CN104745064A - 环保型单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法。以质量百分比计，其原料包括以下组份：改性液化MDI5-30%；聚醚多元醇5-45%；固体填料30-65%和催化剂0.0001-0.3%；所述的催化剂为三亚乙基二胺；所述的原料不包含有机溶剂。所述的制备方法包括如下步骤：（1）在常温下，将改性液化MDI、聚醚多元醇和固体填料加入反应釜中，混合均匀，升温至70-90℃，进行反应，得反应液；（2）对反应液进行冷却，并加入催化剂，混合均匀，即可。本发明提供的环保型单组份聚氨酯防水涂料的性能完全能够满足建筑用防水涂料标准，且无刺激性气味产生。

Description

环保型单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环保型单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯涂料于20世纪40年代首先由德国开始工业化生产，60年代各国都相继投入生产，并发展了聚氨酯涂料的品种。聚氨酯防水材料正是在此时期发展起来的，最早是美国轮胎橡胶公司制成双组份聚氨酯防水材料，通过大量的施工应用，获得良好的效果。

我国对于聚氨酯防水材料是逐步认识的，1989年建设部对全国防水材料市场进行整顿和调查，确认聚氨酯防水涂料为可信的防水材料；1990年建设部将聚氨酯防水材料列为“八五”计划重点推广项目之一，1993年开始实施聚氨酯防水涂料建材行业标准JC500-92；1998年建设部将非焦油型聚氨酯防水材料列为全国住宅推荐产品十三种防水材料之一；从而极大地推动了聚氨酯防水材料在我国的推广应用和健康发展。

聚氨酯防水涂料分为双组份聚氨酯防水涂料和单组分聚氨酯防水涂料。单组份聚氨酯涂防水涂料的优点在于施工方便，克服了双组份聚氨酯防水涂料需计量搅拌的缺点，保证了产品质量稳定和工程的防水效果，而且可适用构造复杂的建筑的施工等。

市场上也存在很多种类的单组份聚氨酯防水涂料，但是普遍含有二甲苯、煤焦油、沥青等有机溶剂，这些有机溶剂的存在会给环境和人体带来较大危害。市场上目前还未出现一款不含溶剂的、安全环保的单组份聚氨酯防水涂料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术中的单组份聚氨酯防水涂料普遍含有二甲苯、煤焦油、沥青等有机溶剂的缺陷，而提供了一种环保型单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法。本发明提供的环保型单组份聚氨酯防水涂料的性能完全能够满足建筑用防水涂料标准，并且无刺激性气味产生。

本发明提供了一种环保型单组份聚氨酯防水涂料；以质量百分比计，其原料包括以下组份：改性液化MDI5-30%；聚醚多元醇5-45%；固体填料30-65%和催化剂0.0001-0.3%；所述的催化剂为三亚乙基二胺；所述的原料不包含有机溶剂。

本发明中，所述的改性液化MDI为本领域常规的物质，较佳地为氨基甲酸酯改性液化MDI，和/或碳化二亚胺-脲酮亚胺改性液化MDI。所述的改性液化MDI的含量较佳地为5-15%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

本发明中，所述的聚醚多元醇为本领域常规的物质，较佳地为聚醚三元醇N330和/或聚醚二元醇N220。所述的聚醚三元醇N330的羟值较佳地为53-59mgKOH/g。所述的聚醚二元醇N220的羟值较佳地为54-58mgKOH/g。所述的聚醚多元醇的含量较佳地为10-30%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

本发明中，所述的固体填料为本领域常规的物质，较佳地为滑石粉、碳酸钙和高岭土中的一种或多种。所述的固体填料的含量较佳地为45-55%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

本发明中，所述的催化剂的含量较佳地为0.001-0.1%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

本发明中，所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料较佳地还包括增塑剂、抗老化剂、紫外线吸收剂和阻聚剂中的一种或多种。

其中，所述的增塑剂为本领域常规的物质，较佳地为柠檬酸三丁酯（TBC）和/或乙酰柠檬酸三辛酯（ATOC）。所述的增塑剂的含量为本领域常规，较佳地为5-30%，更佳地为10-20%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

其中，所述的抗老化剂为本领域常规的物质，较佳地为抗老化剂1010（四[β-（3，5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯）和/或2，6-二叔丁基对甲苯酚（BHT）。所述的抗老化剂的含量为本领域常规，较佳地为0.01-3%，更佳地为0.1-1%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

其中，所述的紫外线吸收剂为本领域常规的物质，较佳地为2-羟基-4-甲基二苯甲酮（UV-9）和/或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV531）。所述的紫外线吸收剂的含量为本领域常规，较佳地为0.01-3%，更佳地为0.1-1%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

其中，所述的阻聚剂为本领域常规的物质，较佳地为磷酸或苯甲酰氯。所述的阻聚剂的含量为本领域常规，较佳地为0.0001-0.3%，更佳地为0.001-0.1%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

本发明还提供上述环保型单组份聚氨酯防水涂料的制备方法；所述的制备方法包括如下步骤：

（1）在常温下，将改性液化MDI、聚醚多元醇和固体填料加入反应釜中，混合均匀，升温至70-90℃，进行反应，得反应液；

（2）对步骤（1）所述的反应液进行冷却，并加入催化剂，混合均匀，即可。

步骤（1）中，所述的混合均匀为本领域常规操作，较佳地为搅拌混合。所述的搅拌混合的速率较佳地为30rpm-80rpm，更佳地为55rpm-65rpm。所述的反应为本领域常规操作。所述的反应的温度较佳地为80-85℃。所述的反应的时间较佳地为1-5小时，更佳地为2-3小时。

步骤（2）中，所述的冷却为本领域常规操作，较佳地为冷却至30-40℃。所述的混合均匀为本领域常规操作，较佳地为搅拌混合。所述的搅拌混合的速率较佳地为30rpm-80rpm，更佳地为55rpm-65rpm。所述的搅拌混合的时间较佳地为0.1-3小时，更佳地为0.5-1小时。

本发明中，当所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料还包括增塑剂和/或阻聚剂时，所述的增塑剂和/或阻聚剂较佳地在步骤（1）中加入，参与混合均匀。

本发明中，当所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料还包括抗老化剂和/或紫外线吸收剂时，较佳地，将所述的抗老化剂和/或紫外线吸收剂加入至步骤（1）所述的反应液中，并对反应液进行继续搅拌。所述的继续搅拌的时间较佳地为0.1-2小时，更佳地为0.5-1小时。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

本发明所用试剂和原料均市售可得。

本发明的积极进步效果在于：本发明的环保型单组份聚氨酯防水涂料填补了市场空白，尤其适合立面防水；其性能完全能够满足建筑用防水涂料标准，可为基础设施建设和市政交通工程提供优质产品；并且不含煤焦油、石油树脂、沥青及有机溶剂，无溶剂挥发，无刺激性气味产生，不会对施工人员及周围环境造成污染和危害。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

下述实施例中，所述的聚醚三元醇N330的羟值为53-59mgKOH/g。所述的聚醚二元醇N220的羟值为54-58mgKOH/g。

下述实施例中，氨基甲酸酯改性液化MDI、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性液化MDI购自烟台万华聚氨酯股份有限公司；

聚醚三元醇N330购自上海东大化学有限公司；

聚醚二元醇N220购自山东蓝星东大化工有限责任公司；

滑石粉购自上海硕斯滑石粉有限公司；

碳酸钙购自广东嘉维化工实业有限公司；

高岭土购自山西琚丰高岭土有限公司；

柠檬酸三丁酯（TBC）购自江西旭峰化工实业有限公司；

乙酰柠檬酸三辛酯（ATOC）购自南京多棱助剂有限公司；

2，6-二叔丁基对甲苯酚（BHT）购自拜耳；

2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV531）、2-羟基-4-甲基二苯甲酮（UV-9）和抗老化剂1010购自巴斯夫；

三亚乙基二胺购自美国空气化工公司；

磷酸购自澄星集团；

苯甲酰氯购自常州市捷胜化工有限公司。

实施例1

以质量百分比计，本实施例中的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料包括如下组分：氨基甲酸酯改性液化MDI：5%；聚醚三元醇N330：28%；滑石粉：55%；柠檬酸三丁酯（TBC）：10%；抗老化剂1010：0.9%；2-羟基-4-甲基二苯甲酮（UV-9）：0.9%；三亚乙基二胺：0.1%；磷酸：0.1%。

本实施例的环保型单组份聚氨酯防水涂料的制备方法包括如下步骤：

（1）在常温下，将称量好的聚醚三元醇N330、柠檬酸三丁酯（TBC）、滑石粉、氨基甲酸酯改性液化MDI和磷酸加入反应釜搅拌，搅拌速率为55rpm，升温至80℃，反应2小时得反应液；

（2）向步骤（1）所述的反应液中加入称量好的抗老化剂1010和2-羟基-4-甲基二苯甲酮（UV-9），在80℃下搅拌0.5小时，冷却至30℃；

（3）向步骤（2）的反应釜中加入三亚乙基二胺，搅拌0.5小时，装桶，即可。

实施例2

以质量百分比计，本实施例中的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料包括如下组分：碳化二亚胺-脲酮亚胺改性液化MDI：15%；聚醚二元醇N220：25%；碳酸钙：45%；乙酰柠檬酸三辛酯（ATOC）：14%；2，6-二叔丁基对甲苯酚（BHT）：0.45%；2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV531）：0.45%；三亚乙基二胺：0.05%；苯甲酰氯：0.05%。

本实施例的环保型单组份聚氨酯防水涂料的制备方法包括如下步骤：

（1）在常温下，将称量好的聚醚多元醇N220、乙酰柠檬酸三辛酯（ATOC）、碳酸钙、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性液化MDI和苯甲酰氯加入反应釜搅拌，搅拌速率为65rpm，升温至85℃，反应3小时得反应液；

（2）向步骤（1）所述的反应液中加入称量好的2，6-二叔丁基对甲苯酚（BHT）和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV531），在85℃下搅拌1小时，冷却至40℃；

（3）向步骤（2）的反应釜中加入三亚乙基二胺，搅拌1小时，装桶，即可。

实施例3

以质量百分比计，本实施例中的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料包括如下组分：碳化二亚胺-脲酮亚胺改性液化MDI：10%；氨基甲酸酯改性液化MDI：15%；聚醚二元醇N220：3%；聚醚三元醇N330：10%；碳酸钙：35%；高岭土：10%；乙酰柠檬酸三辛酯（ATOC）：10%；柠檬酸三丁酯（TBC）：6%；2，6-二叔丁基对甲苯酚（BHT）：0.4%；2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV531）：0.5%；三亚乙基二胺：0.045%；苯甲酰氯：0.055%。

本实施例的环保型单组份聚氨酯防水涂料的制备方法包括如下步骤：

（1）在常温下，将称量好的聚醚二元醇N220、聚醚三元醇N330、乙酰柠檬酸三辛酯（ATOC）、柠檬酸三丁酯（TBC）、碳酸钙、高岭土、碳化二亚胺-脲酮亚胺改性液化MDI、氨基甲酸酯改性液化MDI和苯甲酰氯加入反应釜搅拌，搅拌速率为60rpm，升温至83℃，反应2.5小时得反应液；

（2）向步骤（1）所述的反应液中加入称量好的2，6-二叔丁基对甲苯酚（BHT）和2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮（UV531），在83℃下搅拌40min，冷却至35℃；

（3）向步骤（2）的反应釜中加入三亚乙基二胺，搅拌40min，装桶，即可。

实施例4

本实施例中，环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料包括以下组份：氨基甲酸酯改性液化MDI：30%；聚醚二元醇N220：5%；碳酸钙：64.9999%；三亚乙基二胺0.0001%。

本实施例的环保型单组份聚氨酯防水涂料的制备方法包括如下步骤：

（1）在常温下，将氨基甲酸酯改性液化MDI、聚醚二元醇N220和碳酸钙加入反应釜中，混合均匀，升温至70℃，进行反应，反应5小时得反应液；

（2）对步骤（1）所述的反应液进行冷却，并加入三亚乙基二胺，混合均匀，装桶，即可。

实施例5

本实施例中，环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料包括以下组份：碳化二亚胺-脲酮亚胺改性液化MDI：24.7%；聚醚三元醇N330：45%；高岭土：30%；三亚乙基二胺：0.3%。所述的反应温度为90℃；所述的反应的时间为5小时；其余工艺条件和步骤同实施例4。

效果实施例1

采用市售的聚氨酯防水涂料作为本发明的对比产品，对实施例1-3制成的产品和对比产品进行检测，并利用GB/T19250-2003中单组份聚氨酯防水涂料标准进行检验。其中，拉伸强度、断裂伸长率、低温弯折性、不透水性、定伸时老化、热处理、碱处理和酸处理都是采用国标（GB/T16777-1997）的标准进行测试的。撕裂强度是采用GB/T529-1999的标准进行测试的。

表1实施例和对比产品的单组份聚氨酯防水涂料的性能测试结果

由表1可知，本发明制得的环保型单组份聚氨酯防水涂料完全满足GB/T19250-2003对单组份聚氨酯防水涂料的要求，且很多项性能指标，例如强度、断裂伸长率等，都比市售产品要好。

此外，经检测，对比样品中的有机溶剂的质量百分含量为18%；而本发明中的有机溶剂的含量为零，不会对施工人员及周围环境造成污染和危害，更加安全环保。

本发明主要在通过涂料中具体成分和含量的协同作用来实现较好的技术效果，如果不采用三亚乙基二胺作催化剂，将会使防水涂料中残留一些气泡，从而带来强度等方面的性能缺陷。如果不使用改性液化MDI，也会使防水涂料的性能变差，尤其是在拉伸强度和断裂伸长率这两方面。

Claims (10)

1.一种环保型单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于，以质量百分比计，其原料包括以下组份：改性液化MDI5-30%；聚醚多元醇5-45%；固体填料30-65%和催化剂0.0001-0.3%；所述的催化剂为三亚乙基二胺；所述的原料不包含有机溶剂。

2.如权利要求1所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的改性液化MDI为氨基甲酸酯改性液化MDI，和/或碳化二亚胺-脲酮亚胺改性液化MDI；所述的改性液化MDI的含量为5-15%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比；

和/或，所述的聚醚多元醇为聚醚三元醇N330和/或聚醚二元醇N220；所述的聚醚三元醇N330的羟值较佳地为53-59mgKOH/g；所述的聚醚二元醇N220的羟值较佳地为54-58mgKOH/g；所述的聚醚多元醇的含量为10-30%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

3.如权利要求1所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的固体填料为滑石粉、碳酸钙和高岭土中的一种或多种；所述的固体填料的含量为45-55%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比；

和/或，所述的催化剂的含量为0.001-0.1%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

4.如权利要求1-3任一项所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料还包括增塑剂、抗老化剂、紫外线吸收剂和阻聚剂中的一种或多种。

5.如权利要求4所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的增塑剂为柠檬酸三丁酯和/或乙酰柠檬酸三辛酯；所述的增塑剂的含量为5-30%，较佳地为10-20%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比；

和/或，所述的抗老化剂为抗老化剂1010和/或2，6-二叔丁基对甲苯酚；所述的抗老化剂的含量为0.01-3%，较佳地为0.1-1%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

6.如权利要求4所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的紫外线吸收剂为2-羟基-4-甲基二苯甲酮和/或2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；所述的紫外线吸收剂的含量为0.01-3%，较佳地为0.1-1%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比；

和/或，所述的阻聚剂为磷酸或苯甲酰氯；所述的阻聚剂的含量为0.0001-0.3%，较佳地为0.001-0.1%，所述的百分比为相对于所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料总量的质量百分比。

7.如权利要求1-6任一项所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下步骤：

（1）在常温下，将所述的改性液化MDI、所述的聚醚多元醇和所述的固体填料加入反应釜中，混合均匀，升温至70-90℃，进行反应，得反应液；

（2）对步骤（1）所述的反应液进行冷却，并加入所述的催化剂，混合均匀，即可；

当所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料还包括增塑剂和/或阻聚剂时，所述的增塑剂和/或阻聚剂在步骤（1）中加入，参与混合均匀；

当所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料的原料还包括抗老化剂和/或紫外线吸收剂时，将所述的抗老化剂和/或紫外线吸收剂加入至步骤（1）所述的反应液中，并对反应液进行继续搅拌。

8.如权利要求7所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于，步骤（1）中，所述的混合均匀为搅拌混合；所述的搅拌混合的速率较佳地为30rpm-80rpm，更佳地为55rpm-65rpm；所述的反应的温度为80-85℃；所述的反应的时间为1-5小时，较佳地为2-3小时。

9.如权利要求7所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于，步骤（2）中，所述的冷却为冷却至30-40℃；所述的混合均匀为搅拌混合；所述的搅拌混合的速率较佳地为30rpm-80rpm，更佳地为55rpm-65rpm；所述的搅拌混合的时间较佳地为0.1-3小时，更佳地为0.5-1小时。

10.如权利要求7所述的环保型单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的继续搅拌的时间为0.1-2小时，较佳地为0.5-1小时。