CN104194603B - 聚碳酸酯型聚氨酯防水涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种聚氨基甲酸酯防水涂料及其制备方法，所公开的聚氨基甲酸酯防水涂料由如下组分组成：聚碳酸酯二醇15‑25％、聚醚多元醇0‑15％、二异氰酸酯5‑12％、溶剂10‑20％、催化剂0.01‑0.1％、扩链剂0.1‑1.0％、增塑剂0‑10％、消泡剂0.1‑0.5％、催化剂0.1‑1.0％、紫外光吸收剂0.1‑0.5％、偶联剂0.3‑2.0％、轻质碳酸钙35‑45％。本发明公开的聚氨酯防水涂料，使用前简单搅拌便可涂刷在混凝土基材上，表干后起到防水效果，具有耐水、粘度低、强度高、粘接力强、耐老化、对水混基材润湿性良好、环保等优点，广泛应用于水泥或者混凝土为基材防水和粘接。
Description
技术领域
本发明涉及一种高强度的聚氨酯防水涂料及其制备方法，属于化学材料领域。
背景技术
目前，用于混凝土表的防水涂料是在混凝土初步固化后涂于混凝土表面，具有对混凝土表面进行皮肤式防水、防腐、密封等作用。市场上用于混凝土防水的聚氨酯防水涂料有几种类型：乳化沥青类涂料、丙烯酸类涂料、聚合物水泥类涂料、喷涂聚脲防水涂料、国标聚氨酯防水涂料。
乳化沥青类涂料、丙烯酸类涂料和聚合物水泥类涂料三者最大的特点是价格低，但是内聚强度低，断裂伸长率低，尤其是后两者在长时间耐水的环境中容易在水中溶胀，导致防水失效。所以这三者不适用于重度防水，如养鱼池等长期与水接触的防水环境。
喷涂聚脲防水涂料最大的特点是力学性能优异，防水效果好，适合重度防水，但缺点是价格高，而且使用时必须使用大型喷涂设备，不适用于面积较小，位置较高等重防水。
国标聚氨酯防水涂料是性价比较高的防水涂料，适合中重度防水，但是其适用性不强，聚醚组成中含有大量的醚键，醚键最大的特点是耐水，但强度低，由于醚键与混凝土不易形成氢键，导致国标聚氨酯防水涂料与混凝土粘接强度低，通过只有0.5-1.5Mpa。在应力的反复作用下容易失效。
为解决国标聚氨酯防水涂料强度低和粘接力不高的情况，申请人在早期曾公开了专利(公开)号为CN101100582、名称为一种双组份高强聚氨酯防水涂料的技术方案，是一种双组份高强防水涂料，主要成份为聚醚多元醇，主要用高铁重度防水等方向，使用起来较为麻烦，对于施工工人有一定的要求。
本发明使用聚碳醚酯醇为主要反应物，为防水涂料中树脂提供大量的羰基，以氢键的方式提高强度和粘接力。
本发明与上述之发明主要不同有二点，第一，本发明为单组份，而非上述发明的双组份，有使用方便，便于施工的作用；第二，本发明使用聚碳酸酯醇类为主要原料，与上述发明使用的原料不同，即形成高强度的机理不同。
发明内容
针对已有技术的缺陷，本发明公开了一种聚碳酸酯型聚氨酯防水涂料，是一种单组份高强度聚氨酯防水涂料，以聚碳酸酯多元醇为主要多元醇反应物，与二异氰酸酯反应形成高分子聚合物，与申请人早期的纯聚醚型防水涂料最大的不同在于聚碳酸酯中的羰基(碳氧双键)能与混凝土、氨基甲酸酯、脲键等氢给予体形成氢键，增加内聚强度和与混凝土的粘接强度。同时，聚碳酸酯型防水涂料中的碳酸酯键不水解，耐水和防水效果非常优异。本发明将采用聚碳酸酯二醇为主要原料，实现了高粘接强度和优异的耐水性两种的结合。
具体地说，本发明是通过如下技术方案实现的：
聚碳酸酯型聚氨酯防水涂料，由如下组分组成：聚碳酸酯二醇15-25％、聚醚多元醇0-15％、二异氰酸酯5-12％、溶剂10-20％、催化剂0.01-0.1％、扩链剂0.1-1.0％、增塑剂0-10％、消泡剂0.1-0.5％、紫外光吸收剂0.1-0.5％、偶联剂0.3-2.0％、碳酸钙35-45％。
在上述表述中，使用了左端点为0的表达方式，所表述的含义是这些成分可根据需要加入，也可以不加入。
其中，所用的聚碳酸酯多元醇的分子量为500-5000，官能度在2-3之间。
为了保证聚碳酸酯多元醇与二异氰酸酯的充分结合，并保证聚碳酸酯多元醇中的羰基与混凝土的粘结强度，聚碳酸酯多元醇与二异氰酸酯的R值(NCO/OH)在2-3之间，优选为2-2.5之间。
其中，所述二异氰酸酯为芳香族异氰酸酯，包括对苯二甲基二异氰酸酯(PPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、奈二异氰酸酯(NDI)中的一种或多种的混合物；或者二异氰酸酯为脂肪族异氰酸酯，包括六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、三苯基甲烷三异氰酸酯(TTI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)中的一种或多种的混合物；或者二异氰酸酯为上述芳香族异氰酸酯和脂肪族异氰酸酯的混合物。
其中，聚醚多元醇包括环氧丙烷基聚醚多元醇、环氧乙烷基聚醚多元醇、或者聚四氢呋喃聚醚多元醇中的一种或多种的混合物，其分子量为500-5000，官能度2-3之间。
其中，所用的溶剂为酯类、酮类的极性氨基甲酸酯级溶剂，含水率小于等于500ppm，主要是乙酸乙酯和/或乙酸丁酯。
其中，消泡剂为聚二甲氧基硅氧烷类消泡剂，又称聚二甲基硅氧烷(二甲基硅油)。
其中，偶联剂为氨基硅氧烷类偶联剂，包括如γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷等。
其中，紫外光吸收剂可以是水杨酸酯类、苯酮类、苯并三唑类、取代丙烯腈类等常用紫外光吸收剂、及其混合物。
其中，催化剂是金属类和/或叔胺类催化剂，所述金属类催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸铅，叔胺类催化剂为三乙胺、二乙烯三胺。
其中，增塑剂为脂肪族二元酸酯类、苯二甲酸酯类(包括邻苯二甲酸酯类、对苯二甲酸酯类)、苯多酸酯类、苯甲酸酯类等，优选为苯二甲酸酯类。
其中，扩链剂为多元醇类、胺类、芳醇类，优选为1，4-丁二醇或MOCA。
其中，所用碳酸钙优选轻质碳酸钙。
本发明的涂料，通过以下方法制备：由聚碳酸酯二醇、聚醚多元醇和扩链剂经脱水后与过量的二异氰酸酯在氮气保护下反应，反应完成后用溶剂稀释。同时，在反应前或后加入催化剂，再加入其它小分子助剂，如消泡剂、偶联剂、紫外光吸收剂等。
具体实施方式
在下述实施例中，申请人提供了具体的组成和制备方法用于说明本发明可以如何实现，所提供的具体实施仅用于说明如何实现，而非构成特别限定。本领域技术人员在理解掌握本发明实质的基础上，对其进行的替换、变更、更改依旧属于本发明的保护范围，本发明的保护涵盖于要求及其等同变换。
实施例1
按照下述表1对原料进行配比：
表1：实施例1原料配比
合成工艺：
1.聚碳酸酯醇等(除二异氰酸酯、溶剂和催化剂)加入到反应釜中，搅拌开启，升温至110℃，真空3小时除水，开始降温至60℃；
2.加入异氰酸酯，温度稳定后升温至80℃，反应1小时后，加入催化剂，反应3小时；
3.加入乙酸乙酯和乙酸丁酯，搅拌1小时后降温到50℃后出料；
使用方法：搅拌三分钟后直接涂在混凝土表面，表干后进行下一步施工.经检测，性能指标如下：。
表2：实施例1产品的性能
| 项目 | 指标 |
| 表干时间h | 4-12 |
| 实干时间h | 8-16 |
| 拉伸强度MPa | 8.64 |
| 断裂伸长率％ | 512 |
| 与混凝土粘接强度MPa | 2.85 |
注：上述指标中的粘接强度是上述高强聚氨酯防水涂料与混凝土进行拉拔实验的数据，标准条件下养护7天，使用底漆。
实施例2
按照下述表3对原料进行配比：
表3：实施例2原料配比
合成工艺：
4.聚碳酸酯醇等(除异氰酸酯、溶剂和催化剂)加入到反应釜中，搅拌开启，升温至110℃，真空3小时除水，开始降温至60℃；
5.加入异氰酸酯，温度稳定后升温至80℃，反应1小时后，加入催化剂，反应3小时；
6.加入乙酸乙酯和乙酸丁酯，搅拌1小时后降温到50℃后出料；
使用方法：搅拌三分钟后直接涂在混凝土表面，表干后进行下一步施工，经检测具有如下性能：
表4：实施例2产品的性能
| 项目 | 指标 |
| 表干时间h | 4-12 |
| 实干时间h | 8-16 |
| 拉伸强度MPa | 9.6 |
| 断裂伸长率％ | 375 |
| 与混凝土粘接强度MPa | 3.13 |
注：上述指标中的粘接强度是上述高强聚氨酯防水涂料与混凝土进行拉拔实验的数据，标准条件下养护7天，使用底漆。
实施例3
按照下述表5对原料进行配比：
表5：实施例3原料配比
合成工艺：
7.聚碳酸酯醇等(除异氰酸酯、溶剂和催化剂)加入到反应釜中，搅拌开启，升温至110℃，真空3小时除水，开始降温至60℃；
8.加入异氰酸酯，温度稳定后升温至80℃，反应1小时后，加入催化剂，反应3小时；
9.加入乙酸乙酯和乙酸丁酯，搅拌1小时后降温到50℃后出料；
使用方法：搅拌三分钟后直接涂在混凝土表面，表干后进行下一步施工，性能指标检测结果如下：
表6：实施例3产品的性能
| 项目 | 指标 |
| 表干时间h | 4-12 |
| 实干时间h | 8-16 |
| 拉伸强度MPa | 7.05 |
| 断裂伸长率％ | 545 |
| 与混凝土粘接强度MPa | 2.35 |
注：上述指标中的粘接强度是上述高强聚氨酯防水涂料与混凝土进行拉拔实验的数据，标准条件下养护7天，使用底漆。
Claims (2)
1.聚碳酸酯型聚氨酯防水涂料，其特征在于由如下组分组成：聚碳酸酯二醇15-25％、聚醚多元醇6-15％、二异氰酸酯5-12％、溶剂10-20％、催化剂0.01-0.1％、扩链剂0.1-1.0％、增塑剂0-10％、消泡剂0.1-0.5％、紫外光吸收剂0.1-0.5％、偶联剂0.3-2.0％、碳酸钙35-45％；其中，聚碳酸酯二醇分子量为2000，官能度2；聚碳酸酯二醇与二异氰酸酯的R值(NCO/OH)在2-3之间；聚醚多元醇为分子量2000、官能度2的聚醚2000与分子量5000、官能度3的聚醚330N的混合物；二异氰酸酯为分子量250、官能度2的MDI；消泡剂为聚二甲氧基硅氧烷类消泡剂；偶联剂为氨基硅氧烷类偶联剂；催化剂是金属类和/或叔胺类催化剂，所述金属类催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、辛酸铅，叔胺类催化剂为三乙胺、二乙烯三胺。
2.根据权利要求1的聚氨酯防水涂料，其特征在于溶剂为酯类、酮类的极性氨基甲酸酯级溶剂，含水率小于等于500ppm。
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