CN105111802A - 一种多彩环保型高分子防水涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多彩环保型高分子防水涂料及其制备方法和应用。所述涂料包括石油树脂3～10重量份、热塑性聚氨酯弹性体TPU5～10重量份、萜烯树脂5～10重量份、反应性聚硅氧烷化合物1～2重量份、聚丙烯短纤维1～5重量份、烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物2～8重量份、色浆2～4重量份、增稠剂0.5～3重量份、抗氧剂0.2～0.5重量份、云母粉10～15重量份、甲基丙烯酸1～4重量份和水20～50重量份。所述方法为将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水加入反应釜，搅拌；再加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；加热后加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温；向反应釜内加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌，降温后停止搅拌；研磨后即得所述涂料。

Description

一种多彩环保型高分子防水涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及防水涂料领域，尤其是一种多彩环保型高分子防水涂料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，市售的防水涂料很多，但大多物理性能较差且不稳定，与建筑物的使用寿命差距大，必须定期进行重新喷涂，一般周期为5年左右；且涂料本身不环保。此外，稳定性差导致涂料的耐水性、聚合稳定性差，在高温或长期浸水的情况下易开裂或质地变疏松。目前，现有的防水涂料很难同时达到以上效果，部分新型高档材料虽然能够实现，但工艺复杂、造价高昂、目前只应用于高铁、水利工程等大型高端建筑的防水保护，很难被一般用户所接受。因此，我们试图研究一种耐水性好、聚合稳定性好、柔韧性好的环保型防水涂料。

CN102719155A公开了一种高分子防水涂料及其制备方法，由粉料与液料按照(1～5)：1的重量配比而成；所述粉料按照重量份数包括如下组分：反应性聚硅氧烷化合物0.1～5、聚丙烯短纤维1～5、石英粉10～50、碳酸钙30～70、膨润土1～15；所述液料按照重量份数包括如下组分：聚乙烯乙酸酯乳液30～80、增稠剂0.5～5、杀菌剂0.5～5、有机硅消泡剂0.1～3、水10～40。本发明无污染，原料易得，成本低廉，制作简单，施工方便，力学性能优异，安全环保，粘结力强，延伸性好，防水防锈。但该发明对于聚合稳定性和涂料柔韧性并未作出改进，且色彩单一、不能用于彩色涂料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种膜耐水性好、色彩鲜艳、聚合稳定性好、拉伸性能好的多彩环保型高分子防水涂料及其制备方法和应用。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供一种多彩环保型高分子防水涂料，所述涂料按重量份包括以下组分：

石油树脂3～10重量份、热塑性聚氨酯弹性体TPU5～10重量份、萜烯树脂5～10重量份、反应性聚硅氧烷化合物1～2重量份、聚丙烯短纤维1～5重量份、烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物2～8重量份、色浆2～4重量份、增稠剂0.5～3重量份、抗氧剂0.2～0.5重量份、云母粉10～15重量份、甲基丙烯酸1～4重量份和水20～50重量份。

其中，石油树脂可以是3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份或10重量份；热塑性聚氨酯弹性体TPU可以是5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份或10重量份；萜烯树脂可以是5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份、8重量份、8.5重量份、9重量份、9.5重量份或10重量份；反应性聚硅氧烷化合物可以是1重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份、1.4重量份、1.5重量份、1.6重量份、1.7重量份、1.8重量份、1.9重量份或2重量份；聚丙烯短纤维可以是1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份或5重量份；烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物可以是2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份、7.5重量份或8重量份；色浆2重量份、2.2重量份、2.4重量份、2.6重量份、2.8重量份、3重量份、3.2重量份、3.4重量份、3.6重量份、3.8重量份或4重量份；增稠剂可以是0.5重量份、1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份或3重量份；抗氧剂可以是0.2重量份、0.25重量份、0.3重量份、0.35重量份、0.4重量份、0.45重量份或0.5重量份；云母粉可以是10重量份、10.5重量份、11重量份、11.5重量份、12重量份、12.5重量份、13重量份、13.5重量份、14重量份、14.5重量份或15重量份；甲基丙烯酸可以是1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份或4重量份；水可以是20重量份、21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份、29重量份、30重量份、31重量份、32重量份、33重量份、34重量份、35重量份、36重量份、37重量份、38重量份、39重量份、40重量份、41重量份、42重量份、43重量份、44重量份、45重量份、46重量份、47重量份、48重量份、49重量份或50重量份。

优选地，所述涂料还包括乙酸丁酯、桐油或120号溶剂油中的一种或至少两种的混合物；例如可以是乙酸丁酯、或桐油、或乙酸丁酯和120号溶剂油的混合物、或桐油和20号溶剂油的混合物、或乙酸丁酯、桐油和20号溶剂油的混合物。

优选地，所述烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物是使用至少一种具有至少一个磷酸基团或其盐的含磷酸酯表面活性剂制备的。

优选地，所述烯属不饱和单体为邻苯二甲酸二烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸2-羟乙酯中的一种或至少两种的混合物；例如可以是邻苯二甲酸二烯丙酯、或氰脲酸三烯丙酯、或邻苯二甲酸二烯丙酯和氰脲酸三烯丙酯的混合物、或甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯的混合物、或苯乙烯、丙烯酸2-乙基己酯和丙烯酸2-羟乙酯三者的混合物。

优选地，所述热塑性聚氨酯弹性体TPU的重均分子量为10,000～20,000，例如可以是10,000、11,000、12,000、13,000、14,000、15,000、16,000、17,000、18,000、19,000或20,000。

优选地，所述聚丙烯短纤维的纤维长度为5～10mm，例如可以是5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm或10mm。

优选地，所述烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物中的固体含量为30～60％；例如可以是30％、33％、35％、38％、40％、42％、45％、48％、50％、52％、55％、58％或60％，优选为40～50％。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水按配方剂量加入反应釜，开启搅拌；

(2)再按配方剂量加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；

(3)开启加热系统，依次按配方计量加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温，待无颗粒和悬浮物，关闭加热系统；

(4)向反应釜内按配方剂量依次加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌，降温后停止搅拌；研磨后即得所述多彩环保型高分子防水涂料。

作为优选技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水按配方剂量加入反应釜，开启搅拌，500～1000rpm的速度(例如可以是500rpm、550rpm、600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm、850rpm、900rpm、950rpm或1000rpm)搅拌30～60min(例如可以是30min、32min、34min、36min、38min、40min、42min、44min、46min、48min、50min、52min、54min、56min、57min或60min；)；

(2)再按配方剂量加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；

(3)开启加热系统，依次按配方计量加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温至80～100℃(例如可以是80℃、81℃、82℃、83℃、884℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃)，保持2～5h(例如可以是2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h或5h；)，待无肉眼可见的颗粒和悬浮物，关闭加热系统；

(4)向反应釜内按配方剂量依次加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌2～4h(例如可以是2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h或4h；)，降温至40～50℃(例如可以是40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃或50℃)，停止搅拌；研磨后即得所述多彩环保型高分子防水涂料。

作为更优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：

(1)将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水按配方剂量加入反应釜，开启搅拌，500～800rpm的速度搅拌30～60min；

(2)再按配方剂量加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；

(3)开启加热系统，依次按配方计量加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温至80～90℃，保持2～3h，待无肉眼可见的颗粒和悬浮物，关闭加热系统；

(4)向反应釜内按配方剂量依次加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌3～4h，降温至40～50℃，停止搅拌；研磨后即得所述多彩环保型高分子防水涂料。

第三方面，本发明提供如第一方面所述的涂料在建筑物防水方面的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的防水涂料膜耐水性好、色彩鲜艳、聚合稳定性好、拉伸性能好、安全环保、工艺简单，使涂料形成的膜具有一定的柔韧性，从而保证具有一定的硬度的同时，又能在较低的温度成膜。其中，20～90℃的水温中耐水性均为合格，且无凝胶形成、聚合稳定，拉伸强度在1.5MPa以上。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1～5各组分配方如表1所示。

表1

实施例1：

(1)将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水按配方剂量加入反应釜，开启搅拌，1000rpm的速度搅拌30min；

(2)再按配方剂量加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；

(3)开启加热系统，依次按配方计量加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温至80～100℃，保持2h，待无肉眼可见的颗粒和悬浮物，关闭加热系统；

(4)向反应釜内按配方剂量依次加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌2h，降温至50℃，停止搅拌；研磨后即得所述多彩环保型高分子防水涂料。

实施例2

(1)将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水按配方剂量加入反应釜，开启搅拌，500rpm的速度搅拌60min；

(2)再按配方剂量加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；

(3)开启加热系统，依次按配方计量加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温至80～100℃，保持4h，待无肉眼可见的颗粒和悬浮物，关闭加热系统；

(4)向反应釜内按配方剂量依次加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌3h，降温至46℃，停止搅拌；研磨后即得所述多彩环保型高分子防水涂料。

实施例3

(1)将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水按配方剂量加入反应釜，开启搅拌，700rpm的速度搅拌50min；

(2)再按配方剂量加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；

(3)开启加热系统，依次按配方计量加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温至80～100℃，保持3.5h，待无肉眼可见的颗粒和悬浮物，关闭加热系统；

(4)向反应釜内按配方剂量依次加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌4h，降温至47℃，停止搅拌；研磨后即得所述多彩环保型高分子防水涂料。

实施例4

(1)将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水按配方剂量加入反应釜，开启搅拌，650rpm的速度搅拌50min；

(2)再按配方剂量加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；

(3)开启加热系统，依次按配方计量加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温至80～100℃，保持2.8h，待无肉眼可见的颗粒和悬浮物，关闭加热系统；

(4)向反应釜内按配方剂量依次加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌3.4h，降温至44℃，停止搅拌；研磨后即得所述多彩环保型高分子防水涂料。

实施例5

(1)将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水按配方剂量加入反应釜，开启搅拌，800rpm的速度搅拌50min；

(2)再按配方剂量加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；

(3)开启加热系统，依次按配方计量加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温至80～100℃，保持2.8h，待无肉眼可见的颗粒和悬浮物，关闭加热系统；

(4)向反应釜内按配方剂量依次加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌3.2h，降温至44℃，停止搅拌；研磨后即得所述多彩环保型高分子防水涂料。

对比例1

取反应性聚硅氧烷化合物2重量份、聚丙烯短纤维1重量份、石英粉20重量份、碳酸钙40重量份、膨润土10重量份、聚乙烯乙酸酯乳液50重量份、增稠剂2重量份、杀菌剂2重量份、有机硅消泡剂1重量份和水15重量份，按照CN102719155A公开的方法制备对比例1的防水涂料。

对比例2

取石油树脂5重量份、萜烯树脂7重量份、反应性聚硅氧烷化合物1重量份、聚丙烯短纤维2重量份、烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物5重量份、色浆2重量份、增稠剂1.5重量份、抗氧剂0.5重量份、云母粉10重量份、甲基丙烯酸3重量份和水30重量份，按照实施例1所述方法制备对比例2的防水涂料。

对比例3

取石油树脂20重量份、热塑性聚氨酯弹性体TPU12重量份、萜烯树脂15重量份、反应性聚硅氧烷化合物3重量份、聚丙烯短纤维2重量份、烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物2重量份、色浆2重量份、增稠剂1重量份、抗氧剂0.5重量份、云母粉10重量份、甲基丙烯酸1重量份和水20重量份，按照与实施例2相同的方法制备对比例3的防水涂料。

对比例4

取石油树脂2重量份、热塑性聚氨酯弹性体TPU3重量份、萜烯树脂3重量份、反应性聚硅氧烷化合物0.5重量份、聚丙烯短纤维10重量份、烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物1重量份、色浆1重量份、增稠剂5重量份、抗氧剂1重量份、云母粉20重量份、甲基丙烯酸5重量份和水30重量份，按照与实施例5相同的方法制备对比例4的防水涂料。

对比例5

对比例5的防水涂料选自市售的高分子防水涂料。

对实施例1～5和对比例1～5进行性能测试，具体结果如下：

从以上结果可以看出，本发明的防水涂料在20～90℃的水温中耐水性均为合格，且无凝胶形成、聚合稳定，拉伸强度在1.5MPa以上。而对比例20～90℃的水温中耐水性多为发白、未成膜的状态，且有凝胶形成、聚合不稳定，拉伸强度显著低于各实施例。因此，本发明的防水涂料膜耐水性好、色彩鲜艳、安全环保、工艺简单、聚合稳定性好、拉伸性能好，使涂料形成的膜具有一定的柔韧性，从而保证具有一定的硬度的同时，又能在较低的温度成膜。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种多彩环保型高分子防水涂料，其特征在于，所述涂料按重量份包括以下组分：

石油树脂3～10重量份、热塑性聚氨酯弹性体TPU5～10重量份、萜烯树脂5～10重量份、反应性聚硅氧烷化合物1～2重量份、聚丙烯短纤维1～5重量份、烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物2～8重量份、色浆2～4重量份、增稠剂0.5～3重量份、抗氧剂0.2～0.5重量份、云母粉10～15重量份、甲基丙烯酸1～4重量份和水20～50重量份。

2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，还包括乙酸丁酯、桐油或120号溶剂油中的一种或至少两种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物是使用至少一种具有至少一个磷酸基团或其盐的含磷酸酯表面活性剂制备的。

优选地，所述烯属不饱和单体为邻苯二甲酸二烯丙酯、氰脲酸三烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸2-乙基己酯或丙烯酸2-羟乙酯中的一种或至少两种的混合物。

4.根据权利要求1～3之一所述的涂料，其特征在于，所述热塑性聚氨酯弹性体TPU的重均分子量为10,000～20,000。

5.根据权利要求1～4之一所述的涂料，其特征在于，所述聚丙烯短纤维的纤维长度为5～10mm。

6.根据权利要求1～5之一所述的涂料，其特征在于，所述烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物中的固体含量为30～60％；优选为40～50％。

7.一种如权利要求1～6之一所述的涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水按配方剂量加入反应釜，开启搅拌；

(2)再按配方剂量加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；

(3)开启加热系统，依次按配方计量加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温，待无颗粒和悬浮物，关闭加热系统；

(4)向反应釜内按配方剂量依次加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌，降温后停止搅拌；研磨后即得所述多彩环保型高分子防水涂料。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水按配方剂量加入反应釜，开启搅拌，500～1000rpm的速度搅拌30～60min；

(2)再按配方剂量加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；

(3)开启加热系统，依次按配方计量加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温至80～100℃，保持2～5h，待无肉眼可见的颗粒和悬浮物，关闭加热系统；

(4)向反应釜内按配方剂量依次加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌2～4h，降温至40～50℃，停止搅拌；研磨后即得所述多彩环保型高分子防水涂料。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将烯属不饱和单体聚合的乳液共聚物和水按配方剂量加入反应釜，开启搅拌，500～800rpm的速度搅拌30～60min；

(2)再按配方剂量加入石油树脂、热塑性聚氨酯弹性体TPU和萜烯树脂；

(3)开启加热系统，依次按配方计量加入反应性聚硅氧烷化合物、聚丙烯短纤维和甲基丙烯酸，升温至80～90℃，保持2～3h，待无肉眼可见的颗粒和悬浮物，关闭加热系统；

(4)向反应釜内按配方剂量依次加入色浆、增稠剂、抗氧剂和云母粉，搅拌3～4h，降温至40～50℃，停止搅拌；研磨后即得所述多彩环保型高分子防水涂料。

10.一种如权利要求1～6之一所述的涂料在建筑物防水方面的应用。