CN103923565A - 非固化聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

非固化聚氨酯防水涂料及其制备方法，属于聚氨酯防水涂料技术领域。它由以下重量百分含量的原料组成：预聚体13-20%，沥青30-65%，潜固化剂1.0-1.5%，相容剂3-15%，热塑性弹性体2-9%，粉性填料0-30%，所述的预聚体为聚醚和异氰酸酯的反应合成物。本发明的核心改进聚氨酯的材料配比和聚合工艺，克服了热熔沥青材料需要机器加热等问题，其施工方便、流动性很好，施工后材料可以自己增加粘度成弹塑体，成为一道优良的无内应力的防水层，又可和卷材有很好的粘接力，能够复合防水形成克服了基层开裂导致拉裂防水层，防止穿刺的防水层，其工艺简便，能快速施工，不需要养护，工效快，能成为今后建筑防水的发展方向。

Description

非固化聚氨酯防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于聚氨酯防水涂料技术领域，具体涉及一种非固化聚氨酯防水涂料及其制备方法。

背景技术

高分子防水涂料是防水优良材料，目前采用的高分子涂料都采用水乳化的乳液为基础的水乳性涂料，它采用冷施工技术，但它固含量低，一般不超过（60-70%），每遍涂刷厚度都要受到固化条件限制，不可能很厚，成膜需要多遍涂刷，潮湿条件下，乳液的水份无法挥发，导致不能固化，因此非常不方便。

改性沥青卷材如目前市场比较流行的SBS、APP卷材。它要火焰喷枪进行现场表面热熔，需明火，技术要求高，易使表面 改性沥青焦化。卷材宽度只有一米，铺设时搭接多，因基层形状要求，需要裁剪，更加大了搭接的量，容易造成接缝防水隐患。

高分子卷材与基层的粘贴采用氯丁系胶粘剂，其耐水性差，很容易因脱胶而造成防水失败，高分子卷材的粘结成为防水质量的软肋或薄弱环节。

聚氨酯防水涂料是优良的弹性体防水涂料,其固含量高,施工方便。但在弹性体防水层与基层的粘结方面，一直存在一个矛盾，其优点如防水层与基层粘结牢固，不会出现起鼓现象，也不易出现防水层下的窜水现象；缺点是防水层受基层变形的影响大，一旦基层开裂，防水层受到拉应力作用时，裂缝两侧的防水层几乎没有剥离区，拉应力无法向两侧传递而集中在开裂部位，很小的裂缝就可能造成防水层被拉裂，即使不被拉裂，裂缝部位的防水层也会由于长期处于高应力状态而加速老化，或者由于反复的拉伸产生疲劳破坏。因此就有了在可以预见的规则裂缝部位如板端缝等处采取空铺处理，或者防水层全部采用空铺、点粘或条铺的防水做法，即防水层与基层间只采用部分粘结的做法。但是由此又产生了另外一个问题，即一旦防水层在某个部位产生细小空洞或裂缝而漏水，在防水层下就会出现窜水现象，造成室内多处的渗漏，而且很难找到渗漏的源头，给修补工作带来很大的难度。

这些材料性能存在的问题和技术的不足，限制了防水工程质量的提高和完善，急需提出一个完整的方案来解决上述问题。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的一个目的是提供一种非固化聚氨酯防水涂料及其制备方法，它是通过单组份沥青潜固化聚氨酯涂膜在空气中自然成膜。

所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料组成：预聚体13-20%，沥青30-65%，潜固化剂1.0-1.5%，相容剂3-15%，热塑性弹性体2-9%，粉性填料0-30%，所述的预聚体为聚醚和异氰酸酯的反应合成物。

所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料组成：预聚体13-17%，沥青35-60%，潜固化剂1.0-1.3%，相容剂5-10%，热塑性弹性体2-7%，粉性填料10-30%。

所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料组成：预聚体13-15%，沥青45-55%，潜固化剂1.0-1.2%，相容剂5-8%，热塑性弹性体2-5%，粉性填料20-30%。

所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于聚醚包括聚醚二醇和聚醚三醇，以预聚体为总量计，聚醚二醇80-99%，异氰酸酯1-20%，聚醚三醇 余量。

所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的填料为滑石粉、活性碳酸钙、硅灰石粉、膨润土中的一种或者两种以上混合物。

所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的热塑性弹性体为丁二烯与苯乙烯共聚类热塑性弹性体（SBS）、聚烯烃类热塑性弹性体（TPO）、氯丁橡胶（CR）、丁苯橡胶（SBR）中一种或者两种混合物。SBS、TPO、CR、SBR分别为相应的简写，实施例中用该缩写代替相应的热塑性弹性体。

所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的相容剂为嵌段聚醚表面活性剂、脂肪酸聚氧乙烯酯、马来酸酐和甲基丙烯酸中一种或者两种以上混合物，嵌段聚醚表面活性剂为丙二醇嵌段聚醚或聚醚嵌段酰胺。

所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的潜固化剂为噁唑烷型固化剂或亚胺型潜固化剂，噁唑烷型固化剂为3-羟乙基-1,3-噁唑烷或2-异丙基-3-羟乙基-1,3-噁唑烷，亚胺型潜固化剂包括元醛亚胺、酮亚胺。

所述的非固化聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于包括以下的步骤：

1）按配比量，将热塑性弹性体加入到沥青中使其溶胀变软；

2）再在步骤1）得到的物料中加入相容剂，加热到180-210℃，搅拌60-120分钟，进胶体磨磨20-40分钟，得到改性沥青备用；

3）将聚醚按配方用量加入到反应釜中，启动搅拌，打开导热油阀，升温，在温度升到80℃时启动真空泵，分段控温脱水，脱水过程中取样测试含水率，含水率≤0.01% 后打开冷却阀，降温，按配方要求精确加入异氰酸酯、潜固化剂搅拌2小时，之后启动真空系统，在75-85℃下减压脱气；  

4）将步骤3）得到的改性沥青、填料加入步骤3）的反应釜中，搅拌2小时出料，得到非固化聚氨酯防水涂料。

所述的非固化聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于步骤3）中脱水分成三段，每段的温度、压力及脱水时间分别如下：

一段：80~100℃，-0.02~-0.03Mpa，30min； 

二段：90~110℃，-0.04~-0.05Mpa，30min；

三段：100~120℃，-0.06MPa以下，60-90min。 

通过采用上述技术，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明的非固化聚氨酯防水涂料采用预聚体法，先用聚醚二元醇、聚醚三元醇和异氰酸酯反应先合成低分子量的带有异氰酸酯端基的预聚体，再经过扩链剂的作用，得到硬段和软段交替的嵌段聚合物，它可赋予材料各种不同的物理性能；

2）本发明在粘接理论上有重大突破,增加涂料的粘接力使其大于内部的内聚力,使涂料受到应力后的断裂移动层在涂料内部,并有反复粘接的能力,使基面永远处于密闭状态,大大减少了漏水的几率；涂料与基面不发生剥离，防止了窜水现象，可以找到真正的漏水点。而且利用聚氨酯的预聚后可以扩链的性能,使施工时分子量较小且流动性很好,而涂刷后和水反应，后期分子量增大,处于粘度、粘接强度、蠕变延展性都比较好的状态；本发明的聚醚二醇能增长链长，而聚醚三醇能增长网状分子中间连接性，具有结网的作用，而本发明中在大量的聚醚二醇中只加入少量的聚醚三醇，能控制网的体积，不能太大；减少硬段扩大软段来减小内聚力，提高延伸率，使之成为具有粘滞蠕动性能的材料；

3）本发明通过采用限定的组份及含量，通过减少预聚体的含量比例和沥青互为主体，互为扭曲，使它既能不被沥青包裹而和扩链剂反应，扩大链长使材料成为弹塑态，又只作改性剂，不替代沥青成为主体。本发明的沥青中含有一定数量的热塑性弹性体，大大提高了对基层的浸润和吸附，再通过一定的填料可提高它的粘结力；

4）本发明为了解决聚氨酯预聚体和石油沥青的极性相差较大、相容性较差的问题，加入嵌段聚醚表面活性剂、脂肪酸聚氧乙烯酯、马来酸酐和甲基丙烯酸中一种或者两种以上混合物作为相容性，提高其相容性能；

5）本发明的核心改进聚氨酯的材料配比和聚合工艺，控制其直链和支链的配比，使其本体的内聚力较低，延伸较大；又控制改性沥青与预聚体的比例，使沥青在预聚体中不是完全的岛状体系，与预聚体互穿；经扩链剂作用后预聚体部分地扩链不能形成完全网状的弹性体；再通过潜固化剂优先与H₂O发生反应，生成胺或醇胺再与异氰酸酯基反应而固化，由于固化过程中没有CO₂气体生成，因此材料表面无针孔和气泡等缺陷，可以从根本上解决聚氨酯体系在交联固化时的发泡问题，改善了材料的性能，通过互相改性后既提高了涂料的流动性，常温扩链或交联形成粘度和强度加大，形成一个具有固体弹塑态的膜；

6）本发明克服了热熔沥青材料需要机器加热的问题，水乳性材料需要多遍涂刷又受天气的影响的诸多缺点，只要普通的刮涂就可以轻松的施工，并且流动性很好，施工速度大大加快，节省了工期；降低了施工成本。施工后材料可以自己增加粘度成弹塑体，成为一道优良的无内应力的防水层，又可和卷材有很好的粘接力，能够复合防水形成克服了基层开裂导致拉裂防水层，又能防止穿刺的防水层，其工艺简便，能快速施工，不需要养护，工效快。蠕变（非固化）材料和卷材复合使用，既是卷材的粘结层同时又是防水层，和卷材复合做成 “涂——卷”复合防水层，充分发挥材料各自的特点，解决了渗漏难题，这是一大创造。大大提高防水的效果又降低了造价。是新的《屋面工程技术规范》GB50345-2012推荐的建筑复合防水思想，体现了今后建筑防水的发展方向；

7）效益：生产实现沥青和聚氨酯的聚合，沥青并非只是简单的填充。配合上大大降低了聚氨酯材料的材料成本。克服了沥青温度敏感性大，温度高就流淌，低温即脆变的弊病；又克服了聚氨酯耐老化性差的问题。充分发挥各材料的优点。实现了复合的最大效益。

具体实施方式

实施例1

本发明可用非固化(蠕变)聚氨酯防水涂料的原料各组分配比如下：

聚氨酯预聚体18.4%（其中，以聚氨酯预聚体为总量计，聚醚二醇80%，异氰酸酯18%，聚醚三醇2%）

沥青        56%              马来酸酐          5%

3-羟乙基-1,3-噁唑烷     1.5%           丁苯橡胶（SBR）      5%

滑石粉      14.1%

上述的非固化聚氨酯防水涂料制备方法如下：

1）按投料量，将丁苯橡胶热塑性弹性体加入到沥青中使沥青溶胀变软；

2）将变软的沥青、马来酸酐加热到180℃，搅拌120分钟，进胶体磨磨40分钟，得到改性沥青，备用；

3）将聚醚二醇、聚醚三醇按配方用量加入到反应釜中，启动搅拌，打开导热油阀，升温，在温度升到80℃时启动真空泵，按下述条件，控制温度，真空度和脱水时间：a) 80~100℃，-0.02~-0.03Mpa，30min；b) 90~110℃，-0.04~-0.05Mpa，30min；c) 100~120℃，-0.06MPa以下的条件继续脱水，脱水途中不断取样测试含水率，直到含水率若≤0.01%停止脱水；脱水完打开冷却阀，降温，按配方要求精确加入异氰酸酯、3-羟乙基-1,3-噁唑烷搅拌2小时，之后启动真空系统，在80℃±5℃下减压脱气；  

4）将步骤2）得到的改性沥青和滑石粉加入釜中，搅拌2小时出料。

上述的非固化聚氨酯防水涂料的测试数据如下：

粘接性能：100%内聚破坏           耐热：80℃

低温柔性：-30℃         剪切状态下的蠕变性能0.3 N/mm。

该实施例中，填料用滑石粉、活性碳酸钙、硅灰石粉、膨润土中的一种或者两种以上混合物代替滑石粉；热塑性弹性体用苯乙烯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、氯丁橡胶、丁苯橡胶中一种或者两种混合物代替丁苯橡胶；相容剂用丙二醇嵌段聚醚、聚醚嵌段酰胺、脂肪酸聚氧乙烯酯、马来酸酐和甲基丙烯酸中一种或者两种以上混合物代替马来酸酐；潜固化剂用2-异丙基-3-羟乙基-1,3-噁唑烷代替3-羟乙基-1,3-噁唑烷或元醛亚胺、酮亚胺等亚胺型潜固化剂，均能取得同样的技术效果。

实施例2  非固化聚氨酯防水涂料的原料各组分配比如下：

聚氨酯预聚体15%（其中，以聚氨酯预聚体为总量计，聚醚二醇99%，异氰酸酯0.8%，聚醚三醇0.2%）

沥青  55%        脂肪酸聚氧乙烯酯        5%

2-异丙基-3-羟乙基-1,3-噁唑烷         1.3%

热塑性弹性体（SBS）    5%       硅灰石粉         18.7%

上述的非固化聚氨酯防水涂料制备方法如下

制备方法如实施例1，其中沥青和相容剂加热到210℃，搅拌60分钟，进胶体磨磨20分钟。

粘接性能：100%内聚破坏     耐热：75℃

低温柔性：-20℃            剪切状态下的蠕变性能0.5 N/mm

实施例3

非固化聚氨酯防水涂料的原料各组分配比如下：

聚氨酯预聚体13%（其中，以聚氨酯预聚体为总量计，聚醚二醇90%，异氰酸酯1%，聚醚三醇9%）

沥青     60%      甲基丙烯酸      7%

3-羟乙基-1,3-噁唑烷   1.3%     氯丁橡胶（CR）    6%

硅灰石粉         12.7%

制备方法如实施例1，其中沥青和相容剂加热到200℃，搅拌50分钟，进胶体磨磨30分钟。

物理性能：粘接性能：100%内聚破坏    耐热：85℃

低温柔性：-30℃  剪切状态下的蠕变性能0.7 N/mm。

实施例4  非固化聚氨酯防水涂料的原料各组分配比如下：

聚氨酯预聚体15%（其中，以聚氨酯预聚体为总量计，聚醚二醇99%，异氰酸酯0.8%，聚醚三醇0.2%）

沥青  58%        脂肪酸聚氧乙烯酯        3%

2-异丙基-3-羟乙基-1,3-噁唑烷         1.3%

热塑性弹性体（SBS）    3%       硅灰石粉         19.7%

上述的非固化聚氨酯防水涂料制备方法如实施例1，其中沥青和相容剂加热到190℃，搅拌45分钟，进胶体磨磨25分钟。

粘接性能：100%内聚破坏     耐热：75℃

低温柔性：-20℃            剪切状态下的蠕变性能0.5 N/mm。

实施例5 非固化聚氨酯防水涂料的原料各组分配比如下：

聚氨酯预聚体15%（其中，以聚氨酯预聚体为总量计，聚醚二醇99%，异氰酸酯0.8%，聚醚三醇0.2%）

沥青  55%        脂肪酸聚氧乙烯酯        5%

2-异丙基-3-羟乙基-1,3-噁唑烷         1.0%

热塑性弹性体（SBS）    5%       硅灰石粉         19%

制备方法如实施例1，其中沥青和相容剂加热到200℃，搅拌55分钟，进胶体磨磨28分钟。

物理性能：粘接性能：100%内聚破坏    耐热：88℃

低温柔性：-30℃  剪切状态下的蠕变性能0.6 N/mm。

实施例6

非固化聚氨酯防水涂料的原料各组分配比如下：

聚氨酯预聚体17%（其中，以聚氨酯预聚体为总量计，聚醚二醇85%，异氰酸酯14%，聚醚三醇1%）

沥青     45%      甲基丙烯酸      8%

3-羟乙基-1,3-噁唑烷   1.3%     氯丁橡胶（CR）    8%

硅灰石粉         20.7%

制备方法如实施例1，其中沥青和相容剂加热到200℃，搅拌50分钟，进胶体磨磨30分钟。

物理性能：粘接性能：100%内聚破坏    耐热：85℃

低温柔性：-30℃  剪切状态下的蠕变性能0.6N/mm。

实施例7

非固化聚氨酯防水涂料的原料各组分配比如下：

聚氨酯预聚体20%（其中，以聚氨酯预聚体为总量计，聚醚二醇86%，异氰酸酯12%，聚醚三醇2%）  沥青     55%      甲基丙烯酸      15%

3-羟乙基-1,3-噁唑烷   1.5%     氯丁橡胶（CR）    8.5%

制备方法如实施例1，其中沥青和相容剂加热到200℃，搅拌60分钟，进胶体磨磨25分钟。

物理性能：粘接性能：100%内聚破坏    耐热：85℃

低温柔性：-30℃  剪切状态下的蠕变性能0.65N/mm。

Claims (10)

1.非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料组成：预聚体13-20%，沥青30-65%，潜固化剂1.0-1.5%，相容剂3-15%，热塑性弹性体2-9%，粉性填料0-30%，所述的预聚体为聚醚和异氰酸酯的反应合成物。

2.根据权利求1所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料组成：预聚体13-17%，沥青35-60%，潜固化剂1.0-1.3%，相容剂5-10%，热塑性弹性体2-7%，粉性填料10-30%。

3.根据权利求1所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料组成：预聚体13-15%，沥青45-55%，潜固化剂1.0-1.2%，相容剂5-8%，热塑性弹性体2-5%，粉性填料20-30%。

4.根据权利求1所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于聚醚包括聚醚二醇和聚醚三醇，以预聚体为总量计，聚醚二醇80-99%，异氰酸酯1-20%，聚醚三醇 余量。

5.根据权利求1所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的填料为滑石粉、活性碳酸钙、硅灰石粉、膨润土中的一种或者两种以上混合物。

6.根据权利求1所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的热塑性弹性体为丁二烯与苯乙烯共聚类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、氯丁橡胶、丁苯橡胶中一种或者两种混合物。

7.根据权利求1所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的相容剂为嵌段聚醚表面活性剂、脂肪酸聚氧乙烯酯、马来酸酐和甲基丙烯酸中一种或者两种以上混合物，嵌段聚醚表面活性剂为丙二醇嵌段聚醚或聚醚嵌段酰胺。

8.根据权利求1所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的潜固化剂为噁唑烷型固化剂或亚胺型潜固化剂，噁唑烷型固化剂为3-羟乙基-1,3-噁唑烷或2-异丙基-3-羟乙基-1,3-噁唑烷，亚胺型潜固化剂包括元醛亚胺、酮亚胺。

9.一种如权利要求1所述的非固化聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于包括以下的步骤：

1）按配比量，将热塑性弹性体加入到沥青中使其溶胀变软；

2）再在步骤1）得到的物料中加入相容剂，加热到180-210℃，搅拌60-120分钟，进胶体磨磨20-40分钟，得到改性沥青备用；

3）将聚醚按配方用量加入到反应釜中，启动搅拌，打开导热油阀，升温，在温度升到80℃时启动真空泵，分段控温脱水，脱水过程中取样测试含水率，含水率≤0.01% 后打开冷却阀，降温，按配方要求精确加入异氰酸酯、潜固化剂搅拌2小时，之后启动真空系统，在75-85℃下减压脱气；  

4）将步骤2）得到的改性沥青、填料加入步骤3）的反应釜中，搅拌2小时出料，得到非固化聚氨酯防水涂料。

10.一种如权利要求9所述的非固化聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于步骤3）中脱水分成三段，每段的温度、压力及脱水时间分别如下：

一段：80~100℃，-0.02~-0.03Mpa，30min； 

二段：90~110℃，-0.04~-0.05Mpa，30min；

三段：100~120℃，-0.06MPa以下，60-90min。