CN105219244A - 一种改性聚氨酯防水涂料 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性聚氨酯防水涂料，所述的防水涂料是由以下重量份配比的各组分制成：水性聚氨酯改性复合物40～50份，甲基硅酸钠6～8份，二氧化硅4～8份，玻璃鳞片1～3份，玻璃纤维0.03～0.07份，聚癸二酸丙二醇酯1～3份，乙二胺1～3份，聚乙烯醇0.2～0.6份，三乙醇胺0.1～0.3份，木质素磺酸钙0.06～0.08份，聚乙二醇0.3～0.5份，丙二醇1～2份，二乙醇胺1～3份，滑石粉12～18份，聚醚改性聚硅氧烷0.1～0.3份，纳米二氧化硅2～4份，水50～60份。

Description

一种改性聚氨酯防水涂料

技术领域

本发明涉及一种改性聚氨酯防水涂料，属于混凝土建筑防水材料技术领域。

背景技术

混凝土虽然具有易浇注、耐冲击、耐磨等特点，但是其的伸长强度不是那么理想。因此，其一般都是结合钢筋一起来使用，使之成为钢筋混凝土。钢筋混凝土具有很强的抗拉强度，这为混凝土建筑提高一个相对稳定的结构。此外，混凝土中的氢氧化钙可以提供一个碱性的环境，且能在钢筋表面形成了一层钝化保护膜，使钢筋相对于中性与酸性环境下更不易腐蚀。由于这些原因，钢筋混凝土已成为了建筑的首选形式。

随着社会经济和城市化建设的快速发展及人们生活水平的显著提高，人们对钢筋混凝土的质量和功能提出了更高的要求，特别是其耐久性。可是，有些不利因素影响着钢筋混凝土的耐久性，如：碳化作用、酸性侵蚀、钢筋锈蚀、冻融破坏等因素。虽然这些不利因素的作用机理各不相同且十分复杂，但是它们共同点是：都与水或是气体向混凝土内部传输的难易程度相关。因此，如何减少水和气体在混凝土内部传输，尤其是水，是提高钢筋混凝土耐久性的关键因素之一。

目前，为了减少水在混凝土内部传输，人们采用了混凝土建筑防水材料(卷材和涂料)来提高混凝土的防水性能。卷材起到一定的防水效果，但其也存在一些问题：施工时对基层含水率和形状要求高；接缝处不严密，容易渗漏。为了克服卷材的不足，人们找到其的替代品--涂料。这是由于在钢筋混凝土表面刷涂一定厚度的防水涂料，可以堵塞混凝土孔隙，阻住水分的侵蚀，从而提高混凝土的耐久性能。常用的防水涂料有环氧树脂、聚氨酯和丙烯酸树脂涂料等。其中，聚氨酯防水涂料是一种新型高分子防水涂料，因其具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学品性、硬度大、高弹性等优异的物理、化学性能现已广泛应用于防水工程中。但是，传统的溶剂型聚氨酯防水涂料在制备和施工的过程中都添加了不少的有机溶剂，这对人类健康和环境保护构成很大的威胁。因此，人们使用水性聚氨酯防水涂料替代溶剂型聚氨酯防水涂料。水性聚氨酯防水涂料又可以分为单组分和双组分。单组分水性聚氨酯防水涂料的聚合物相对分子质量较大，成膜过程中一般发生交联，具有生产简单，施工方便的优点，但其存在的主要问题是强度和韧性较差。双组分水性聚氨酯防水涂料由含羟基的水性树脂和含异氰酸酯基的固化剂组成，施工前将两者混合，成膜过程中发生交联反应，涂膜性能好，但双组分聚氨酯防水涂料施工时，要进行现场配比、混合，操作麻烦，同时施工人员的素质及熟练程度也会导致产品质量上的差异。此外，双组分聚氨酯防水涂料中游离的多异氰酸酯对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用，长期接触会引起慢性支气管炎等疾病。因此，开发一种良好防水性能、高拉伸强度、良好柔韧性、施工简单且健康环保的防水涂料将对混凝土建筑起到非常重要的作用。

为了解决上述问题，人们进行了很多研究，如中国专利号为CN1670096A发明专利申请公开了一种“单组分高弹性水性聚氨酯/丙烯酸酯建筑防水涂料”，其是由聚氨酯/丙烯酸酯复合乳液30～90份，填颜料5～45份，分散剂0.2～1.1份，成膜助剂0.6～1.5份，流平剂0.05～0.35份，消泡剂0.08～0.32份，增塑剂0.6～12份，增稠剂0.01～1.0份，pH稳定剂0.01～5.0份，紫外光吸收剂0.5～1.0份，水1～15份制成。该发明的单组分高弹性水性聚氨酯建筑防水涂料具有高拉伸强度、良好柔韧性等优点。又如中国专利授权公告号为CN1206299C的发明专利公开了“一种纳米改性聚合物基屋面防水涂料及其制造方法”，其是由聚合物乳液38.9～65％，无机纳米粒子0.1～5％，钠基蒙脱土1～6％，填料30～60％制成。该发明的涂料既具有优异的力学性能和防水性能，又具有优良的抗紫外线能力等优点，能够显著延长屋面防水工程的使用寿命。

发明内容

水性聚氨酯是防水涂料中最重要的组成部分，为了解决以上所述的水性聚氨酯防水涂料强度差、韧性差、施工要求高、健康环保等技术问题，本发明提供一种改性聚氨酯防水涂料，所述改性聚氨酯防水涂料采用了几种树脂对水性聚氨酯进行复合改性形成水性聚氨酯改性复合聚合物，克服了单一水性聚氨酯防水涂料所存在的缺陷，使防水涂料的综合性能更加优良；同时还利用了纳米材料对水性聚氨酯改性聚合物进行复合改性，能够进一步提高所述防水涂料的防水性能、力学性能、抗紫外线能力等。

本发明为解决上述问题所采取的技术方案为：

一种改性聚氨酯防水涂料，由以下重量份配比的各组分制成：水性聚氨酯改性复合物40～50份，甲基硅酸钠6～8份，二氧化硅4～8份，玻璃鳞片1～3份，玻璃纤维0.03～0.07份，聚癸二酸丙二醇酯1～3份，乙二胺1～3份，聚乙烯醇0.2～0.6份，三乙醇胺0.1～0.3份，木质素磺酸钙0.06～0.08份，聚乙二醇0.3～0.5份，丙二醇1～2份，二乙醇胺1～3份，滑石粉12～18份，聚醚改性聚硅氧烷0.1～0.3份，纳米二氧化硅2～4份，水50～60份。

所述的水性聚氨酯改性复合物为12～16份丙烯酸树脂改性水性聚氨酯复合物，14～16份环氧树脂改性水性聚氨酯复合物，14～18份有机硅树脂改性水性聚氨酯复合物复合而成。

优选的，其重量份配比如下：

丙烯酸树脂改性水性聚氨酯复合物14份，环氧树脂改性水性聚氨酯复合物15份，有机硅树脂改性水性聚氨酯复合物16份，甲基硅酸钠7份，二氧化硅6份，玻璃鳞片2份，玻璃纤维0.05份，聚癸二酸丙二醇酯2份，乙二胺2份，聚乙烯醇0.4份，三乙醇胺0.2份，木质素磺酸钙0.07份，聚乙二醇0.4份，丙二醇1.5份，二乙醇胺2份，滑石粉15份，聚醚改性聚硅氧烷0.2份，纳米二氧化硅3份，水55份。

优选的，所述的环氧树脂为双酚A环氧树脂。

优选的，所述的有机硅树脂为聚硅氧烷树脂。

本发明中，丙烯酸改性水性聚氨酯，使涂料兼具水性丙酸涂料和水性聚氨酯涂料优点，具有优异的耐候性，固含量高；环氧改性水性聚氨酯，使涂膜具有强的附着力和好的耐化学品性；有机硅树脂改性水性聚氨酯，能改善涂料的耐水性、附着力和硬度。

甲基硅酸钠，可以形成牢固的憎水层，使涂料具有良好的防水功能。此外，其可以在混凝土孔隙中，形成防水结晶体，实现自愈孔隙、堵塞孔道、防水的作用。

二氧化硅和玻璃鳞片可用于构成涂膜的框架结构，增强涂膜和混凝土基底的粘结性；玻璃纤维可以增强涂膜的机械强度，进一步改善涂料的性能；聚癸二酸丙二醇酯在涂料中起到增塑剂的作用，增加涂料的流动性，改善涂料与混凝土的相互作用；乙二胺在涂料中起到固化剂的作用，增加涂料的固化量，提高涂料的性能。

聚乙烯醇在涂料中起到增稠剂的作用，能够显著地提高涂料的表观粘度和稳定性，并赋予涂料以触变性能。此外，聚乙烯醇还可防止涂装时的流挂、贮存过程中颜填料的沉降，改善涂料涂刷时的操作性能，提高涂膜的丰满度。

三乙醇胺，是一种早强剂，能够缩短防水层形成时间，增强早期强度，且有助于涂料实现快速防水的功效。

木质素磺酸钙具有良好的润湿与分散性，可以提高防水涂料的施工性能，改善涂膜的柔韧性。此外，木质素磺酸钙在混凝土缺水时，能够发生自身缩聚结晶，填充和堵塞混凝土的孔隙与空隙，增强混凝土的自愈能力，提高混凝土的耐久性和防水性能。

聚乙二醇，不仅是一种乳化剂，还是一种外表活性剂，更是一种安定剂，能够改进树脂的分散性、柔韧性，从而提高涂料的防水功能。

丙二醇是一种涂料成膜助剂，不但可以有效降低成膜温度，而且还对改善涂料的流动性、颜料的均匀性、稳定性起到非常重要的作用。

二乙醇胺是一种交联剂，能够使聚合物改性，并显著地提供地提高聚合物的耐热、耐磨性、力学强度等性能，为扩大涂料的使用范围奠定基础。

滑石粉是一种颜填料，其主要成分是片状结构的硅酸镁，可以降低涂层的裂纹敏感性，改善涂膜的整体性能和耐候性，也可改善与基底的结合性。此外，滑石粉还可以提高涂料的粘度并使其具有触变性，减少颜填料的沉降趋势，从而降低增稠剂的用量。

聚醚改性聚硅氧烷，是一种消泡剂，能够降涂料的表面张力，防止形成泡沫，从而提高涂料的耐久性能。

纳米二氧化硅填充在涂料，可以快速形成网状结构，提高涂料的耐老化能力，从而延长涂料的寿命。纳米二氧化硅与水性聚氨酯改性聚合物进行复合改性，能够提高所述防水涂料的防水性能、力学性能、抗紫外线能力等。

本发明所述的改性聚氨酯防水涂料在使用时，只需直接喷涂或涂刷在需防水物的表面，并重复涂刷至一定厚度，且养护3天或以上即可。

本发明是一种丙烯酸树脂改性水性聚氨酯复合物、环氧树脂改性水性聚氨酯复合物和有机硅树脂改性水性聚氨酯复合物为基料，并掺入多种助剂、甲基硅酸钠、二氧化硅、玻璃鳞片和纳米二氧化硅组成的改性聚氨酯防水涂料。本发明具有以下优点：

首先，本发明采用了几种树脂对水性聚氨酯进行复合改性形成水性聚氨酯改性复合聚合物，克服了单一水性聚氨酯防水涂料所存在的缺陷，使防水涂料的综合性能更加优良；

其次，纳米二氧化硅对水性聚氨酯改性聚合物复合改性，不仅能够提高防水性能、力学性能、抗紫外线能力，而且还能够提高防水涂料涂膜的硬度、弹性模量、耐沾污能力，进而提高防水涂料的应用价值；

再次，涂料是涂膜型防水，而甲基硅酸钠是憎水型防水，从而形成涂膜-憎水型防水，大大提高涂料的防水性能和耐久性能；

最后，相对比双组份聚氨酯防水涂料，本发明采用配方合理，施工简单，成本低廉，且健康环保。

此外，本发明还利用了二氧化硅和玻璃鳞片的骨架作用，使涂料刚柔结合，形成耐久的防水体系，进而实现涂料长久的防水。

本发明所公开的防水涂料具有强度高、韧性好、施工简单、防水性能良好且健康环保，可应用于屋面、地下室和卫生间等的防水。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步说明：

本发明所述的改性聚氨酯防水涂料在使用时，只需直接喷涂或涂刷在需防水物的表面，并重复涂刷至2mm厚度，且养护3天即可。

实施例1

一种改性聚氨酯防水涂料，由以下重量份配比的各组分制成：丙烯酸树脂改性水性聚氨酯复合物14份，环氧树脂改性水性聚氨酯复合物15份，有机硅树脂改性水性聚氨酯复合物16份，甲基硅酸钠7份，二氧化硅6份，玻璃鳞片2份，玻璃纤维0.05份，聚癸二酸丙二醇酯2份，乙二胺2份，聚乙烯醇0.4份，三乙醇胺0.2份，木质素磺酸钙0.07份，聚乙二醇0.4份，丙二醇1.5份，二乙醇胺2份，滑石粉15份，聚醚改性聚硅氧烷0.2份，纳米二氧化硅3份，水55份。

实施例2

一种改性聚氨酯防水涂料，由以下重量份配比的各组分制成：丙烯酸树脂改性水性聚氨酯复合物12份，环氧树脂改性水性聚氨酯复合物14份，有机硅树脂改性水性聚氨酯复合物14份，甲基硅酸钠6份，二氧化硅4份，玻璃鳞片1份，玻璃纤维0.03份，聚癸二酸丙二醇酯1份，乙二胺1份，聚乙烯醇0.2份，三乙醇胺0.1份，木质素磺酸钙0.06份，聚乙二醇0.3份，丙二醇1份，二乙醇胺1份，滑石粉12份，聚醚改性聚硅氧烷0.1份，纳米二氧化硅2份，水50份。

实施例3

一种改性聚氨酯防水涂料，由以下重量份配比的各组分制成：丙烯酸树脂改性水性聚氨酯复合物16份，环氧树脂改性水性聚氨酯复合物16份，有机硅树脂改性水性聚氨酯复合物18份，甲基硅酸钠8份，二氧化硅8份，玻璃鳞片3份，玻璃纤维0.07份，聚癸二酸丙二醇酯3份，乙二胺3份，聚乙烯醇0.6份，三乙醇胺0.3份，木质素磺酸钙0.08份，聚乙二醇0.5份，丙二醇2份，二乙醇胺3份，滑石粉18份，聚醚改性聚硅氧烷0.3份，纳米二氧化硅4份，水60份。

实施例4

一种改性聚氨酯防水涂料，由以下重量份配比的各组分制成：丙烯酸树脂改性水性聚氨酯复合物13份，环氧树脂改性水性聚氨酯复合物15份，有机硅树脂改性水性聚氨酯复合物15份，甲基硅酸钠7份，二氧化硅5份，玻璃鳞片2份，玻璃纤维0.04份，聚癸二酸丙二醇酯2份，乙二胺2份，聚乙烯醇0.3份，三乙醇胺0.2份，木质素磺酸钙0.07份，聚乙二醇0.4份，丙二醇1.3份，二乙醇胺2份，滑石粉13份，聚醚改性聚硅氧烷0.2份，纳米二氧化硅3份，水52份。

实施例5

一种改性聚氨酯防水涂料，由以下重量份配比的各组分制成：丙烯酸树脂改性水性聚氨酯复合物15份，环氧树脂改性水性聚氨酯复合物16份，有机硅树脂改性水性聚氨酯复合物17份，甲基硅酸钠8份，二氧化硅7份，玻璃鳞片3份，玻璃纤维0.06份，聚癸二酸丙二醇酯3份，乙二胺3份，聚乙烯醇0.4份，三乙醇胺0.3份，木质素磺酸钙0.08份，聚乙二醇0.5份，丙二醇1.7份，二乙醇胺3份，滑石粉17份，聚醚改性聚硅氧烷0.3份，纳米二氧化硅4份，水58份。

表1为实施例1～5制成的改性聚氨酯防水涂料的性能测试结果。

表1

当然，上面只是本发明优选的具体实施方式作了详细描述，并非以此限制本发明的实施范围，凡依本发明的原理、构造以及结构所作的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种改性聚氨酯防水涂料，其特征在于：由以下重量份配比的各组分制成：水性聚氨酯改性复合物40～50份，甲基硅酸钠6～8份，二氧化硅4～8份，玻璃鳞片1～3份，玻璃纤维0.03～0.07份，聚癸二酸丙二醇酯1～3份，乙二胺1～3份，聚乙烯醇0.2～0.6份，三乙醇胺0.1～0.3份，木质素磺酸钙0.06～0.08份，聚乙二醇0.3～0.5份，丙二醇1～2份，二乙醇胺1～3份，滑石粉12～18份，聚醚改性聚硅氧烷0.1～0.3份，纳米二氧化硅2～4份，水50～60份；

所述的水性聚氨酯改性复合物为12～16份丙烯酸树脂改性水性聚氨酯复合物，14～16份环氧树脂改性水性聚氨酯复合物，14～18份有机硅树脂改性水性聚氨酯复合物复合而成。

2.根据权利要求1所述的改性聚氨酯防水涂料，其特征在于：其重量份配比如下：丙烯酸树脂改性水性聚氨酯复合物14份，环氧树脂改性水性聚氨酯复合物15份，有机硅树脂改性水性聚氨酯复合物16份，甲基硅酸钠7份，二氧化硅6份，玻璃鳞片2份，玻璃纤维0.05份，聚癸二酸丙二醇酯2份，乙二胺2份，聚乙烯醇0.4份，三乙醇胺0.2份，木质素磺酸钙0.07份，聚乙二醇0.4份，丙二醇1.5份，二乙醇胺2份，滑石粉15份，聚醚改性聚硅氧烷0.2份，纳米二氧化硅3份，水55份。