CN105001776A - 一种自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料 - Google Patents

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Abstract

一种自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料，由A组分和B组分按一定比例混合均匀后加水乳化制成，所述A组分由重量比为50％～70％的混合聚醚多元醇，20％～30％的二苯基甲烷二异氰酸酯，1％～30％的增塑剂组成；所述B组分包括重量比为25％～55％的液体填料，40％～60％的无机粉料，1％～10％的化学助剂，0.1％～5％的亲水扩链剂。本发明之自乳化型环保水固化聚氨酯防水涂料具有环保、低成本、可操作时间长、高机械强度的优点，适用于建筑防水领域，特别适合在潮湿基层、潮湿环境和密闭空间中施工。

Description

一种自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯防水涂料，具体涉及一种自乳化型环保水固化环保聚氨酯防水涂料。
背景技术
聚氨酯防水涂料因其具有耐水、耐油、耐化学介质腐蚀、耐高低温等特性，拉伸强度高，延伸率高，粘结强度高，施工简单，被认为是防水行业性能最优异的防水涂料，具有非常广泛的应用领域。现有聚氨酯防水涂料分为单组分和双组分两种，其中，单组分聚氨酯涂料由于靠吸收空气中的水分来固化，因此在干燥和低温环境中固化速度极慢，会大大影响工期；另外单组分聚氨酯防水涂料对潮湿基面含水率有严格要求，基面潮湿会导致涂料因粘不牢而失去防水功能。近年来，改进后的潜固化单组分防水涂料由于潜固化剂遇水反应后会释放出醛类化合物，具有较强的刺激性气味，因此不适合密闭空间施工。双组分聚氨酯涂料A组分中原料TDI有剧毒、易挥发、具有极强的刺激性气味，对生产工人和施工人员均具有较大的健康危害，属于国家管控的危险运输品。B组分中原料MOCA有刺激性气味，对生产人员和涂料施工人员具有健康危害，且是具有致癌危险的化学品，价格昂贵，同时从降低成本方面考虑，生产厂家通常在B组分中添加大量的溶剂油、芳烃油、古马隆树脂等液体原料，从而使得聚氨酯涂料具有刺鼻的气味，特别是在室内、地下室等密闭不通风的空间施工时会给施工人员健康带来巨大威胁。
目前，为了解决上述问题，已开发出多种水固化聚氨酯防水涂料，例如现有技术CN200810018540.7，CN201310462014.0，但这两个发明中无论单组分还是双组分水固化聚氨酯防水涂料多数通过提高树脂含量来增加强度，提高延伸率和撕裂强度，使得生产成本大幅增加；同时由于聚氨酯体系为油性体系，尽管其中含有乳化剂，但是油性的聚氨酯与水乳化效果差，水在聚氨酯体系中分散不均匀，导致聚氨酯与水局部反应速度过快，涂膜硬脆，性能受影响；另外可操作时间短，而进一步添加古马隆树脂、石油树脂来降低粘度、延长操作时间，例如随之带来不环保原料、售价远高于普通聚氨酯涂料等一系列问题，从而制约水固化聚氨酯涂料大范围的推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种环保、低成本、可操作时间长、高强度的自乳化型水固化聚氨酯防水涂料。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料，由A组分和B组分按一定比例(优选质量比为1∶2)混合均匀后加水(优选10份)乳化制成，所述A组分由重量比为50％～70％的混合聚醚多元醇，20％～30％的二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，1％～30％的增塑剂组成；所述B组分包括重量比为25％～55％的液体填料，40％～60％的无机粉料，1％～10％的化学助剂，0.1％～5％的亲水扩链剂；其中，所述混合聚醚多元醇由重量比为5％～45％的聚醚三元醇N300和5％～55％的聚醚二元醇N220组成；所述液体填料为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯和氯化石蜡中的一种或多种的混合物，所述亲水扩链剂为1,4-丁二醇、一缩乙二醇、二羟甲基丙酸、3-甲基-1,5戊二醇、二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷、磺酸基聚酯多元醇中的一种或多种的混合物且至少含有二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、磺酸基聚酯多元醇中的一种或多种的混合物，亲水扩链剂不仅能起到增强聚氨酯强度的作用，还使得聚氨酯具有亲水性和自乳化性，遇水极易分散乳化，保证水与聚氨酯充分接触反应。
进一步，所述B组分还包含0.1％～1％的催化剂，所述催化剂为有机金属催化剂(优选辛酸亚锡、二月桂酸二丁锡和有机铋中的一种或多种的混合物)。
进一步，所述B组分还包含防沉降剂(优选膨润土，例如膨润土908)，可防止B组分中的粉料沉降。
进一步，所述亲水扩链剂二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、磺酸基聚酯多元醇中的一种或多种的混合物。
进一步，所述聚醚三元醇N300为陶氏化学的聚醚三元醇2471；所述聚醚二元醇N220为陶氏化学的聚醚二元醇2000LM。
进一步，所述二苯基甲烷二异氰酸酯为碳化二亚胺-脲酮亚胺改性液化MDI、氨基甲酸酯改性液化MDI中的一种或者两种的混合物。
进一步，所述增塑剂为苯二甲酸酯类增塑剂(优选邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二异辛酯)。
进一步，所述无机粉体填料为轻质氧化镁、氧化钙、轻质碳酸钙、重钙、氢氧化钙、滑石粉、无机颜料中的一种或多种的混合物，细度为800目～1250目。
进一步，所述化学助剂为消泡剂、流平剂、分散剂和润湿剂的混合物，其中，消泡剂主要用于抑制或消除涂料中的气泡，本发明中可选用现有技术中常用的有机硅类消泡剂，例如聚硅氧烷、改性聚硅氧烷。增塑剂为苯二甲酸酯类增塑剂，优选邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二异辛酯。
本发明B组分中的亲水性扩链剂，不仅能大大提升聚氨酯涂料的机械强度，同时使得聚氨酯具有较强的亲水性和较好的自乳化性，遇水极易分散乳化，能保证油性的体系与固化剂水能充分接触反应，使涂膜致密，韧性显著增加，与普通聚氨酯涂料相比，在不增加树脂含量的前提下，强度大大高于聚氨酯防水涂料国家标准I型要求，且树脂含量仅占涂料总量的20％时也能达到国标要求，尤其是改用二羟甲基丁酸做扩链剂，增加其用量，或者与二羟甲基丙酸配合使用，可以达到II型标准的要求，制得高强度聚氨酯防水涂料系列产品。
本发明采用的环保型原料不仅在于用MDI替代TDI，产品挥发性小，对人体毒性相对小很多，对生产人员和施工人员均有利，且MDI不属于危险化学品，运输不受限，使用简单；还在于用水替代MOCA做固化剂，大大降低涂料对生产人员和施工人员的健康危害；同时A、B组分中不含任何VOC易挥发化合物，原料上能达到环保要求。
本发明之自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料可在常温固化，并且采用了水作固化剂，可在潮湿(表面无明水)的界面施工；涂料无毒无味，特别适合在地下室、室内及深层基坑等相对密闭的环境和阴雨季节潮湿的环境中施工，可以大大缩短工期，降低施工成本。
综上，本发明采用更环保的原料代替现有技术中的昂贵且危害健康的原料，采用亲水型扩链剂使得聚氨酯具有亲水性和自乳化性，同时强度大大提高，在不增加树脂含量的前提下达到国标I型、II型要求，制备高强度聚氨酯防水涂料，不仅解决了普通单双组分聚氨酯存在的问题，而且也解决了现有水固化聚氨酯成本高、售价高的问题，有利于水固化聚氨酯防水涂料的大面积推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步加以说明。
实施例1：制备自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料
A组分和B组分均以100份计：
A组分具体配比为：70份混合聚醚多元醇(40份N220，30份N330)，24份MDI，6份增塑剂(邻苯二甲酸二异辛酯)。
B组分具体配比为：47份液体填料(37份邻苯二甲酸二丁酯，10份氯化石蜡)，47份无机粉体填料(13份轻质氧化镁、20份轻质碳酸钙、10份滑石粉、2份防沉降剂908、2份氢氧化钙)，3份化学助剂(0.5份消泡剂聚二甲基硅氧烷、0.4份润湿剂，0.6份分散剂，0.5份流平剂，1份无机颜料)，1份有机铋催化剂，1份二羟甲基丙酸和1份二羟甲基丁酸。
将所得的A组分和B组分按1∶2的质量比混合搅拌均匀后加入10份的水作为固化剂反应，搅拌均匀后，即得到水固化聚氨酯防水涂料。采用旋转粘度计按GB/T 2794-2013规定的试验方法测定混合液的粘度，从加入水混合开始计时，水固化聚氨酯防水涂料的粘度达到50Pa﹒S的时间即为可工作时间。该涂料室温可操作实验为1小时45分。
实施例1所制备的产品各项性能指标，按照GB/T19250-2013《聚氨酯防水涂料》I型指标要求测试，主要结果如表1。
表1-产品性能测试结果
序号 项目 技术指标 实测值
1 拉伸强度/Mpa≥ 2.0 4.6
2 断裂伸长率/％≥ 500 783
3 撕裂强度/(N/mm)≥ 15 27
4 粘结强度/MPa≥ 1.0 1.5
实施例2：制备自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料
A组分和B组分均以100份计：
A组分具体配比为：60份混合聚醚多元醇(30份N220，30份N330)，30份MDI，10份增塑剂(邻苯二甲酸二丁酯)。
B组分具体配比为：38份液体填料(38份邻苯二甲酸二异辛酯)，50份无机粉体填料(14份轻质氧化镁、20份轻质碳酸钙、10份滑石粉、2份防沉降剂908、4份氢氧化钙)，6份化学助剂(2份消泡剂聚二甲基硅氧烷、1份润湿剂，1份分散剂，1份流平剂，1份无机颜料)，0.5份有机铋催化剂，0.5份二月桂酸二丁锡，2份二羟甲基丙酸，2份二羟甲基丁酸，1份磺酸基聚酯多元醇(北京佰源化工有限公司水溶性聚酯多元醇BY3301)。
将所得的A组分和B组分按1∶2的质量比混合搅拌均匀后加入10份的水作为固化剂反应，搅拌均匀后，即得到水固化聚氨酯防水涂料。采用旋转粘度计按GB/T 2794-2013规定的试验方法测定混合液的粘度，从加入水混合开始计时，水固化聚氨酯防水涂料的粘度达到50Pa﹒S的时间即为可工作时间。该涂料室温可操作实验为1小时30分。
实施例2所制备的产品各项性能指标，按照GB/T19250-2013《聚氨酯防水涂料》II型指标要求测试，主要结果如表2。
表2-产品性能测试结果
序号 项目 技术指标 实测值
1 拉伸强度/Mpa≥ 6.0 8.5
2 断裂伸长率/％≥ 450 571
3 撕裂强度/(N/mm)≥ 30 39
4 粘结强度/MPa≥ 1.0 1.2
实施例3：制备自乳化型水固化环保型聚氨酯防水涂料
A组分和B组分均以100份计：
A组分具体配比为：50份混合聚醚多元醇(35份N220，15份N330)，28份MDI，22份增塑剂(邻苯二甲酸二异辛酯)。
B组分具体配比为：50份液体填料(10份邻苯二甲酸二丁酯，20份氯化石蜡和20份邻苯二甲酸二异辛酯)，40份无机粉体填料(15份重钙、23份滑石粉、2份防沉降剂908、)，5份化学助剂(1份消泡剂聚二甲基硅氧烷、1份润湿剂，1份分散剂，1份流平剂，1份无机颜料)，1份有机铋催化剂，2份二羟甲基丙酸，1份二羟甲基丁酸和1份3-甲基-1,5戊二醇。
将所得的A组分和B组分按1∶2的质量比混合搅拌均匀后加入10份的水作为固化剂反应，搅拌均匀后，即得到水固化聚氨酯防水涂料。采用旋转粘度计按GB/T 2794-2013规定的试验方法测定混合液的粘度，从加入水混合开始计时，水固化聚氨酯防水涂料的粘度达到50Pa﹒S的时间即为可工作时间。该涂料室温可操作实验为1小时45分。
实施例3所制备的产品各项性能指标，按照GB/T19250-2013《聚氨酯防水涂料》I型指标要求测试，主要结果如表3。
表3-产品性能测试结果
序号 项目 技术指标 实测值
1 拉伸强度/Mpa≥ 2.0 3.1
2 断裂伸长率/％≥ 500 659
3 撕裂强度/(N/mm)≥ 15 28
4 粘结强度/MPa≥ 1.0 1.4
实施例4：制备自乳化型水固化环保型聚氨酯防水涂料
A组分和B组分均以100份计：
A组分具体配比为：70份混合聚醚多元醇(50份N220，20份N330)，28份MDI，2增塑剂(邻苯二甲酸二异辛酯)。
B组分具体配比为：55份液体填料(55份氯化石蜡)，38份无机粉体填料(18份重钙、8份轻质氧化镁、12份轻质碳酸钙)，4份化学助剂(1份消泡剂聚二甲基硅氧烷、0.5份润湿剂，0.5份分散剂，1份流平剂，1份无机颜料)，2份二羟甲基丁酸和1三羟甲基丙烷。
将所得的A组分和B组分按1∶2的质量比混合搅拌均匀后加入10份的水作为固化剂反应，搅拌均匀后，即得到水固化聚氨酯防水涂料。采用旋转粘度计按GB/T 2794-2013规定的试验方法测定混合液的粘度，从加入水混合开始计时，水固化聚氨酯防水涂料的粘度达到50Pa﹒S的时间即为可工作时间。该涂料室温可操作实验为1小时20分。
实施例4所制备的产品各项性能指标，按照GB/T19250-2013《聚氨酯防水涂料》II指标要求测试，主要结果如表4。
表4-产品性能测试结果
序号 项目 技术指标 实测值
1 拉伸强度/Mpa≥ 6.0 8.6
2 断裂伸长率/％≥ 450 568
3 撕裂强度/(N/mm)≥ 30 39
4 粘结强度/MPa≥ 1.0 1.4
上述实施例制备的聚氨酯防水涂料性能优异，成本比现有水固化聚氨酯防水涂料有优势，且可操作时间均在一小时以上。

Claims (10)

1.一种自乳化型水固化环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于，由A组分和B组分按一定比例混合均匀后加水乳化制成，所述A组分由重量比为50％～70％的混合聚醚多元醇，20％～30％的二苯基甲烷二异氰酸酯，1％～30％的增塑剂组成；所述B组分包括重量比为25％～55％的液体填料，40％～60％的无机粉料，1％～10％的化学助剂，0.1％～5％的亲水扩链剂；其中，所述混合聚醚多元醇由重量比为5％～45％的聚醚三元醇N300和5％～55％的聚醚二元醇N220组成；所述液体填料为邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异辛酯和氯化石蜡中的一种或多种的混合物，所述亲水扩链剂为1,4-丁二醇、一缩乙二醇、二羟甲基丙酸、3-甲基-1,5戊二醇、二羟甲基丁酸、三羟甲基丙烷、磺酸基聚酯多元醇中的一种或多种的混合物且至少含有二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、磺酸基聚酯多元醇中的一种或多种的混合物。
2.根据权利要求1所述的自乳化型水固化环保型聚氨酯防水涂料，其特征在于，由A组分和B组分按1∶2的质量比混合均匀后加入10份水乳化制成。
3.根据权利要求1或2所述的自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述B组分还包含0.1％～1％的催化剂，所述催化剂为有机金属催化剂。
4.根据权利要求3所述的自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述有机金属催化剂为辛酸亚锡、二月桂酸二丁锡和有机铋中的一种或多种的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述B组分还包含防沉降剂。
6.根据权利要求5所述的自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述防沉降剂为膨润土。
7.根据权利要求1、2、3或5之一所述的自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述亲水扩链剂为二羟甲基丙酸、二羟甲基丁酸、磺酸基聚酯多元醇中的一种或多种的混合物。
8.根据权利要求1、2、3或5之一所述的自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述聚醚三元醇N300为陶氏化学的聚醚三元醇2471；所述聚醚二元醇N220为陶氏化学的聚醚二元醇2000LM，聚醚三元醇羟值为32-36KOHmg/g、聚醚二元醇的羟值为54～58KOHmg/g；所述二苯基甲烷二异氰酸酯为碳化二亚胺-脲酮亚胺改性液化MDI、氨基甲酸酯改性液化MDI中的一种或者两种的混合物；所述增塑剂为苯二甲酸酯类增塑剂。
9.根据权利要求8所述的自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二异辛酯。
10.根据权利要求1、2、3或5之一所述的自乳化型水固化环保聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述无机粉体填料为轻质氧化镁、氧化钙、轻质碳酸钙、重钙、氢氧化钙、滑石粉、无机颜料中的一种或多种的混合物，细度为800目～1250目；所述化学助剂为消泡剂、流平剂、分散剂和润湿剂的混合物。
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