CN103409055A - 铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁路道桥专用的高性能环保型聚氨酯防水涂料。该聚氨酯防水涂料是由A、B两个组分组成的双组分聚氨酯防水涂料，A组分包括液化二苯基甲烷二异氰酸酯、聚醚二元醇、聚醚三元醇等，B组分包括固化剂、改性填料、颜料、液体填料、复合助剂等。本发明采用液化二苯基甲烷二异氰酸酯、液体固化剂等新型原料，避免了有害物质与潜在致癌物质的引入，使得聚氨酯防水涂料的生产与使用更加安全环保；由于改性填料的引入，本发明制备的聚氨酯防水涂料表干、实干时间短，拉伸强度、断裂伸长率等综合性能优异，完全符合《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》中的要求。

Description

铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及的是一种聚氨酯防水涂料，具体是一种客运专线铁路道桥专用的高性能环保型聚氨酯防水涂料。

背景技术

    聚氨酯防水涂料是一种新型高分子防水涂料，因其优异的物理、化学性能现已广泛应用于防水工程中。据中国建筑防水材料工业协会的调查，聚氨酯防水涂料在防水工程中的应用比例为17.62%。然而，普通聚氨酯防水涂料的性能指标难以满足一些特殊领域的应用需求。例如铁路桥梁混凝土桥面的防水，不同于普通建筑物的屋面与地面防水，也不同于一般隧道的防水，铁路混凝土桥梁桥面防水需要考虑的使用过程中的重载车辆的运营，在桥梁使用过程中，列车运行时产生的较大幅度的运力振动影响着材料的抗疲劳性能和耐老化、耐化学侵蚀性能。因此，铁路桥梁混凝土桥面防水对防水材料提出了更高的要求，希望材料具有：强度高、断裂伸长率大、产品的抗疲劳性能好、粘结性强度高、耐温变性能、耐老化和耐腐蚀性能优异等特点。

    2007年4月铁道部对《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》进行了修订，聚氨酯防水涂料的性能指标在GB/T19250-2003的基础上进一步大幅度提高。例如国标中规定II型聚氨酯涂料的拉伸强度要大于2.45 MPa(I型大于1.9)，断裂伸长率高于450%，而《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件（修订版）》中规定拉伸强度要大于6.0MPa，断裂伸长率也要高于450%。在不透水性上，《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件（修订版）》中规定的标准条件为0.4 MPa，2 h，比GB/T19250-2003中的0.3 MPa，0.5 h更为严格。此外,《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件（修订版）》还提出了几项国标中没有涉及的指标，例如在聚氨酯防水涂料的耐碱性、与混凝土粘结强度以及保护层混凝土与固化聚氨酯防水涂料粘结强度等，这些都是符合客运专线混凝土桥梁桥面建设需求的指标。

    专利CN 101602915环保高性能互穿网络结构的聚氨酯防水涂料及其制备方法，它是由A、B 两种组份，采用KT-PUT110高性能聚氨酯防水涂料的互穿网络技术生产工艺合成。该防水涂料自身具有良好的弹性、抗老化、高强度，无游离甲苯二异氰酸酯和任何溶剂，无污染。该涂料适用于200公里以上铁路客运专线桥梁防水，城市轨道交通桥梁桥面防水等，也可用于其它领域的高标准工程，特别是形状复杂的异型部位防水。施工方法简单便捷。

    专利CN 101418184一种双组份聚氨酯防水涂料及其制备方法，该涂料由重量份的组分A 和B 组成。组分A 由60-70 份甲苯二异氰酸酯MDI、7-10 份聚醚N-330、16.8-30.9 份聚醚N-220、2-3份端氨基聚醚树脂和0.1-0.2 份稳定剂酒石酸组成。组分B 由20-30 份聚醚N-330、0.5-1 份抗氧化剂、3-5 份着色颜料、4-8 份硫化剂MOCA、10-20 份减四油、8-20 份氯化石蜡、4-8 份增塑剂DOP 和15-20 份绢云母粉组成。该发明的双组份聚氨酯防水涂料具有高固含量、高强度、高断裂伸长率的优点，特别适用于高速铁路、公路、客运专线以及客货共线的混凝土桥梁桥面作防水层。

    目前国内市售的铁路桥梁用聚氨醋防水涂料在某些性能上能达到《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件（修订版）》的要求，但原料毒性大、固含量偏低、有机挥发物较多的问题。这会对环境带来很大的污染，严重危害人体健康。此外现有高性能聚氨酯防水涂料采用的固化剂多为MOCA，MOCA是疑似致癌物质，会对人体健康带来很大的危害。

发明内容

    针对上述的问题，本发明的目的是提供一种更环保、性能更好，并且制备更简单的铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料，通过采用低毒原料MDI-50以及液体固化剂和液体填料的引入，制成了铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料，解决了现有聚氨酯防水涂料普遍存在着原料毒性大、固含量偏低、部分性能难以满足需求等弊端。

该铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料由A 组分和B 组分按一定比例混合制备而成，其中:

所述的A 组分包含重量比为40-80%的聚醚多元醇，10-40%的液化二苯基甲烷二异氰酸酯；

所述的B 组分包括重量比为40-80%的液体填料，1%-20%的改性填料，10%-40%的液态固化剂，1%-10%的颜料，1%-10%的溶剂；

所述的液化二苯基甲烷二异氰酸酯为MDI-50，其为2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯与4，4'- 二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物。

所述的聚醚多元醇为聚醚TMN3050与聚醚TDB2000的混合物。

MDI 是继TDI 后发展起来的一种及其重要的异氰酸酯，其分子量比TDI 大，产品挥发性小，对人体毒性相对小，有利于工业安全防护和操作人员的身体健康。本发明采用的MDI-50是一种新型的液化MDI，相比于固态的纯MDI，液态的MDI-50使用时不需要加热融化，具有操作简单、自聚反应较少等优点。和工业上常用的改性液化MDI相比，MDI-50成分简单明确，更易于对所制备的聚氨酯防水涂料的分子结构进行控制。

所述的液体填料为聚醚YD330N或蓖麻油或两者的混合物。改性填料为有机蒙脱土、二氧化硅粉中的一种或多种的混合物。液态固化剂为二甲硫基甲苯二胺或二甲硫基氯苯二胺或两者的混合物。颜料为白炭黑、钛白粉、二氧化锌中的一种或多种的混合物。溶剂为二甲苯或乙酸乙酯或丙酮或其中几种的混合物。

液体填料的引入有益于聚氨酯防水涂料的固化成膜，所采用的浅色的聚醚多元醇及蓖麻油取代了常用的石油树脂、沥青等黑色物质，更加环保无害。改性填料除了与聚氨酯基体发生化学交联以外，有机蒙脱土的片层结构与二氧化硅的填充作用共同增强了聚氨酯防水涂料的力学性能、防水、阻燃性能。少量的颜料填充、增白效果显著。

本发明采用液态的固化剂二甲硫基甲苯二胺或二甲硫基氯苯二胺或两者混合物，常温下呈液态，易于加工、储存，且未见致癌性报道，是比MOCA更环保的固化剂。

本发明还提供了一种制备铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料的方法，其通过分别生产A 组分和B 组分后， A 组分和B 组分按1-2:1的质量比混合反应制备得到铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料，其中：

所述的A 组分生产工艺如下：将聚醚多元醇加入到反应釜中，边搅拌边加热升温至105±5℃，在-0.08~-0.1Mpa下脱水1-2h；然后降温至60-70℃。加入计量的液化二苯基甲烷二异氰酸酯搅拌均匀，在60-70℃保温0.5-1h，然后升温至70-80℃，继续反应2-3h，至NCO% 值达到理论值，降温出料并密封保存，即得铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料A组分。

所述的B 组分生产工艺如下：在反应釜中加入液体填料、固化剂、改性填料、颜料及溶剂，升温至105±5℃，在-0.08~-0.1MPa下脱水1-2h；然后降温到65℃以下，最后使用胶体研磨机研磨一遍后包装保存，即可得到铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料B组分。

本发明的有益效果：

本发明采用液化二苯基甲烷二异氰酸酯、液体固化剂等新型原料，避免了有害物质与潜在致癌物质的引入，使得聚氨酯防水涂料的生产与使用更加安全环保；由于改性填料的引入，本发明制备的聚氨酯防水涂料表干、实干时间短，拉伸强度、断裂伸长率等综合性能优异，完全符合《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》中的要求。

具体实施方式

实施例1

A 组分制备：将25份聚醚TMN3050（羟值56 KOHmg/g）和45份聚醚TDB2000（羟值56 KOHmg/g）加入到反应釜中，边搅拌边加热升温至105℃，在-0.095MPa下脱水1h；然后降温至62℃。加入30份MDI-50并搅拌均匀，在62℃保温0.5h，然后升温至84℃，继续反应2h，至NCO% 值达到理论值，降温出料并密封保存，即得铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料A组分。

B 组分制备：在反应釜中加入45份YD330N、35份二甲硫基甲苯二胺、5份1000目二氧化硅粉、5份有机蒙脱土、5份钛白粉、5份二甲苯，升温至105℃，在-0.095Mpa下脱水2h；然后降温到65℃以下，最后使用胶体研磨机研磨-遍后包装保存。即可得到铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料B组分。

将所得的A 组分和B 组分按2:1的质量比混合反应制备得到铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料。

实施例2

A 组分制备：将40份聚醚TMN3050（羟值56 KOHmg/g）和20份聚醚TDB2000（羟值56 KOHmg/g）加入到反应釜中，边搅拌边加热升温至105℃，在-0.095Mpa下脱水1h；然后降温至62℃。加入40份MDI-50并搅拌均匀，在62℃保温0.5h，然后升温至84℃，继续反应2h，至NCO% 值达到理论值，降温出料并密封保存，即得铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料A组分。

B 组分制备：在反应釜中加入70份YD330N、15份二甲硫基氯苯二胺、3份1000目二氧化硅粉、5份有机蒙脱土、2份钛白粉、5份二甲苯，升温至105℃，在-0.095Mpa下脱水2h；然后降温到65℃以下，最后使用胶体研磨机研磨-遍后包装保存。即可得到铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料B组分。

将所得的A 组分和B 组分按1:1的质量比混合反应制备得到铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料。

Claims (7)

1.一种铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料，由A、B两个组分按一定比例混合制备而成，其特征在于：

所述的A 组分包含重量比为40-80%的聚醚多元醇，10-40%的液化二苯基甲烷二异氰酸酯；

所述的B 组分包括重量比为40-80%的液体填料，1-20%的改性填料，10-40%的液态固化剂，1-10%的颜料，1-10%的溶剂；

所述的液化液化二苯基甲烷二异氰酸酯为MDI-50，其为2，4-二苯基甲烷二异氰酸酯与4，4'- 二苯基甲烷二异氰酸酯的混合物；所述的聚醚多元醇为聚醚TMN3050与聚醚TDB2000的混合物。

2.根据权利要求1 所述的铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述的液体填料为聚醚YD330N或蓖麻油或两者的混合物。

3.根据权利要求l 所述的铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述的改性填料为有机蒙脱土、二氧化硅粉中的一种或多种的混合物。

4.根据权利要求1 所述的铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述的液态固化剂为二甲硫基甲苯二胺或二甲硫基氯苯二胺或两者的混合物。

5.根据权利要求1 所述的铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述的颜料为白炭黑、钛白粉、二氧化锌中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1 所述的铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述的溶剂为二甲苯。

7.一种如权利要求1所述的铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）A组分的制备：

将聚醚多元醇加入到反应釜中，边搅拌边加热升温至105±5℃，在-0.08~-0.1Mpa下脱水1-2h；然后降温至60-70℃；加入计量的液化二苯基甲烷二异氰酸酯搅拌均匀，在60-70℃保温0.5-1h，然后升温至70-80℃，继续反应2-3h，至NCO% 值达到理论值，降温出料并密封保存，即得铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料A组分；

（2）B组分的制备：

在反应釜中加入液体填料、固化剂、改性填料、颜料及溶剂，升温至105±5℃，在-0.08~-0.1MPa下脱水1-2h；然后降温到65℃以下，最后使用胶体研磨机研磨一遍后包装保存，即可得到铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料B组分；

（3）防水涂料的制备：

    将上述所得的A 组分和B 组分按1-2:1的质量比混合反应制备得到铁路道桥专用高性能环保型聚氨酯防水涂料。