CN105238239B

CN105238239B - 单组分有机硅烷改性聚醚涂料及其制备方法

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Publication number: CN105238239B
Application number: CN201510770859.5A
Authority: CN
Inventors: 陈伟忠; 杨小育; 龚兴宇; 游启明; 邓健
Original assignee: FOSHAN KESHUN BUILDING MATERIAL Co Ltd
Current assignee: FOSHAN KESHUN BUILDING MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2015-11-11
Filing date: 2015-11-11
Publication date: 2017-08-25
Anticipated expiration: 2035-11-11
Also published as: CN105238239A

Abstract

本发明涉及一种单组分有机硅烷改性聚醚涂料，按总质量分数100％计算，由以下物质组成：硅烷改性聚醚25％～45％、纳米碳酸钙10％～15％、着色剂0％～15％、填料20％～30％、紫外线吸收剂0.2％～1％、紫外线稳定剂0.2％～1％、抗氧化剂0.2％～1％、增塑剂5％～15％、除水剂0.2％～2％、偶联剂0.2％～2％、催干剂0.3％～0.7％和异构烷烃溶剂5％～10％。本发明对潮湿基面也有非常好的附着力，适合多种基面及各种复杂基面的防水用途；施工环境舒适，且耐候性好；基材变形适应力强，力学性能与溶剂型单组份聚氨酯防水涂料基本相当；储存稳定性好。

Description

单组分有机硅烷改性聚醚涂料及其制备方法

技术领域：

本发明属于涂料领域，具体涉及一种单组分有机硅烷改性聚醚涂料及其制备方法。

背景技术：

目前我国应用较为广泛的防水涂料主要有溶剂型聚氨酯防水涂料、聚合物水泥防水涂料(JS)、有机硅改性丙烯酸防水涂料等，其中聚氨酯防水涂料的应用最为广泛。溶剂型聚氨酯防水涂料是由异氰酸酯、聚醚等经加成聚合反应而成的含异氰酸酯基的预聚体，配以催化剂、助剂、填料、溶剂等，经混合等工序加工制成的单组分或双组份聚氨酯防水涂料。该类涂料为反应固化型(湿气固化)涂料、具有强度高、延伸率大等特点。对基层变形的适应能力强。但溶剂型聚氨酯防水涂料普遍存在耐候性难以提高，难以达到可外露的要求，使用需要做保护层，无法应用于需要外露的用途，如外墙防水、金属屋面防水密封等。且溶剂型聚氨酯防水涂料含有游离TDI等对人体有害物质，限制了其应用于厨卫间防水的用途。而且，溶剂型聚氨酯防水涂料对某些常见基材如玻璃、PVC等的附着力较差。这些问题无疑制约了聚氨酯防水涂料的发展。

发明内容：

本发明的目的是提供一种对环境及人体友好、力学性能与单组份聚氨酯防水涂料相仿、耐候性好、可适合多种基面的防水涂料。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种单组分有机硅烷改性聚醚涂料，按总质量分数100％计算，由以下物质组成：硅烷改性聚醚25％～45％、纳米碳酸钙10％～15％、着色剂0％～15％、填料20％～30％、紫外线吸收剂0.2％～1％、紫外线稳定剂0.2％～1％、抗氧化剂0.2％～1％、增塑剂5％～15％、除水剂0.2％～2％、偶联剂0.2％～2％、催干剂0.3％～0.7％和异构烷烃溶剂5％～10％。

上述异构烷烃溶剂，优选经过脱芳烃处理的异构烷烃溶剂，如美孚的ISOPAR-E、ISOPAR-G、ISOPAR-L、ISOPAR-H、ISOPAR-M、ISOPAR-V，以及日本出光的化妆品级异构烷烃LX、1620、HX、2028、3835。其气味极低，无毒无刺激性，对本发明的硅烷改性聚醚溶解性好，可有效降低产品粘度，提高产品的施工性能。其关键还在于，异构烷烃类溶剂，对水的溶解度极低，其存在于产品中，可在生产、包装、储存过程中可有效阻隔水分的侵入，大大提高产品的储存稳定性。施工后，异构烷烃溶剂将通过迁移到表面而挥发到大气中，挥发后不影响产品的干燥性能，且所述异构烷烃是一种易生物降解的有机溶剂，与添加一般溶剂相比，更有利于减少环境污染。

上述硅烷改性聚醚是一种以有机硅烷封端的聚醚，如日本钟渊化学公司(KANEKA)的S203H、S303H等。

上述着色剂优选自金红石型钛白粉或炭黑中的至少一种，用于调色。

上述填料优选自重钙、滑石粉或煅烧高岭土中的至少一种。其中重钙目数可以为2000～6000目，滑石粉目数可以为1250～2500目，煅烧高岭土目数可以为1250～2500目。填料的主要作用是起补强作用，可提高产品的拉伸强度。

上述紫外线吸收剂优选自苯并三唑类、水杨酸酯类、二苯酮类或取代丙烯腈类中的至少一种，例如巴斯夫的Tinuvin系列的1130、928、326等；紫外线稳定剂优选为受阻胺类紫外线稳定剂，例如巴斯夫的Tinuvin系列的770、292等。

上述抗氧化剂优选自丁基羟基茴香醚(BHA)、二丁基羟基甲苯(BHT)、叔丁基对苯二酚(TBHQ)、以及其他类似物质中的至少一种，如巴斯夫的Irganox-245、拜耳的264等。

上述增塑剂优选为聚醚多元醇，包括并不仅限于官能度为2～3、分子量为1000～5000的聚醚多元醇。其具有分子间润滑作用，提高干膜柔韧性、断裂伸长率和低温柔韧性。以聚醚多元醇(分子量1000～5000)作为增塑剂，不容易挥发，使产品可长久保存弹性，且不含DOP等对人体有害物质，无毒无味。

上述除水剂优选为可与水迅速反应的乙烯基三甲氧基硅烷，可消除产品中的水分，使产品在生产储存过程中不易固化变质。

上述偶联剂优选为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，其作用是促进产品与多种基材的粘结性，并可参与固化反应形成网状结构，提高产品交联密度和拉伸强度。

上述催干剂优选自有机锡化合物或改性有机锡化合物，如二月桂酸二丁基锡。

本发明还提供上述单组分有机硅烷改性聚醚涂料的制备方法，包括以下步骤：

准确称取硅烷改性聚醚、纳米碳酸钙、着色剂、填料、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、抗氧化剂、增塑剂并依次投入行星式搅拌反应釜中，搅拌5分钟后，恒温108±5℃真空脱水2小时(优选保持真空度≤400Pa)，停止加热，通冷却水冷却至物料温度低于50℃(不用降得太低，一般40～50℃即可)，加入除水剂，密封搅拌15分钟，加入偶联剂，密封搅拌5分钟，加入催干剂和异构烷烃溶剂，搅拌真空抽泡10分钟，在氮气保护氛围下出料包装。

本发明是一种单组份有机硅烷改性聚醚涂料，为湿气固化型涂料，其不含游离TDI，无毒无刺激性气味，力学性能与溶剂型单组份聚氨酯防水涂料基本相当，且拥有非常优异的耐候性，可外露使用无需做保护层，对多种基材的粘结力强，可广泛应用于室内及户外建筑防水、金属屋面防水等多种用途，解决了溶剂型聚氨酯防水涂料室内容易造成污染、用于户外耐候性不好、不能适应多种基材等问题。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、可在水泥、金属、玻璃、PVC等多种基材表面有效附着，对潮湿基面也有非常好的附着力，适合多种基面及各种复杂基面的防水用途。

2、与常规溶剂型产品相比，本发明产品不含游离TDI、邻苯二甲酸脂等有刺激性或有毒性挥发物，气味极低，对眼睛及皮肤无明显刺激作用，施工环境舒适，且耐候性好，既可应用于室内也可应用于户外防水用途，且应用于户外防水用途可不做保护层。

3、拉伸强度可达到2MPa，断裂伸长率可达到550％以上，撕裂强度可达到16N/mm以上，基材变形适应力强，力学性能与溶剂型单组份聚氨酯防水涂料基本相当。

4、储存稳定性好，50℃热储30天，粘度增加＜20％,断裂伸长率保持率≥95％；常温状态下储存360天，粘度增加＜15％，断裂伸长率保持率≥95％。

具体实施方式：

下列实施例中单组份有机硅烷改性聚醚涂料均采用以下方法制备：

1、准确称取硅烷改性聚醚、纳米碳酸钙、着色剂、填料、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、抗氧化剂、增塑剂并依次投入行星式动力混合机反应釜中。

2、开搅拌5分钟后，开启抽真空，开启高速分散及加热，恒温108±5℃真空脱水2小时(保持真空度≤400Pa)。

3、继续搅拌，停止加热，通冷却水冷却至物料温度低于50℃，加入除水剂，密封搅拌15分钟，加入偶联剂，密封搅拌5分钟。

4、加入催干剂和异构烷烃溶剂，搅拌真空抽泡10分钟，在氮气保护氛围下出料包装。

实施例1

本实施例单组份有机硅烷改性聚醚涂料由以下质量百分比的物质组成：硅烷改性聚醚35％、纳米碳酸钙10％、金红石型钛白粉10％、重钙25％、Tinuvin-928 0.2％、Tinuvin-770 0.2％、Irganox-245 0.1％、拜耳264 0.1％、增塑剂10％、乙烯基三甲氧基硅烷0.5％、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.5％、催干剂0.4％、ISOPAR-L6％、ISOPAR-H 2％。

本实施例所述硅烷改性聚醚是日本KANEKA公司的S303H；所述纳米碳酸钙是日本竹原公司的SP；所述金红石型钛白粉是美国杜邦公司的R-706；所述重钙是3000目重钙(含水率≤0.5％)；所述增塑剂是市面上的2000分子量的二官能团聚醚多元醇；所述催干剂是日本日东化成的U-220H(有机锡催干剂)。

本实施例所述单组份有机硅烷改性聚醚涂料其性能如下：

本实施例所述单组份有机硅烷改性聚醚涂料柔韧性好，适应基材变形能力强，除拥有上述优异的力学性能和耐紫外线性能外，对多种基材粘接良好，均未出现界面破坏现象，其表现如下：

序号	基面材质	粘接性能
			1	PVC	内聚破坏
2	玻璃	内聚破坏
			3	铝材	内聚破坏
4	木材	内聚破坏
			5	水泥	内聚破坏
6	水泥潮湿基面	内聚破坏

本实施例所述单组份有机硅烷改性聚醚涂料低VOC低气味，无毒无污染，对环境及人体友好，其环保指标如下：

本实施例所述单组份有机硅烷改性聚醚涂料采用异构烷烃作为溶剂，与添加普通溶剂相比，添加异构烷烃溶剂储存稳定性更好，50℃热储30天后，粘度增加＜20％，断裂伸长率保持率≥95％；常温状态下储存360天，粘度增加＜15％，断裂伸长率保持率≥95％。

对比例1～4

按实施例1配方比例制备单组份有机硅烷改性聚醚涂料，其中溶剂分别采用醋酸丁酯、醋酸乙酯、丙二醇甲醚醋酸酯、二甲苯代替本实施例所述配方中的异构烷烃，并与原配方进行热储存稳定性对比，所得储存稳定性测试结果对比如表一所示：

表一不同溶剂的热储存稳定性效果对比

从表一可以看出，本发明涂料具有更好的热储存稳定性。

实施例2

本实施例单组份有机硅烷改性聚醚涂料由以下质量百分比的物质组成：硅烷改性聚醚a20％、硅烷改性聚醚b 10％、纳米碳酸钙15％、金红石型钛白粉10％、重钙22％、Tinuvin-11300.1％、Tinuvin-326 0.2％、Tinuvin-770 0.1％、Tinuvin-292 0.2％、Irganox-245 0.3％、增塑剂15％、乙烯基三甲氧基硅烷0.4％、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.4％、催干剂0.3％、ISOPAR-E 3％、ISOPAR-G 3％。

本实施例所述硅烷改性聚醚a是日本KANEKA公司的S303H；本实施例所述硅烷改性聚醚b是日本KANEKA公司的S203H；所述纳米碳酸钙是日本竹原公司的SP；所述钛白粉是美国杜邦公司的R-706；所述重钙是3000目重钙(无表面处理，含水率≤0.5％)；所述增塑剂是市面上的2000分子量的二官能团聚醚多元醇；所述催干剂是日本日东化成的U-220H。

本实施例所述单组份有机硅烷改性聚醚涂料其性能如下：

本实施例所述单组份有机硅烷改性聚醚涂料除拥有上述优异的力学性能和耐紫外线性能外，对多种基材粘接性能优异，均未出现界面破坏现象，其表现如下：

本实施例所述单组份有机硅烷改性聚醚涂料储存稳定性好，50℃热储30天，粘度增加＜20％,断裂伸长率保持率≥95％；常温状态下储存360天，粘度增加＜15％，断裂伸长率保持率≥95％。

实施例3

本实施例单组份有机硅烷改性聚醚涂料由以下质量百分比的物质组成：硅烷改性聚醚25％、纳米碳酸钙13％、金红石型钛白粉15％、1250目滑石粉28％、Tinuvin-11300.1％、Tinuvin-928 0.2％、Tinuvin-292 0.3％、拜耳264 0.5％、增塑剂5％、乙烯基三甲氧基硅烷0.2％、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷2％、催干剂0.7％、ISOPAR-V 5％、日本出光LX 5％。

本实施例所述硅烷改性聚醚是日本KANEKA公司的S203H；所述纳米碳酸钙是日本竹原公司的SP；所述钛白粉是美国杜邦公司的R-706；所述滑石粉是1250目煅烧滑石粉(含水率≤0.2％)；所述增塑剂是市面上的5000分子量的三官能团聚醚多元醇；所述催干剂是日本日东化成的U-220H。

本实施例所述单组份有机硅烷改性聚醚涂料其性能如下：

实施例4

本实施例单组份有机硅烷改性聚醚涂料由以下质量百分比的物质组成：硅烷改性聚醚45％、纳米碳酸钙10％、金红石型钛白粉10％、炭黑0.1％、1250目滑石粉20％、Tinuvin-9280.2％、Tinuvin-326 0.1％、Tinuvin-770 0.2％、Tinuvin-292 0.1％、Irganox-245 0.2％、拜耳2640.3％、增塑剂a 3％、增塑剂b 3％、乙烯基三甲氧基硅烷2％、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷0.2％、催干剂0.6％、日本出光3835 5％。

本实施例所述硅烷改性聚醚是日本KANEKA公司的S303H；所述纳米碳酸钙是日本竹原公司的SP；所述钛白粉是美国杜邦公司的R-706；所述滑石粉是1250目煅烧滑石粉(含水率≤0.2％)；所述增塑剂a是市面上的1000分子量的二官能团聚醚多元醇；所述增塑剂b是市面上的3000分子量的三官能团聚醚多元醇；所述催干剂是日本日东化成的U-220H。

本实施例所述单组份有机硅烷改性聚醚涂料其性能如下：

实施例5

本实施例单组份有机硅烷改性聚醚涂料由以下质量百分比的物质组成：硅烷改性聚醚37％、纳米碳酸钙10％、2500目滑石粉10％、1250目煅烧高岭土20％、Tinuvin-11300.3％、Tinuvin-928 0.3％、Tinuvin-326 0.4％、Tinuvin-770 0.5％、Tinuvin-2920.5％、Irganox-245 1％、增塑剂12％、乙烯基三甲氧基硅烷1.4％、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷1％、催干剂0.6％、ISOPAR-M 5％。

本实施例所述硅烷改性聚醚是日本KANEKA公司的S303H；所述纳米碳酸钙是日本竹原公司的SP；所述钛白粉是美国杜邦公司的R-706；所述2500目滑石粉是2500目煅烧滑石粉(含水率≤0.2％)；所述1250目煅烧高岭土为市面上氨脂级煅烧高岭土；所述增塑剂a是市面上的1000分子量的二官能团聚醚多元醇；所述增塑剂b是市面上的3000分子量的三官能团聚醚多元醇；所述催干剂是日本日东化成的U-220H。

本实施例所述单组份有机硅烷改性聚醚涂料其性能如下：

序号	基面材质	粘接性能
			1	PVC	内聚破坏
2	玻璃	内聚破坏
			3	铝材	内聚破坏
4	木材	内聚破坏

5	水泥	内聚破坏
			6	水泥潮湿基面	内聚破坏

Claims

1.一种单组分有机硅烷改性聚醚涂料，其特征在于，按总质量分数100％计算，由以下物质组成：硅烷改性聚醚25％～45％、纳米碳酸钙10％～15％、着色剂0％～15％、填料20％～30％、紫外线吸收剂0.2％～1％、紫外线稳定剂0.2％～1％、抗氧化剂0.2％～1％、增塑剂5％～15％、除水剂0.2％～2％、偶联剂0.2％～2％、催干剂0.3％～0.7％和异构烷烃溶剂5％～10％，其中，所述填料选自重钙、滑石粉或煅烧高岭土中的至少一种。

2.如权利要求1所述的单组分有机硅烷改性聚醚涂料，其特征在于，所述异构烷烃溶剂选自美孚的ISOPAR-E、ISOPAR-G、ISOPAR-L、ISOPAR-H、ISOPAR-M或ISOPAR-V，或者日本出光的化妆品级异构烷烃LX、1620、HX或2028中的至少一种。

3.如权利要求1所述的单组分有机硅烷改性聚醚涂料，其特征在于，所述硅烷改性聚醚，选自日本钟渊化学公司的S203H或S303H中的至少一种。

4.如权利要求1所述的单组分有机硅烷改性聚醚涂料，其特征在于，所述着色剂选自金红石型钛白粉或炭黑中的至少一种。

5.如权利要求1所述的单组分有机硅烷改性聚醚涂料，其特征在于，所述紫外线吸收剂选自苯并三唑类、水杨酸酯类、二苯酮类或取代丙烯腈类中的至少一种，所述紫外线稳定剂为受阻胺类紫外线稳定剂，所述抗氧化剂选自丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯、叔丁基对苯二酚中的至少一种。

6.如权利要求1所述的单组分有机硅烷改性聚醚涂料，其特征在于，所述增塑剂是聚醚多元醇。

7.如权利要求1所述的单组分有机硅烷改性聚醚涂料，其特征在于，所述除水剂为乙烯基三甲氧基硅烷。

8.如权利要求1所述的单组分有机硅烷改性聚醚涂料，其特征在于，所述偶联剂为N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷。

9.如权利要求1所述的单组分有机硅烷改性聚醚涂料，其特征在于，所述催干剂选自有机锡化合物或改性有机锡化合物。

10.如权利要求1～9任一所述单组分有机硅烷改性聚醚涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

准确称取硅烷改性聚醚、纳米碳酸钙、着色剂、填料、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、抗氧化剂、增塑剂并依次投入行星式搅拌反应釜中，搅拌5分钟后，恒温108±5℃真空脱水2小时，停止加热，通冷却水冷却至物料温度低于50℃，加入除水剂，密封搅拌15分钟，加入偶联剂，密封搅拌5分钟，加入催干剂和异构烷烃溶剂，搅拌真空抽泡10分钟，在氮气保护氛围下出料包装。