剂选自碳酸丙烯酯(PC)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)或邻苯二甲酸二丁酯(DBP)，优选为碳酸丙烯酯。

所述的端氨基聚醚为伯仲氨基封端的聚环氧烷烃化合物，优选Huntsman公司生产的JEFFAMIN^@D-400，JEFFAMIN^@D-2000和JEFFAMIN^@T-5000或它们的混合物。

所述的胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺(DETDA)、4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷(WanaLink 6200)、二甲巯基甲苯二胺(DMTDA)、N，N-二烷基苯二胺(UNILINK^@4100)、3，3-二氯-4，4-二氨基二苯甲烷(MOCA)以及Huntsman公司的Jefflink^TM555、Jefflink^TM754和Jefflink^TM7027脂肪胺类扩链剂，优选其中的一种或者两种或两种以上的混合物。

所述的填料选自钛白粉、轻质碳酸钙和湿法绢云母，优选为钛白粉。

喷涂聚脲高性能防水涂料组分中进一步含有0.3～2％抗氧化剂和/或紫外吸收剂，如使用瑞士Ciba公司的Irganox 1010、Irganox 1076、Tinuvin B97、Tinuvin 328和Tinuvin 765等。

其中B进一步含有必要的涂料助剂，如流平剂、防分色剂、消泡剂和防沉剂等，其所用种类和用量应是适宜的，正如涂料开发技术人员所知道的。

其中B组份中进一步含有色浆以调成不同颜色，所述色浆用量为B组份总质量的0.5～2％。

本发明还提供所述的防水涂料的制备方法，其中，

所述A组份由下述方法制得制：将多异氰酸酯加入到反应釜中，充入氮气保护，匀速搅拌并加热至75～85℃，向釜中滴加在100～130℃，真空-0.09～-0.1MPa条件下脱水2小时的聚醚多元醇，滴加时间1～3小时，滴加完毕后在80～90℃温度范围继续反应2小时，然后加入稀释剂搅拌30min，冷却出料，即得A组份；

所述B组份由下述方法制得：将填料、助剂以及端氨基聚醚在三辊研磨机上研磨，细度达到≤50μm后，将研磨料投入拉缸中，加入剩余的端氨基聚醚、胺类扩链剂和色浆，混合搅拌均匀后，用100目筛网过滤出料，即得B组份；

A、B组分混合得防水涂料。

本发明喷涂聚脲高性能防水涂料的施工方法是：将A、B两个组份在1∶1固定体积比的高温高压撞击式喷涂设备中进行计量、加压和升温后，通过喷枪喷涂到底材上，固化得喷涂聚脲高性能防水涂料。A、B物料的温度应为20～30℃，喷涂设备使用美国Graco公司的H-XP3或H-20/35主机和GX-7-DI或GX-8喷枪，设定主机压力为1900～2800psi，温度为60～75℃，在喷枪混合室内两组份的喷涂压力差应低于500psi。

本发明得到的喷涂聚脲高性能防水涂料具有无毒环保、固化速度快、高强度、高延伸、高撕裂、耐老化、耐化学腐蚀、耐磨、耐穿刺、抗冲击、施工环境适应性高和施工效率高等特性。此外与公开的技术内容相比，由于配方中采用高2，4-MDI质量分数的MDI、低不饱和度聚醚多元醇和使用具有内增塑效果的4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷，可使所制备的喷涂聚脲高性能防水涂料具有更高的拉伸强度、断裂延伸率和撕裂强度等物理性能，不但适用于一般建筑工程、基础设施等防水工程，而且特别适用于大型基础设施建设特别是如高速铁路、地铁、隧道、水利工程等高难度防水工程。

本发明得到的喷涂聚脲高性能防水涂料由于其优异的物理性能、优良的工艺性和环保性，还可应用于防腐、耐磨、材料保护以及地坪等领域。本发明提供的喷涂聚脲高性能防水涂料是由含异氰酸酯的A组份和含胺类化合物的B组份构成，采用喷涂施工工艺使两组份混合，反应生成的一种弹性体防水涂料。该防水涂料具有无毒环保、固化速度快、高强度、高延伸、高撕裂、耐老化、耐化学腐蚀、耐磨、耐穿刺、抗冲击、施工环境适应性高和施工效率高等特性，特别适用于大型基础设施建设的防水需求。

具体实施方式：

以下给出几个典型实施例，但本发明并不仅仅局限在以下实例中。

实施例1：

将50份MI加入到反应釜中，冲入氮气保护，匀速搅拌，加热至75～85℃后，向釜中滴加45份已在100～130℃，真空减压脱水2小时的低不饱和度聚醚二元醇(分子量为2000，不饱和度为0.007mol/Kg)，滴加时间2小时。滴加完毕后在80～90℃温度范围内继续反应2小时，然后加入5份碳酸丙烯酯(PC)搅拌30min，冷却出料，由此制得含NCO％为14.5％的A组份。

将5份钛白粉、0.5份助剂以及15.5份JEFFAMIN^@T-5000在三辊研磨机上研磨，细度达到≤50μm后，将研磨料投入拉缸中，加入剩余的48份JEFFAMIN^@T-5000、22份Ethacure^@100、8份WanaLink6200和1份色浆，高速混合搅拌均匀后，用100目筛网过滤出料，由此制得B组份。

A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机和GX-7-DI喷枪，在加热温度65～75℃，主机压力为2000～2500psi的条件下，按体积比1∶1喷涂形成约1.5mm厚的聚脲防水涂膜。涂膜性能如表1。

实施例1的喷涂聚脲防水涂膜的主要物理性能  表1

项目	指标	项目	指标
				凝胶时间，秒	7	撕裂强度，N/mm	73
表干时间，秒	20	低温弯折性，℃	-40
				拉伸强度，MPa	21.5	不透水性，0.4MPa×2h	不透水
断裂伸长率，％	475	粘结强度，MPa	2.8

实施例2：

将48份MI加入到反应釜中，冲入氮气保护，匀速搅拌，加热至75～85℃后，向釜中滴加45份已在100～130℃，真空减压脱水2小时的低不饱和度聚醚二元醇(分子量为4000，不饱和度为0.007mol/Kg)，滴加时间2小时。滴加完毕后在80～90℃温度范围内继续反应2小时，然后加入7份碳酸丙烯酯(PC)搅拌30min，冷却出料，由此制得含NCO％为15.3％的A组份。

将5份钛白粉、0.5份助剂以及15.5份JEFFAMIN^@T-5000在三辊研磨机上研磨，细度达到≤50μm后，将研磨料投入拉缸中，加入剩余的46份JEFFAMIN^@T-5000、22份Ethacure^@100、10份WanaLink 6200和1份色浆，高速混合搅拌均匀后，用100目筛网过滤出料，由此制得B组份。

A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机和GX-7-DI喷枪，在加热温度65～75℃，主机压力为2000～2500psi的条件下，按体积比1∶1喷涂形成约1.5mm厚的聚脲防水涂膜。涂膜性能如表2。

实施例2的喷涂聚脲防水涂膜的主要物理性能  表2

项目	指标	项目	指标
				凝胶时间，秒	6	撕裂强度，N/mm	78
表干时间，秒	17	低温弯折性，℃	-40
				拉伸强度，MPa	23	不透水性，0.4MPa×2h	不透水
断裂伸长率，％	460	粘结强度，MPa	2.5

实施例3：

将51份MI加入到反应釜中，冲入氮气保护，匀速搅拌，加热至75～85℃后，向釜中滴加43份已在100～130℃，真空减压脱水2小时的低不饱和度聚醚二元醇(分子量为2000，不饱和度为0.007mol/Kg)，滴加时间2小时。滴加完毕后在80～90℃温度范围内继续反应2小时，然后加入6份碳酸丙烯酯(PC)搅拌30min，冷却出料，由此制得含NCO％为15.5％的A组份。

将7份钛白粉、0.5份助剂以及15.5份JEFFAMIN^@D-2000在三辊研磨机上研磨，细度达到≤50μm后，将研磨料投入拉缸中，加入36份JEFFAMIN^@D-2000、10份JEFFAMIN^@T-5000、20份Ethacure^@100、10份Wana Link 6200和1份色浆，高速混合搅拌均匀后，用100目筛网过滤出料，由此制得B组份。

A、B组分通过美国Graco公司的H-XP3主机和GX-7-DI喷枪，在加热温度65～75℃，主机压力为2000～2500psi的条件下，按体积比1∶1喷涂形成约1.5mm厚的聚脲防水涂膜。涂膜性能如表3。

实施例3的喷涂聚脲防水涂膜的主要物理性能  表3

项目	指标	项目	指标
				凝胶时间，秒	5	撕裂强度，N/mm	70
表干时间，秒	15	低温弯折性，℃	-40

项目	指标	项目	指标
				拉伸强度，MPa	18.5	不透水性，0.4MPa×2h	不透水
断裂伸长率，％	510	粘结强度，MPa	2.8

注解：

MI：为2，4-MDI和4，4-MDI的混合物，其中2，4-MDI的质量分数约为50％，德国BASF公司。

JEFFAMIN^@T-5000：一种相对分子量为5000的伯胺封端的聚氧化丙烯三胺，美国Huntsman公司。

JEFFAMIN^@D-2000：一种相对分子量为2000的伯胺封端的聚氧化丙烯二胺，美国Huntsman公司。

Ethacure^@100：二乙基甲苯二胺，美国Albemarle公司。

WanaLink 6200：4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷，烟台万华聚氨酯股份有限公司。

Claims (10)

1.一种喷涂聚脲高性能防水涂料，其特征在于：该防水涂料包括A、B组份，其中A组份是由多异氰酸酯与聚醚多元醇反应形成的半预聚物和稀释剂组成，其中质量份数计含有30～50份聚醚多元醇，70～35份多异氰酸酯，0～15份稀释剂；B组份是由端氨基聚醚、胺类扩链剂和填料组成，其中端氨基聚醚占50～70份，胺类扩链剂占20～40份，填料占5～10份；其中，A组份与B组份按1∶1的体积比使用。

2.如权利要求1所述的防水涂料，其中所述多异氰酸酯的官能度为2～2.2。

3.根据权利要求1所述的防水涂料，其特征是：所述的多异氰酸酯选自2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯质量分数为30～60％的二苯基甲烷二异氰酸酯和碳化二亚胺-脲酮亚胺改性二苯基甲烷二异氰酸酯或它们的混合物。

4.根据权利要求1所述的防水涂料，其特征是：所述的聚醚多元醇选自1000～6000分子量的聚醚二元醇、聚醚三元醇或它们的混合物。

5.根据权利要求1所述的防水涂料，其特征是：所述的稀释剂选自碳酸丙烯酯、邻苯二甲酸二辛酯或邻苯二甲酸二丁酯。

6.根据权利要求1所述的防水涂料，其特征是：所述的端氨基聚醚为伯仲氨基封端的聚环氧烷烃化合物。

7.根据权利要求1所述的防水涂料，其特征是：所述的胺类扩链剂选自二乙基甲苯二胺、4，4-双仲丁氨基二苯基甲烷、二甲巯基甲苯二胺、N，N-二烷基苯二胺、3，3-二氯-4，4-二氨基二苯甲烷以及Jefflink^TM555、Jefflink^TM754和Jefflink^TM7027脂肪胺类扩链剂。

8.根据权利要求1所述的防水涂料，其特征是：所述的填料选自钛白粉、轻质碳酸钙和湿法绢云母。

9.根据权利要求1的一种喷涂聚脲高性能防水涂料，其特征是：B组分进一步含有流平剂、防分色剂、消泡剂、色浆和/或防沉剂，以及占B组分质量0.3～2％的抗氧化剂和/或紫外吸收剂。

10.一种如权利要求1所述的防水涂料的制备方法，其中所述A组份由下述方法制得：将多异氰酸酯加入到反应釜中，充入氮气保护，匀速搅拌并加热至75～85℃，向釜中滴加在100～130℃，真空-0.09～-0.1MPa条件下脱水2小时的聚醚多元醇，滴加时间1～3小时，滴加完毕后在80～90℃温度范围继续反应2小时，然后加入稀释剂搅拌30min，冷却出料，即得A组份；

所述B组份由下述方法制得：将填料、助剂以及端氨基聚醚在三辊研磨机上研磨，细度达到≤50μm后，将研磨料投入拉缸中，加入剩余的端氨基聚醚、胺类扩链剂和色浆，混合搅拌均匀后，用100目筛网过滤出料，即得B组份；

A、B组分混合得防水涂料。