CN104559735A - 一种单组分反应触变型聚氨酯防水涂料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单组分反应触变型聚氨酯防水涂料，其组成包含异氰酸酯10-25重量份、聚醚60-100重量份、增塑剂20-40重量份、阻聚剂0.1-1重量份、胺类反应剂0.1-1、催化剂0.2-1重量份、颜填料20-80重量份、溶剂5-20重量份、高性能助剂0.1-1重量份；其中，胺类反应剂为二氨基二苯醚、二氨基二环己基甲烷、二醇胺等中的一种和/或一种以上的混合物。发明的聚氨酯防水涂料具有良好的触变性能，用于立面施工，2-3遍厚涂1.5-2mm基不流淌，从而解决现有的单组分聚氨酯防水涂料立面施工流淌严重，难以上厚度的施工难题，有效减少材料浪费，提高施工效率和施工质量。

Description

一种单组分反应触变型聚氨酯防水涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑防水涂料，尤其涉及一种单组分反应触变型聚氨酯防水涂料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯防水涂料属于化学反应型防水涂料，固化后是一种橡胶状的高弹性涂膜，该材料以其优良的综合性能，在世界范围内广泛应用。聚氨酯防水涂料根据其组成和固化机理，分为单组分和多组分两大类。多组分聚氨酯防水涂料现场施工时需按一定比例配料，机械搅拌，其搅拌过程中引入的起泡以及配料不准，搅拌不均等问题均会影响产品质量，因此而造成的防水质量事故时有发生；而单组分聚氨酷防水涂料单一组分，不需搅拌，即开即用，施工简便，得到了广泛的应用。但单组分涂料也存在一些难以避免的问题，尤其是由于液体聚氨酯流平性好，立面施工流淌特别严重，在立面施工无法上厚度等问题已成为行业的难题，通常针对这个问题采用的解决方案是多遍反复刮涂，通常是反复涂刷7-10次，这样做并不能有效解决立面施工流淌的问题，同时，流淌现象的存在会导致造成材料浪费，施工成本增加。
针对以上问题，本领域多年来进行了深入探索，已有的解决方案致力于通过额外加入触变剂来改善产品的触变性能，使之粘而不稠，既可以好施工，又能在立面施工不流淌。但聚氨酯是极性材料，触变剂如气相白炭黑、氢化蓖麻油及其衍生物、有机膨润土等在聚氨酯体系中的触变效果很不理想，存在成本高，粘度变大，不好施工等缺陷。
申请人早期曾基于上述技术思路研发过一种垂直型单组分聚氨酯防水涂料并申请了专利CN200910009479.4，通过使用胺类固化剂与炭黑、滑石粉、溶剂油等辅料匹配使所得聚氨酯防水涂料使整个体系形成触变型的半流动状态的假稠性材料，从而能够达到垂直面一次可厚涂0.5～1.0mm，垂直面施工2mm厚只需2～3遍。但申请人在长期施工中发现，该方案导致的聚氨酯防水涂料在整个施工过程中均保持极大的粘度，可施工性很差，导致施工者现场耗时费事。
发明内容
针对已有技术方案的缺陷，本申请人持续进行了多年的研究，并发明了一种单组分反应触变型聚氨酯防水涂料，在保留传统聚氨酯防水涂料综合性能的基础上，通过使用可与异氰酸酯反应的特种胺类反应剂，在特定的阻聚剂以及特定的温度下，发生化学反应，生产聚脲化合物，该化合物具有良好的触变性，从而使单组分聚氨酯防水涂料产生良好的触变性能，可用立面施工，有效解决立面流淌问题。尤其是本发明的单组分化学反应触变型聚氨酯防水涂料克服了传统技术方案中盲目增加粘稠性的局限，可保持防水涂料在施工过程中动态粘度低，可施工性好，显著降低了实际施工过程中的人力劳动成本。
为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：
一种单组分反应触变型聚氨酯防水涂料，包含异氰酸酯10-25重量份、聚醚60-100重量份、增塑剂20-40重量份、阻聚剂0.1-1重量份、胺类反应剂0.1-1、催化剂0.2-1重量份、颜填料20-80重量份、溶剂5-20重量份、高性能助剂0.1-1重量份；其中，胺类反应剂为二氨基二苯醚、二氨基二环己基甲烷、二醇胺等中的一种和/或一种以上的混合物；阻聚剂为正磷酸、酒石酸、苯甲酰氯、苯甲酸等中的一种和/或一种以上的混合物。
在上述组成中，所用的胺类反应剂可与异氰酸酯反应，在所给定的的阻聚剂的情况以及制备温度下生成具有特定分子结构的含有大量脲基的聚脲化合物，该化合物与液态聚氨酯形成大量氢键，从而急剧增加体系静态粘度形成膏状物，静态粘度急剧增加，动态粘度基本不变，在外力作用下粘度迅速降低，有利于施工，同时具有良好的触变性，可解决立面施工流淌特别严重和施工难度大的问题。
在本发明中，所述的异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)中的一种和/或一种以上的混合物；
在本发明中，所述的聚醚多元醇选自PPG类聚醚多元醇、POP类聚合物聚醚多元醇、PTMEG类聚四氢呋喃型多元醇等中的一种和/或一种以上的混合物；优选的，所述聚醚多元醇选自聚醚二元醇、聚醚三元醇、聚醚四元醇等中的一种和/或一种以上的混合物，分子量区间为500-5000，羟值为40-400mg KOH/g。
本发明中，所述的阻聚剂为正磷酸、酒石酸、苯甲酰氯、苯甲酸等中的一种和/或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅等有机金属催化剂或脂肪胺类、脂环胺类、芳香胺类和醇胺类及其铵盐类化合物等叔胺类催化剂的一种和/或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的增塑剂选自为邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、氯化石蜡、柠檬酸酯类增塑剂等中的一种和/或一种以上的混合物，上述所用的增塑剂与聚氨酯相容性好，稳定性和协同性显著。
本发明所述的溶剂为甲苯、二甲苯、溶剂油、乙酸乙酯、乙酸丁酯等中的一种和/或一种以上的混合物。
本发明所述的颜填料为炭黑、钛白粉、铁黄、高岭土、水泥、重钙、硫酸钡、氧化镁、氧化钙、硅灰石、硅微粉、滑石粉等中的一种和/或一种以上的混合物。
在本发明中，所述的高性能助剂为消泡剂、流平剂、防沉剂、偶联剂、抗氧剂、缓凝剂等中的一种和/或一种以上的混合物多种。上述所述的助剂是本领域所常用的，为本领域技术人员广为周知。
在上述基础上，本发明还公开了上述的单组分触变型聚氨酯防水涂料的制备方法，包括下述步骤：
a.在反应容器中加入60-100重量份的聚醚多元醇，20-40重量份的增塑剂、20-80重量份的颜填料，搅拌升温到100℃-130℃，真空条件下脱水2～3小时；
b.将温度降到60℃-80℃，加入10-25重量份异氰酸酯，在60-100℃搅拌状态下，反应2～3小时；
c.将温度降到50℃-60℃，加入0.1-1重量份的阻聚剂、0.1-1重量份的胺类反应剂，在55-65℃搅拌状态下，反应2～3小时；
d.将温度降到50℃-60℃，加入0.2-1重量份催化剂、0.1-1重量份高性能助剂，搅拌1-2小时，分散均匀后，降温至30℃-40℃充氮保护，出料。
其中，a步骤所用的真空条件并无特别限定，一般工业上所用的真空-0.01MPa即可满足需要。
本发明的产品使用时，不需要搅拌，开盖即用，具有稠而不黏的特点，具体表现在轻微搅拌粘度变稀，但搅拌停止之后立即变稠，甚至不流动，适用于立面或斜面施工，2-3遍涂刷1.5-2mm基本不流淌或轻微流淌，可有效解决立面施工流淌特别严重的问题，并且可施工性良好。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的实质，下述给出了本发明的实施方式，仅用于说明本发明是如何实施的，并非限制本发明仅可由以下方案实施，在理解本发明技术方案的基础上，对本发明进行的变更、替换、结构修饰等依旧属于本发明的保护范围，本发明的保护范围涵盖于其权利要求及其等同变换。
下述所用的原料，均有市售。
实施例1
原料配比：
工艺过程：
a.在反应容器中加入60-100重量份的聚醚多元醇，20-40重量份的增塑剂、20-80重量份的颜填料，搅拌升温到100℃-130℃，真空为-0.01MPa的条件下脱水2～3小时；
b.将温度降到60℃-80℃以下，加入10-25重量份异氰酸酯，在60-100℃搅拌状态下，反应2～3小时；
c.将温度降到50℃-60℃，加入0.1-1重量份的阻聚剂、0.1-1重量份的胺类反应剂，在55-65℃搅拌状态下，反应2～3小时；
d.将温度降到50℃-60℃以下，加入0.2-1重量份催化剂、0.1-1重量份高性能助剂，搅拌1-2小时，分散均匀后，降温至30℃-40℃以下充氮保护，出料。
实施例2
原料配比：
工艺过程与实施例1相同。
实施例3
原料配比：
工艺过程与实施例1相同。
对比实施例
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的500ml磨口三口瓶内，15份的聚醚三元醇、6份的聚醚二元醇、25份氯化石蜡、6份滑石粉1250目、8份高岭土800目、13份重钙、0.5份碳黑、0.08份抗氧剂，在搅拌的状态下慢慢升温到120℃，真空压力-0098MPa以下2h，将温度降低到60℃以下，加入8份的溶剂油、3份溶剂油、0.005份消泡剂、0.03份催化剂二月桂酸二异丁基锡、0.01份苯甲酰氯、4份甲苯-2，4-二异氰酸酯，温度控制在65℃～70℃，在搅拌下，真空脱水反应2h～3h，反应结束后将温度降到45℃～55℃以下，高速搅拌下加入0.4份MDA溶液，并反应1～2小时，降温到40℃以下，出料冲氮保护即可。
上述实施例1-3所得的单组分聚氨酯防水涂料与对比实施例所得样品均能实现不搅拌，开桶即用，静态粘度很大，可形成膏状物的特点。但是实施例1-3的膏状物稠而不黏，对比实施例的产品始终保持粘稠。
分别组织了多位在涂料施工领域工作五年以上的熟练技工使用上述产品在同一实验建筑物垂直墙体表面进行了现场施工，均得出如下结论：实施例1-3所得的单组分聚氨酯防水涂料在使用时轻微搅拌，在搅拌涂抹状态下粘度迅速降低了70-80％，在此动态粘度下可轻易施工于垂直墙体表面，施工完成后迅速恢复至静态状态下的高粘度，有效解决立面施工流淌问题。采用此涂料，可2-3遍涂刷1.5-2mm，从而解决现有的聚氨酯防水涂料立面施工流淌，难以上厚度的难题，并有效减少材料浪费，提高施工效率和施工质量。
采用对比实施例的产品，也可实现2-3遍涂刷1.5-2mm且克服立面施工流淌问题的效果，但该产品在施工过程中始终保持静态下的高粘度(略低于实施例1-3产品的静态粘度)，施工者在施工过程中无论是产品从原料桶中取出或者涂于墙壁上的操作均需耗费较大的劳动力和较长的时间，劳动强度大。统计发现，相对于实施例1-3所得的单组分聚氨酯防水涂料，对比实施例的产品以工人劳动量和工时计算，大约在5-8倍左右。

Claims (9)

1.一种单组分反应触变型聚氨酯防水涂料，其特征在于包含异氰酸酯10-25重量份、聚醚60-100重量份、增塑剂20-40重量份、阻聚剂0.1-1重量份、胺类反应剂0.1-1、催化剂0.2-1重量份、颜填料20-80重量份、溶剂5-20重量份、高性能助剂0.1-1重量份；其中，胺类反应剂为二氨基二苯醚、二氨基二环己基甲烷、二醇胺等中的一种和/或一种以上的混合物；阻聚剂为正磷酸、酒石酸、苯甲酰氯、苯甲酸等中的一种和/或一种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于聚醚多元醇选自PPG类聚醚多元醇、POP类聚合物聚醚多元醇、PTMEG类聚四氢呋喃型多元醇等中的一种和/或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯和/或二苯基甲烷二异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅等有机金属催化剂或脂肪胺类、脂环胺类、芳香胺类和醇胺类及其铵盐类化合物等叔胺类催化剂的一种和/或一种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、氯化石蜡、柠檬酸酯类等中的一种和/或一种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于溶剂为甲苯、二甲苯、溶剂油、乙酸乙酯、乙酸丁酯等中的一种和/或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于颜填料为炭黑、钛白粉、铁黄、高岭土、水泥、重钙、硫酸钡、氧化镁、氧化钙、硅灰石、硅微粉、滑石粉等中的一种和/或一种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于高性能助剂为消泡剂、流平剂、防沉剂、偶联剂、抗氧剂等中的一种和/或一种以上的混合物多种。
9.权利要求1的单组分化学反应触变型聚氨酯防水涂料的制备方法，包括下述步骤：
a.在反应容器中加入60-100重量份的聚醚多元醇，20-40重量份的增塑剂、20-80重量份的颜填料，搅拌升温到100℃-130℃，真空条件下脱水2～3小时；
b.将温度降到60℃-80℃，加入10-25重量份异氰酸酯，在60-100℃搅拌状态下，反应2～3小时；
c.将温度降到50℃-60℃，加入0.1-1重量份的阻聚剂、0.1-1重量份的胺类反应剂，在55-65℃搅拌状态下，反应2～3小时；
d.将温度降到50℃-60℃，加入0.2-1重量份催化剂、0.1-1重量份高性能助剂，搅拌1-2小时，分散均匀后，降温至30℃-40℃充氮保护，出料。
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