CN104762014A - 一种聚氨酯防水防霉涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种聚氨酯防水防霉涂料及其制备方法，该涂料是包括聚氨酯预聚体、甲基丙烯酸羟丙酯、对苯二甲酸二辛酯、钛酸酯偶联剂NDZ-201、金红石型钛白粉、氧化锌、聚硅氧烷消泡剂、滑石粉、混合溶剂和防霉剂；其制备方法：按重量每公斤甲基丙烯酸羟丙酯加入1.7公斤的体积浓度65～80%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80～130℃，反应时间1.3～1.6小时后加入钛酸酯偶联剂NDZ-201；继续反应4～6小时；然后加入对苯二甲酸二辛脂、金红石型钛白粉、氧化锌、聚硅氧烷消泡剂、防霉剂、滑石粉和混合溶剂，混合均匀即可得到聚氨酯防水防霉涂料产品。本发明制备得到的涂料具有良好的防水防霉效果，而且具有高耐候、耐污染性的特点。

Description

一种聚氨酯防水防霉涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及到一种聚氨酯涂料，特别是涉及到一种聚氨酯防水防霉涂料及其制备方法。

背景技术

随着建筑业的发展，涂料的需求量与日俱增。涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜，这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。物件暴露在大气之中，受到氧气、水分等的侵蚀，容易造成金属锈蚀、木材腐朽、水泥风化等破坏现象，在物件表面涂以涂料，形成一层保护膜，能够阻止或延迟这些破坏现象的发生和发展，能使各种材料的使用寿命延长寿命延长。

聚氨酯涂料是一种重要的建筑涂料，还可用作工业涂料，是在20世纪后半叶才发展起来的一种新型材料，因其涂膜外观优美，具有良好的装饰性，且因其良好的柔韧性、耐冲击性、耐腐蚀性、耐化学品性及优异的耐低温性和耐磨性、硬度大、高弹性等特点，已广泛地应用于车船、航空、电子、建筑、桥梁、机床、木器及室内装潢等领域的装饰和保护中，同时也大量用于石化设备、管道、海洋设施、重型机械等工业的防腐蚀保护和装饰。目前在建筑防水领域，溶剂型聚氨酯涂料（WPU ）应用比较广泛，但随着环保的力度的加大，涂料势必要向无溶剂、水性化方向发展。溶剂型聚氨酯涂料由于引入亲水集团，涂料的耐水性不佳，防水性能也有待提升，无法满足建筑防水涂料的需求，所以可以通过改性来提高和改善相应性能。

而在很多工业生产领域，尤其是富含微生物营养源的有机材料或产品生产环境，例如食品、制药、饮料、酿酒、皮革、粮食等行业中，也常采用涂料作为建筑内外装修材料。但是，由于这些行业生产环境的特殊性，湿度和温度都很适宜霉菌和细菌的繁殖与生长，在生产车间的内壁及天花板长霉情况相当严重，广泛存在的霉菌到处可见，它直接或间接的污染环境，使农副产品和工业品发霉、变色、变质，还传染疾病，同时也会导致涂膜粉化、脱落而失去保护、装饰功能，使环境受到污染，有害产品危及人体健康。另外，为贯彻执行国家“药品生产质量管理规范”(GMP)，对新建、改建和扩建的医药制品、医药工业、洁净厂房的设计都有了明确的要求。涂料防霉问题在国内日益受到重视，开发高性能防霉涂料的呼声很高。    国内目前的防霉涂料品种很少、时效性差，不能满足市场的需求。在现有的防霉涂料品种中，性能好的大多是溶剂型涂料，但其不利于环境保护，尤其不适于在医院、生物制剂车间等场所使用；而且防霉剂也多采用一些毒性大的汞类(醋酸苯汞、氯化苯汞)酚类(五氯酚及其钠盐)和锡类化合物(氯化三丁基锡、三丁基氧化锡等)。因此，迫切需要环保型的高性能防霉水性涂料。

采用高性能防霉水性涂料是一种经济方便、行之有效、容易推广的好方法。赋予无毒、无味、具有环保特点的水性涂料以长效的防霉性虽然有一定技术难度，但符合建筑涂料的发展方向和上述生产行业的需要，其产品易与国际接轨。在国外，水性防霉涂料及其防霉剂的研究非常活跃，不断有新的防霉剂品种进入我国，为国内高性能防霉水性涂料的开发创造了条件。而对于提高聚氨酯涂料的防水、防霉性等性能，目前公开文献报道了许多改性方法，例如：

1、中国专利，名称: 一种有机硅改性水性聚氨酯涂料及其制备方法，申请（专利）号: CN201310396330.2 申请（专利权）人:盐城市昶桦户外用品有限公司 ，摘要: 一种有机硅改性水性聚氨酯及其制备方法，特别涉及一种主链上含有有机硅的水性聚氨酯涂料及其制备方法。该涂料原料组分及含量为：多异氰酸酯30～40；聚醚多元醇30～40；亲水性扩链剂3～10；扩链剂2～10；交联剂1～3；中和剂3～10。制备方法包括预聚物合成、预聚物中和、扩链及乳化等步骤。本发明所得的有机硅改性水性聚氨酯涂料在其分子主链上引入了硅氧键（-Si-O-Si-），由于硅氧键相比碳碳键（-C-C-）的键长大的多，使得链的柔顺性大大提高；同时，所用的聚醚多元醇为柔性链段；能够很好的改善聚氨酯的柔顺性，大幅度的降低聚氨酯的模量；在纺织品、皮革、建筑以及某些特殊行业有巨大的应用前景。

 2、中国专利，名称: 一种聚氨酪防水涂料生产方法申请（专利）号: CN201210285693.4  申请（专利权）人: 吴江市万事达防水建材有限公司 摘要：  本发明提供一种聚氨酪防水涂料生产方法，包括如下步骤：一、按质量比为1：2的比例配置甲组分和乙组分；所述甲组分包括：二苯基甲烷二异氰酸脂18％～20％(质量分数)、聚醚65％～75％、200井溶剂油8％～12％；所述乙组分包括：古马隆35％～40％(质量分数)、滑石粉20％～30％、硅灰粉14％～16％、氢氧化钙18％～22％、固化剂0.5％～1％。二、混合搅拌：将所述甲组分中各原料装入搅拌设备，常温下搅拌0.5小时；将所述乙组分中各原料初步混合后再装入所述搅拌设备，搅拌l—2小时；三、出料：通过料斗将混合均匀的涂料装入包装桶。按该种方法生产的涂料不易挥发、无毒性、成本较低，并且较常规聚氨酪防水涂料，具有较高的综合性能。

3、中国专利，名称：纳米抗菌防霉涂料  申请（专利）号:  CN200610157289.3  申请（专利权）人: 曹文 摘要：本发明公开了一种纳米抗菌防霉涂料，按照重量百分比包括以下组分：水性涂料75—90％，纳米银3—7％，纳米铜或纳米锌3—7％，纳米氧化锌或纳米二氧化钛4—11％。纳米抗菌防霉涂料的应用，将该纳米抗菌防霉涂料均匀涂覆在医疗器械、医疗家具、医院室内墙体上，如医院的病床、床头柜、推车、办公桌、椅等，使这些物品表面被涂层覆盖，当空气中或人手等部位上的有害微生物接触到这些物品时，留在这些物品上的有害微生物将被纳米抗菌防霉涂层中的带正电荷的金属离子俘获、杀灭，从而防止有害微生物在医院内的交叉传播。

 但要制备一种具同时有防霉、轻质、防水、环保、不易老化、长效性的涂料，还没有很成熟的技术，因此目前人们还在水性涂料方面还在不断的研究试验。

发明内容

本发明的目的提供一种聚氨酯防水防霉涂料及其制备方法，按照该制备方法制备得到的涂料具有良好的防水防霉效果，而且具有高耐候、耐污染性的特点。

本发明是这样实现的：

一种聚氨酯防水防霉涂料，制成该涂料包括以下重量份数的原料：

聚氨酯预聚体                           45～55份；

甲基丙烯酸羟丙酯                   1-3份；

对苯二甲酸二辛酯                   4.5～6.5份；

钛酸酯偶联剂NDZ-201         0.7～1.2份；

钛白粉                                   12～20份；

氧化锌                                    8～10份

聚硅氧烷消泡剂                     0.3～0.5份；

滑石粉                                    8～13份；

混合溶剂                                15～18份；

防霉剂                                     5-10份；

所述的聚氨酯预聚体是带有NCO端基的预聚体，分子量在10000-4000之间；

所述的混合溶剂是丙二醇甲醚和水的混合溶液，重量比例为3:10；

所述的防霉剂是辛基—异噻唑啉酮或异噻唑啉酮杀菌剂。

所述的钛白粉为金红石型二氧化钛，由于金红石型二氧化钛其折射率为2.71，通过加入二氧化钛（金红石型）材料，能增强光线的折射与散射。因此，具有较优的反射和隔热性能，还具有很好的光线遮盖效果，从而反射太阳近红外波段，提高太阳热辐射反射，降低太阳热吸收，不让太阳在物体表面累计升温。

本发明所述的一种聚氨酯防水防霉涂料，其制备方法包括以下步骤：

按重量每公斤甲基丙烯酸羟丙酯加入1.7公斤的体积浓度65～80%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80～130℃，反应时间1.3～1.6小时后加入钛酸酯偶联剂NDZ-201；继续反应4～6小时，然后加入对苯二甲酸二辛脂、金红石型钛白粉、氧化锌、聚硅氧烷消泡剂、防霉剂、滑石粉和混合溶剂，混合均匀即可得到聚氨酯防水防霉涂料产品。

本发明所述的聚氨酯防水防霉涂料，其原料还包括：流平剂、抗冻剂和防沉剂中的一种或多种，重量份数为3～6；所述的流平剂是聚乙烯醇缩丁醛；所述的抗冻剂是苯甲醇；所述的防沉剂是改性氢化蓖麻油。

本发明所述的聚氨酯预聚体是以异氰酸酯、聚醚为主要原料，进行聚合而成，带有NCO端基的预聚体，分子量在10000-4000之间，它具有良好的物理性能，粘结力强，常温湿固化。

本发明所述的甲基丙烯酸羟丙酯为无色透明液体，溶于一般有机溶剂，尚溶于水；用于辐射固化体系中的活性稀释剂和交联剂，亦可作为树脂交联剂，塑料、橡胶改性剂，可用于生产热固性涂料、胶粘剂、纤维处理剂和合成树脂共聚物的改性剂；甲基丙烯酸羟丙酯作为一种交联剂，在制备聚氨酯涂料过程中加入可以增加涂料的粘附性和漆面强度、提高涂料的化学稳定性、防腐能力，起到交联固化作用。

本发明所述的对苯二甲酸二辛酯为淡黄透明油状液体 无色透明油状液体，不含邻苯二甲酸盐，是一种优良的环保型增塑剂，与目前常用的邻苯二甲酸二异辛酯（DOP）相比，具有耐热、耐寒、难挥发、抗抽出、柔软性和电绝缘性能好等优点，其增塑效率高，挥发性小，苯二甲酸二辛酯 用于涂料时，能提高涂料粘度、减少流动。

本发明所述的钛酸酯偶联剂NDZ-201用于涂料行业，用于处理填充的碳酸钙、滑石粉等无机填料。可改善加工流变性，实现高填充量，提高机械性能，可用于提高颜料的分散性，提高颜料的遮盖力及着色力，提高涂层的防腐性、防水性、防火性；具有焦磷酰氧基的钛酸酯偶联剂有防霉，防锈，和增强粘接的性能；钛酸酯偶联剂NDZ-201在制备聚氨酯涂料过程中加入还可以增大颜料填料量，可使颜料分散性得到显著改善，可以缩短研磨分散时间，还能降低涂料体系的粘度。

本发明所述滑石粉为白色或类白色、微细、无砂性的粉末，具有润滑性、抗黏、助流、耐火性、抗酸性、绝缘性、熔点高、化学性不活泼、遮盖力良好、柔软、光泽好、吸附力强等优良的物理、化学特性。用于橡胶、塑料、油漆等化工行业作为强化改质填充剂，可以增加产品形状的稳定，增加张力强度，剪切强度，绕曲强度，压力强度，降低变形，伸张率，热膨胀系数，白度高、粒度均匀分散性强等特点。用于涂料中可以使涂料易于涂刷、有好的流平性、可以增加涂膜的耐久性等。

本发明所述的氧化锌是一种碱性颜料，用量大时具有防霉的效果，是白色颜料中着色力较好和不会粉化的颜料，和金红石型钛白粉混合使用制造外用乳胶漆，能改善涂膜的耐光性和粉化性，针状结晶的氧化锌用作外用乳胶漆，其防止龟裂的作用很明显。

本发明所述的混合溶剂是丙二醇甲醚和水的混合溶液，重量比例为3:10；丙二醇甲醚由于其分子结构中既有醚基又有羟基，因而它的溶解性能十分优异，作为溶剂、分散剂或稀释剂用于涂料、油墨、印染、农药、纤维素、丙烯酸酯等工业。也可用作燃料抗冻剂、清洗剂、萃取剂、有色金属选矿剂等。丙二醇甲醚在涂料制作过程中加入可以起到成膜助剂的作用。

本发明所述的一种聚氨酯防水防霉涂料，可以应用于浴室、地下室潮湿面的涂装，木板、脚踏板、水泥墙壁的防霉以及应用于粮库若食品加工厂、酿造厂、制药厂的墙体的防水防霉。

本发明的有益效果是：

1、本发明生产出来的一种聚氨酯防水防霉涂料成膜物由于在聚氨酯预聚体中加入甲基丙烯酸羟丙酯、对苯二甲酸二辛酯 、钛酸酯偶联剂NDZ-201、钛白粉、氧化锌、聚硅氧烷消泡剂、混合溶剂等材料以后，能够起到很好的化学交联作用，对聚氨酯涂料具有很好的改性作用， 使成膜物在常温下具有收缩率小、粘接强度高、拉伸强度强的特点，使形成的涂膜密实，防水层完整，无裂缝，制备得到的涂料防水性能高，而且延长了涂料寿命。

2、加入防霉剂辛基—异噻唑啉酮或异噻唑啉酮杀菌剂是广谱、高效、低毒、非氧化性杀生剂，对真菌、细菌、霉菌及酶菌都有很好的抑制能力，具有很强的杀灭霉菌的能力，加入到涂料中能够提高涂料的杀菌防霉性能，使涂料在比较潮湿、特殊的环境下起到防霉的作用，本发明的聚氨酯防水防霉涂料可以应用于浴室、地下室潮湿面的涂装，用于木板、脚踏板、水泥墙壁的防霉以及应用于粮库若食品加工厂、酿造厂、制药厂的墙体的防水防霉。

3、用水作为溶剂，成本低，经济适用，施工简单；制备得到的涂料具有良好的防水防霉效果，而且具有高耐候、耐污染性的特点。

具体实施方式

实施例1

首先按重量份数将聚氨酯预聚体45份、甲基丙烯酸羟丙酯1份、对苯二甲酸二辛酯4.5份、钛酸酯偶联剂NDZ-201 0.7份、金红石型钛白粉12份、氧化锌8份、聚硅氧烷消泡剂0.3份、滑石粉8份、混合溶剂（丙二醇甲醚和水，重量比例为3:10） 15份、防霉剂（辛基—异噻唑啉酮）5份、流平剂聚乙烯醇缩丁醛重量份数为3份，进行备料。

生产方法，按重量每公斤甲基丙烯酸羟丙酯加入1.7公斤的体积浓度65～80%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80～130℃，反应时间1.3小时后加入钛酸酯偶联剂NDZ-201；继续反应4小时；然后加入对苯二甲酸二辛脂、金红石型钛白粉、氧化锌、聚硅氧烷消泡剂、防霉剂、滑石粉、防沉剂和混合溶剂，混合均匀即可得到聚氨酯防水防霉涂料产品。

实施例2

首先按重量份数将聚氨酯预聚体50份、甲基丙烯酸羟丙酯2份、对苯二甲酸二辛酯5份、钛酸酯偶联剂NDZ-201 0.9份、金红石型钛白粉17份、氧化锌9份、聚硅氧烷消泡剂0.4份、滑石粉10份、混合溶剂（丙二醇甲醚和水，重量比例为3:10） 16份、防霉剂（异噻唑啉酮杀菌剂）7份、抗冻剂苯甲醇5份，进行备料。

生产方法，按重量每公斤甲基丙烯酸羟丙酯加入1.7公斤的体积浓度65～80%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80～130℃，反应时间1.4小时后加入钛酸酯偶联剂NDZ-201；继续反应5小时，然后加入对苯二甲酸二辛脂、金红石型钛白粉、氧化锌、聚硅氧烷消泡剂、防霉剂、滑石粉、抗冻剂和混合溶剂，混合均匀即可得到聚氨酯防水防霉涂料产品。

实施例3

首先按重量份数将聚氨酯预聚体55份、甲基丙烯酸羟丙酯3份、对苯二甲酸二辛酯6.5份、钛酸酯偶联剂NDZ-201 1.2份、金红石型钛白粉20份、氧化锌10份、聚硅氧烷消泡剂0.5份、滑石粉13份、混合溶剂（丙二醇甲醚和水，重量比例为3:10）18份、防霉剂（辛基—异噻唑啉酮）10份、防沉剂改性氢化蓖麻油6份，进行备料。

    生产方法，按重量每公斤甲基丙烯酸羟丙酯加入1.7公斤的体积浓度65～80%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80～130℃，反应时间1.6小时后加入钛酸酯偶联剂NDZ-201；继续反应6小时；然后加入对苯二甲酸二辛脂、金红石型钛白粉、氧化锌、聚硅氧烷消泡剂、防霉剂、滑石粉、防沉剂和混合溶剂，混合均匀即可得到聚氨酯防水防霉涂料产品。

本发明的各项技术指标检测结果达到GB/T9757-2001和JG/T235-2008标准评定，为了便于参考，列于下表。 

由上述检测结果可见，本发明各项指标均符合国家标准，适于工业大批量推广应用。

Claims (5)

1.一种聚氨酯防水防霉涂料，其特征在于：制成该涂料包括以下重量份数的原料：

聚氨酯预聚体                            45～55份；

甲基丙烯酸羟丙酯                     1-3份；

对苯二甲酸二辛酯                   4.5～6.5份；

钛酸酯偶联剂NDZ-201          0.7～1.2份；

钛白粉                                   12～20份；

氧化锌                                    8～10份

聚硅氧烷消泡剂                       0.3～0.5份；

滑石粉                                     8～13份；

混合溶剂                                 15～18份；

防霉剂                                     5-10份；

所述的聚氨酯预聚体是带有NCO端基的预聚体，分子量在10000-4000之间；

所述的混合溶剂是丙二醇甲醚和水的混合溶液，重量比例为3:10；

所述的防霉剂是所述的防霉剂是辛基—异噻唑啉酮或异噻唑啉酮杀菌剂。

2.根据权利要求1所述的聚氨酯防水防霉涂料，其特征在于：所述的钛白粉为金红石型钛白粉。

3.根据权利要求1所述的聚氨酯防水防霉涂料，其特征在于：其制备方法包括以下步骤：

按重量每公斤甲基丙烯酸羟丙酯加入1.7公斤的体积浓度65～80%的乙醇溶解，然后在反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80～130℃，反应时间1.3～1.6小时后加入钛酸酯偶联剂NDZ-201；继续反应4～6小时；然后加入对苯二甲酸二辛脂、金红石型钛白粉、氧化锌、聚硅氧烷消泡剂、防霉剂、滑石粉和混合溶剂，混合均匀即可得到聚氨酯防水防霉涂料产品。

4.根据权利要求1所述的聚氨酯防水防霉涂料，其特征在于：所述的涂料还包括：流平剂、抗冻剂和防沉剂中的一种或多种，重量份数为3～6；所述的流平剂是聚乙烯醇缩丁醛；所述的抗冻剂是苯甲醇；所述的防沉剂是改性氢化蓖麻油。

5.权利要求1所述的聚氨酯防水防霉涂料，其特征在于：该涂料可以应用于浴室、地下室潮湿面的涂装，木板、脚踏板、水泥墙壁的防霉以及应用于粮库若食品加工厂、酿造厂、制药厂的墙体的防水防霉。