CN104877542A - 一种单组分聚氨酯阻根防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种单组分聚氨酯阻根防水涂料及其制备方法,属于防水涂料技术领域,其可解决现有的单组分聚氨酯防水涂料强度低,涂膜不密实,易出现气泡和针孔等问题。本发明的单组分聚氨酯阻根防水涂料,包括以下重量份的原料:异氰酸酯5-15份,端氨基聚醚5-80份,端羟基聚醚5-80份,潜固化剂0.2-2份,化学阻根剂1-2份。本发明的单组分聚氨酯阻根防水涂料,涂膜表面无针孔无气泡,强度大,最高可达12MPa以上,同时具有优异的物理和化学阻根效果,耐根穿刺性能优异,涂膜致密无接缝,能与种植屋面结构基层形成一体。本发明的阻根防水涂料适用于各种环境条件的种植屋面,可以采用刮涂或喷涂的实施方式,方便实用。
Description
技术领域
本发明属于防水涂料技术领域,具体涉及一种单组分聚氨酯阻根防水涂料及其制备方法。
背景技术
种植屋面是提高城市绿化覆盖率、减缓“热岛效应”、降低大气污染、节省能源、截留雨水、改善生态环境和美化城市景观的有效途径,然而种植屋面的植物根系具有很强的穿透能力,他们能够穿透屋面结构层而造成严重的渗漏水现象。
目前种植屋面通常采用防水卷材来进行阻根和防水,但防水卷材存在搭接缝,搭接不牢易出现渗漏,不能达到很好的阻根防水效果。喷涂聚脲因强度大,耐穿刺能力强,人们也尝试用于种植屋面,但因凝胶太快,流平性能差,施工缺陷较多,常以失败告终。聚氨酯防水涂料属于化学反应型防水涂料,其固化后是一种橡胶状的高弹性涂膜,涂膜整体无缝,适用于种植屋面阻根和防水。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并机械搅拌,现场施工配料容易造成配料不准,机械搅拌过程中容易引入气泡等均会影响施工质量,甚至造成防水质量事故;而单组分聚氨酯防水涂料组分单一,即开即用,不需搅拌,施工可靠,得到了广泛的应用。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题:单组分聚氨酯防水涂料的固化机理是含异氰酸酯端基(-NCO)的预聚物与湿气作用固化成膜,并释放出CO2气体:
因此现有的单组分聚氨酯防水涂料在施工过程中易受到施工环境湿度的干扰,施工不能厚涂,而且固化后的涂膜易出现气泡和针孔等不密实现象,此外现有的单组分聚氨酯防水涂料强度一般在2.0MPa左右,偏低,容易被强冲击性植物的根穿刺。
发明内容
本发明针对现有的单组分聚氨酯防水涂料强度低,容易被强冲击性植物的根穿刺的问题,提供一种单组分聚氨酯阻根防水涂料及其制备方法。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是:
一种单组分聚氨酯阻根防水涂料,包括以下重量份的原料:
本发明所述份数均指重量份。
其中,异氰酸酯与端氨基聚醚和端羟基聚醚反应生成聚氨酯,本发明在合成过程中采用端氨基聚醚部分替代端羟基聚醚,可以显著提高聚氨酯强度;采用潜固化剂,固化过程中不会产生CO2气体;上述原料协同作用,提高阻根防水涂料的性能,聚氨酯涂膜表面无针孔无气泡,强度大,最高可达12MPa以上;同时具有优异的物理和化学阻根效果,耐根穿刺性能优异,涂膜致密无接缝,能与种植屋面结构基层形成一体。
优选的,所述端氨基聚醚分子量为1000-5000;所述的端氨基聚醚包括双官能度、三官能度中的一种或一种以上的混合物。
其中,所述端氨基聚醚(或称聚醚胺PEA)主链为聚醚,其末端活性官能团为胺基。
优选的,所述端氨基聚醚与端羟基聚醚的重量比为0.25-2:1。
其中端氨基聚醚与端羟基聚醚比例小于0.25时,聚氨酯的强度低,抗物理穿刺性能差;端氨基聚醚与端羟基聚醚比例大于2时,生产可控性差,易出现凝胶。
优选的,所述单组分聚氨酯阻根防水涂料包括以下重量份的原料:
优选的,所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯,二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯等中的一种或一种以上的混合物。
优选的,所述端羟基聚醚分子量为500-5000,羟值为40-400mgKOH/g;更优选的,所述端羟基聚醚选自聚醚二元醇,聚醚三元醇,聚醚四元醇中的一种或一种以上的混合物。
优选的,所述潜固化剂选自亚胺型固化剂或恶唑烷型固化剂;更优选的,所述恶唑烷型固化剂选自2-异丙基恶唑烷,2,2-二氢恶唑烷,2-异丙基-N-羟乙基-恶唑烷,2,2-二氢-N-羟乙基恶唑烷的酯类化合物中的一种或一种以上的混合物。
优选的,所述化学阻根剂选自化学阻根剂B2或B5。
其中,上述化学阻根剂与聚氨酯相容性好,不迁移。B2或B5由LANXESS-德国朗盛有限公司生产。
优选的,所述阻根防水涂料还包括增塑剂5-30份,溶剂5-30份,颜填料10-80份,催化剂0.2-1份,助剂0.1-2份。
优选的,所述催化剂选自有机金属催化剂,脂肪胺类,脂环胺类,芳香胺类或叔胺类催化剂中的一种或一种以上的混合物。
所述的增塑剂选自氯化石蜡,芳烃油,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,柠檬酸酯类增塑剂中的一种或一种以上的混合物;
所述溶剂选自甲苯,二甲苯,120#溶剂油,150#溶剂油,乙酸乙酯,乙酸丁酯中的一种或一种以上的混合物;
所述颜填料选自炭黑,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,滑石粉中的一种或一种以上的混合物;
所述助剂选自消泡剂,流平剂,防沉剂,偶联剂,抗氧剂,缓凝剂中的一种或一种以上的混合物。
其中,所述增塑剂与聚氨酯的相容性好,由于增塑剂与聚氨酯的相容性好,增塑剂在长期使用中不会发生迁移,其稳定性和协同性显著。
上述助剂是本领域所常用的,本领域技术人员可以根据经验调节助剂的用量。
优选的,所述有机金属催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或异辛酸铅中的一种或一种以上的混合物;所述叔胺类催化剂选自醇胺类及其铵盐类化合物。
本发明还提供一种上述单组分聚氨酯阻根防水涂料的制备方法,包括以下制备步骤:
在反应容器中加入端羟基聚醚以及端氨基聚醚,搅拌升温到100℃-120℃,在真空度-0.01MPa的条件下脱水2-3小时;
将上述反应容器中温度降至35℃以下,搅拌条件下,加入异氰酸酯,在35℃以下反应1-2小时;
然后升温至60-100℃,搅拌状态下,反应2-3小时;
将上述反应容器中温度降到50℃,加入潜固化剂,化学阻根剂搅拌1-2小时,降温至30℃-40℃以下出料,即可刮涂或喷涂施工。
其中,加入异氰酸酯前需将反应容器中温度降到35℃以下,异氰酸酯反应过程中需控制反应容器中温度不高于35℃,以免发生凝胶化。
本发明的有益效果:
本发明的单组分聚氨酯阻根防水涂料,采用端氨基聚醚部分替代端羟基聚醚,生成脲键,显著提高聚氨酯强度,其固化过程中不会产生CO2气体,聚氨酯表面无针孔无气泡。本发明的阻根防水涂料具有良好的防水性能,其强度高,最高可达12MPa以上,同时具有优异的物理和化学阻根效果,耐根穿刺性能优异,涂膜致密无接缝,能与种植屋面结构基层形成一体。本发明的单组分聚氨酯阻根防水涂料适用于各种环境条件的种植屋面,可以采用刮涂或喷涂的实施方式,方便实用。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1:
本实施例提供一种单组分聚氨酯阻根防水涂料,包括以下份的原料:异氰酸酯(TDI)8份,聚醚二元醇(2000D)30份,聚醚三元醇(330N)20份,端氨基聚醚(D2000)25份,氯化石蜡10份,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)10份,潜固化剂(2959)1份,化学阻根剂(B2)1.5份,填料(重钙)50份,有机锡催化剂(T-12)0.2份,消泡剂0.5份,分散剂0.2份,抗氧剂0.1份,150#溶剂油20份。
具体制备步骤如下:
在反应容器中加入聚醚二元醇(2000D)30份,聚醚三元醇(330N)20份,端氨基聚醚(D2000)25份,氯化石蜡10份,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)10份,重钙50份以及分散剂0.2份,搅拌升温到100℃-120℃,在真空为-0.01MPa的条件下脱水2-3小时;
将反应容器中温度降到35℃以下,在上述应容器中加入异氰酸酯(TDI)8份,在30-35℃搅拌状态下,反应1-2小时;
将温度升至70℃,在70-100℃继续反应2-3小时;
将温度降到50℃以下,加入潜固化剂(2959)1份,化学阻根剂(B2)1.5份,有机锡催化剂(T-12)0.2份,抗氧剂0.1份,消泡剂0.5份以及150#溶剂油20份,搅拌1-2小时后,降温至30℃-40℃以下充氮保护,出料。
实施例2
本实施例提供一种单组分聚氨酯阻根防水涂料,包括以下份的原料:
异氰酸酯(TDI)8份,聚醚二元醇(2000D)37.5份,端氨基聚醚(D2000)37.5份,氯化石蜡15份,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)5份,潜固化剂(Incozol 4)1份,化学阻根剂(B2)1.5份,重钙50份,有机锡催化剂(T-12)0.2份,消泡剂0.5份,分散剂0.2份,抗氧剂0.1份,二甲苯8份,醋酸丁酯12份。
具体制备步骤如下:
在反应容器中加入聚醚二元醇(2000D)37.5份,端氨基聚醚(D2000)37.5份,氯化石蜡15份,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)5份,重钙50份以及分散剂0.2份,搅拌升温到100℃-120℃,真空为-0.01MPa的条件下脱水2-3小时;
将温度降到30℃以下,在上述应容器中加入异氰酸酯(TDI)10份,在30℃搅拌状态下,反应1-2小时;
将温度升至70℃,在70-100℃继续反应2-3小时;
将温度降到50℃以下,加入潜固化剂(Incozol 4)1份,化学阻根剂(B2)1.5份,有机锡催化剂(T-12)0.2份,抗氧剂0.1份,消泡剂0.5份,甲苯8份和醋酸丁酯12份,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3
本实施例提供一种单组分聚氨酯阻根防水涂料,包括以下份的原料:
异氰酸酯(MDI-100)10份,聚醚二元醇(2000D)30份,聚醚三元醇(330N)30份,端氨基聚醚(D2000)15份,氯化石蜡10份,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)10份,潜固化剂(ALT-101)1份,化学阻根剂(B2)1.5份,重钙30份,有机锡催化剂(T-12)0.2份,消泡剂0.5份,分散剂0.2份,抗氧剂0.1份,醋酸丁酯20份。
具体制备步骤如下:
在反应容器中加入聚醚二元醇(2000D)30份,端聚醚三元醇(330N)30份,端氨基聚醚(D2000)15份,氯化石蜡10份,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)10份,分散剂0.2份以及重钙30份,搅拌升温到100℃-120℃,在真空为-0.01MPa的条件下脱水2-3小时;
将温度降到30℃以下在上述应容器中加入异氰酸酯(MDI-100)10份,在30℃搅拌状态下,反应1-2小时;
将温度升至70℃,在70-100℃继续反应2-3小时;
将温度降到50℃以下,加入潜固化剂(ALT-101)1份,化学阻根剂(B2)1.5份,有机锡催化剂(T-12)0.2份,抗氧剂0.1份,消泡剂0.5份和醋酸丁酯20份,搅拌1-2小时后,降温至30℃-40℃以下充氮保护,出料。
对比例1-3具有与实施例1类似的制备方法,其与实施例1的区别在于原料配比不同,对比例1-3原料配比见表1:
表1
实施例4-5与实施例1制备方法类似,其与实施例1的区别在于原料配比不同,实施例4-5原料配比见表2:
表2
将实施例1-5和对比例1-3涂膜,按国标GB/T 19250-2013进行测试,性能见表3:
表3
本发明所制备的单组分聚氨酯防水涂料,强度大,涂膜致密无气泡,无接缝,施工简便可靠,能与结构基层形成一体,不仅同时具有物理和化学阻根效果,耐根穿刺性能好,防水抗渗性能也优异。
显然,上述各实施例的具体实施方式还可进行许多变化;例如:将化学阻根剂改为B5,或改变原料的份数配比或助剂的具体类型或具体制备步骤的工艺条件、温度等,均能得到物理和化学阻根效果良好的单组分聚氨酯防水涂料。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种单组分聚氨酯阻根防水涂料,其特征在于,包括以下重量份的原料:
2.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯阻根防水涂料,其特征在于,所述端氨基聚醚分子量为1000-5000;所述端氨基聚醚包括双官能度,三官能度中的一种或一种以上的混合物;所述端氨基聚醚与端羟基聚醚的重量比为0.25-2:1。
3.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯阻根防水涂料,其特征在于,包括以下重量份的原料:
4.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯阻根防水涂料,其特征在于,所述异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯,二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六次甲基二异氰酸酯等中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯阻根防水涂料,其特征在于,所述端羟基聚醚分子量为500-5000,羟值为40-400mgKOH/g。
所述端羟基聚醚选自聚醚二元醇,聚醚三元醇,聚醚四元醇中的一种或一种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯阻根防水涂料,其特征在于,所述潜固化剂选自亚胺型固化剂或恶唑烷型固化剂;
优选的,所述恶唑烷型固化剂选自2-异丙基恶唑烷,2,2-二氢恶唑烷,2-异丙基-N-羟乙基-恶唑烷,2,2-二氢-N-羟乙基恶唑烷的酯类化合物中的一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯阻根防水涂料,其特征在于,所述化学阻根剂选自化学阻根剂B2或B5。
8.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯阻根防水涂料,其特征在于,所述阻根防水涂料还包括增塑剂5-30份,溶剂5-30份,颜填料10-80份,催化剂0.2-1份,助剂0.1-2份。
9.根据权利要求8所述的单组分聚氨酯阻根防水涂料,其特征在于,所述催化剂选自有机金属催化剂,脂肪胺类,脂环胺类,芳香胺类或叔胺类催化剂中的一种或一种以上的混合物;更优选的,所述有机金属催化剂选自二月桂酸二丁基锡,辛酸亚锡或异辛酸铅中的一种或一种以上的混合物;所述叔胺类催化剂选自醇胺类及其铵盐类化合物;
所述的增塑剂选自芳烃油,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,柠檬酸酯类增塑剂中的一种或一种以上的混合物;
所述溶剂选自甲苯,二甲苯,120#溶剂油,150#溶剂油,乙酸乙酯,乙酸丁酯中的一种或一种以上的混合物;
所述颜填料选自炭黑,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,滑石粉中的一种或一种以上的混合物;
所述助剂选自消泡剂,流平剂,防沉剂,偶联剂,抗氧剂,缓凝剂中的一种或一种以上的混合物。
10.一种单组分聚氨酯阻根防水涂料的制备方法,其特征在于,所述单组分聚氨酯阻根防水涂料为权利要求1-9任意一项所述的单组分聚氨酯阻根防水涂料,所述方法包括以下制备步骤:
在反应容器中加入端羟基聚醚以及端氨基聚醚,搅拌升温到100℃-120℃,在真空度-0.01MPa的条件下脱水2-3小时;
将上述反应容器中温度降至35℃以下,搅拌条件下,加入异氰酸酯,在35℃以下反应1-2小时;
然后升温至60-100℃,搅拌状态下,反应2-3小时;
将上述反应容器中温度降到50℃,加入潜固化剂,化学阻根剂搅拌1-2小时,降温至30℃-40℃以下出料。
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