CN105860000B - 一种基于聚氨酯降解产物制备的防水涂料预聚体及其制备方法和应用 - Google Patents

一种基于聚氨酯降解产物制备的防水涂料预聚体及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于聚氨酯降解产物制备的防水涂料预聚体以及该预聚体在制备防水涂料中的应用，所述预聚体由聚氨酯弹性体制品边角料或废料醇解直接获得的降解产物代替25～50%的多元醇，再与异氰酸酯反应制备得到。本发明所使用的聚氨酯弹性体废料原料易得，利于解决工业聚氨酯废料的环保问题，生产工艺相对简单，经济效益高，且利用所述预聚体制备的防水涂料拉伸强度高、断裂伸长率大、耐水解性好，具有极高的推广价值。

Description

一种基于聚氨酯降解产物制备的防水涂料预聚体及其制备方 法和应用
技术领域
本发明涉及高分子材料的回收领域，具体地，本发明涉及一种基于聚氨酯降解产物制备的防水涂料预聚体在制备防水涂料中的应用以及其制备得到的防水涂料。
背景技术
聚氨酯树脂制品形态有软质、半硬质及硬质泡沫塑料、弹性体、油漆涂料、胶黏剂、密封胶、合成革涂层树脂、弹性纤维等，广泛应用于汽车制造、冰箱制造、交通运输、土木建筑、鞋类、合成革、织物、机电、石油化工、矿山机械、航空、医疗、农业等许多领域，为保护资源和环境，现如今大力倡导各种塑料制品的回收利用，实现聚氨酯制品的循环利用将为节约资源、保护环境做出巨大贡献。
防水涂料是由合成高分子聚合物、高分子聚合物与沥青、高分子聚合物与水泥为主要成膜物质；加入各种助剂、改性材料、填充材料等加工制成的溶剂型、水乳型或粉末型的涂料。该涂料涂刷在建筑物的屋顶、地下室、卫生间、浴室和外墙等需要进行防水处理的基层表面上。可在常温条件下形成连续的、整体的、具有一定厚度的涂料防水层。然而现有的防水涂料所使用的材料都是由纯净的原料合成的聚氨酯，且大多数以进口的聚氨酯预聚体为基本成分，价格昂贵。
因此，既能实现聚氨酯树脂的回收利用，又能制备满足涂料防水性能及其他综合性能要求的防水涂料是非常具有环保和经济价值的。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的缺陷，提供基于聚氨酯降解产物制备的预聚体在制备防水涂料中的应用，所述应用解决了聚氨酯废料的回收利用问题。
本发明的另一目的在于提供一种基于聚氨酯降解产物的防水涂料预聚体。
本发明的另一目的在于提供基于聚氨酯降解产物的防水涂料预聚体的制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种基于所述预聚体的防水涂料。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：
本发明公开了基于聚氨酯降解产物制备的预聚体在制备防水涂料中的应用，所述预聚体由聚氨酯弹性体制品边角料或废料醇解直接获得的降解产物代替25～50％的多元醇，再与异氰酸酯反应制备得到。
本发明利用聚氨酯弹性体制品的边角料或废料醇解直接获得的降解产物制备聚氨酯预聚体，并进一步制备防水涂料，解决了聚氨酯废料的回收利用问题，且无需对降解产物分离提纯即可进行下一步操作，生产工艺相对简单，经济效益高，具有极高的推广价值。
所述聚氨酯降解产物的制备过程包括如下步骤：
S1.将聚氨酯弹性体制品边角料或废料、小分子二元醇、催化剂加入到反应釜中；
S2.加热，控制反应温度为180～230℃，反应时间1～3小时，出料，得到所述聚氨酯降解产物。
优选地，所述小分子二元醇为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、丁二醇的一种或多种。
优选地，所述催化剂为醋酸钾、醋酸锌、异辛酸钾、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、丁二胺或丙二胺。
一种预聚体，其制备原料包括以下按重量份计算的组分：
聚氨酯弹性体制品边角料或废料醇解直接获得的降解产物 12.6～21.0份；
多元醇 21.0～39.4份；
异氰酸酯 10～11份；
氯化石蜡 22～24份；
二甲苯 24～26份；
阻凝剂 0.08～0.16份。
聚氨酯降解产物主要成分是分子量在3000～10000的聚醚多元醇(通过分离纯化，GPC测定确认)，将所得的聚氨酯降解产物替代部分多元醇，与异氰酸酯进一步反应，可制得聚氨酯预聚体。此外，降解产物中还有部分脲键结构，未完全醇解的聚氨酯片段，以及少量胺类物质。降解产物的这些特质使得其与异氰酸酯的反应活性适度，其中的聚醚多元醇起到和POP(聚合物聚醚多元醇)相似的功效，而少量未醇解的聚氨酯片段可进一步提高预聚体的综合性能，从而可改善基于所述预聚体制备的防水涂料的综合性能。
优选地，所述多元醇为聚醚多元醇330N。
优选地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯(TDI)。
优选地，所述阻凝剂为苯甲酰氯、柠檬酸、盐酸、磷酸的一种或多种。
所述预聚体的制备方法，包括以下步骤：
S3.将聚氨酯降解产物和多元醇一起加入到反应釜中，混合均匀，95～110℃真空脱水；
S4.温度降到90±5℃时加入阻凝剂，边搅拌边加异氰酸酯，95℃～100℃之间保温2～3小时，当NCO含量为3.0～5.0时停止反应；
S5.加入氯化石蜡和二甲苯，当温度降到60±5℃后加入助剂，搅拌均匀出料。
更优选地，所述S3.为将聚氨酯降解产物和多元醇一起加入到反应釜中，混合均匀，加热到95℃，抽真空脱水，在95～110℃真空脱水直至控制水份在0.05％以内。
一种防水涂料，包括上述预聚体和含有防老剂、硫化剂、催化剂的聚氨酯防水涂料B组分，其重量份数比值为1:1.5～3。
现有的聚氨酯类防水涂料，通常由含异氰酸酯的A组分与含有防老剂、硫化剂、催化剂的B组分组成，本发明所述的预聚体，可以替换现有的A组分，与现有的B组分进行混合。作为一个例子，所述聚氨酯防水涂料B组分可以是911聚氨酯防水涂料B组分。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明解决了聚氨酯弹性体制品边角料或废料的回收再利用问题，利于解决工业聚氨酯废料的环保问题；制备的防水涂料防水性能、拉伸强度和断裂伸长率均符合防水涂料的国家标准；相比不用聚氨酯醇解材料代替多元醇，使用聚氨酯醇解材料的防水涂料的拉伸强度和断裂伸长率有所提高；可直接利用聚氨酯弹性体制品边角料或废料的降解产物，无需对产物分离提纯，生产工艺相对简单，经济效益高，具有极高的推广价值。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规市购的原料试剂。
以下实施例的份数均按重量份计。
实施例1
S1.将100份聚氨酯弹性体制品边角料破碎，与10份乙二醇、1份催化剂醋酸钾一起加入到反应釜中；
S2.加热，控制反应温度为180℃，反应时间3小时，出料，得到聚氨酯降解产物。
实施例2
S1.将100份聚氨酯弹性体制品废料破碎，与5份乙二醇、10份丙二醇、3份催化剂乙二胺一起加入到反应釜中；
S2.加热，控制反应温度为230℃，反应时间1小时，出料，得到聚氨酯降解产物。
实施例3
S1.将100份聚氨酯弹性体制品边角料破碎，与10份二乙二醇、5份丁二醇、2份催化剂乙醇胺一起加入到反应釜中；
S2.加热，控制反应温度为200℃，反应时间2小时，出料，得到聚氨酯降解产物。
实施例4
S3.将21份由实施例1制备的聚氨酯降解产物和21份聚醚多元醇330N一起加入到反应釜中，混合均匀，95～110℃真空脱水；
S4.温度降到90℃时加入0.1份苯甲酰氯，边搅拌边加11份TDI，95℃～100℃之间保温2小时停止反应，测得NCO含量为3.5；
S5.加入24份氯化石蜡和24份二甲苯，当温度降到60℃后出料。
实施例5
S3.将18份由实施例2制备的聚氨酯降解产物和30份聚醚多元醇330N一起加入到反应釜中，混合均匀，95～110℃真空脱水；
S4.温度降到95℃时加入0.09份柠檬酸，，边搅拌边加10份TDI，95℃～100℃之间保温2.5小时，停止反应，测得NCO含量为3.9；
S5.加入22份氯化石蜡和26份二甲苯，当温度降到60℃后出料。
实施例6
S3.将21份由实施例3制备的聚氨酯降解产物和21份聚醚多元醇330N一起加入到反应釜中，混合均匀，95～110℃真空脱水；
S4.温度降到90℃时加入0.08份磷酸，边搅拌边加10.5份TDI，95℃～100℃之间保温3小时停止反应，测得NCO含量为4.1；
S5.加入23份氯化石蜡和25份二甲苯，当温度降到65℃后出料。
实施例7
将由实施例4制备的预聚体与911聚氨酯防水涂料B组分按重量份数比1:3混合均匀，得到防水涂料。
实施例8
将由实施例5制备的预聚体与911聚氨酯防水涂料B组分按重量份数比1:2混合均匀，得到防水涂料。
实施例9
将由实施例6制备的预聚体与911聚氨酯防水涂料B组分按重量份数比1:1.5混合均匀，得到防水涂料。
实施例10
将由实施例4制备的预聚体与911聚氨酯防水涂料B组分按重量份数比1:2混合均匀，得到防水涂料。
对比例1
S3.将42份330N加入到反应釜中，95～110℃真空脱水；
S4.温度降到90℃时加入0.1份苯甲酰氯，边搅拌边加11份TDI，95℃～100℃之间保温2小时停止反应，测得NCO含量为4.6；
S5.加入24份氯化石蜡和24份二甲苯，当温度降到60℃后出料。
对比例2
将由对比例1制备的预聚体与911聚氨酯防水涂料B组分按重量份数比1:3混合均匀，得到防水涂料。
按国标GB/T 19250-2003对实施例7至10、对比例2所制备的防水涂料进行性能测试，其测试结果见表1。
从表1的测试结果可知，本发明利用聚氨酯弹性体制品边角料或废料替代部分多元醇制备出聚氨酯预聚体，可替代常规的聚氨酯防水涂料A组分，与聚氨酯防水涂料B组分配合得到综合性能优异的防水涂料，能满足防水涂料的国家标准，其拉伸强度、断裂伸长率甚至比不用聚氨酯弹性体制品边角料或废料的大。
表1防水涂料检测结果
从表1的测试结果可知，本发明利用聚氨酯弹性体制品边角料或废料替代部分多元醇制备出聚氨酯预聚体，可替代常规的聚氨酯防水涂料A组分，与聚氨酯防水涂料B组分配合得到综合性能优异的防水涂料，能满足防水涂料的国家标准，其拉伸强度、断裂伸长率甚至比不用聚氨酯弹性体制品边角料或废料的大。

Claims (5)

1.基于聚氨酯降解产物制备的预聚体在制备防水涂料中的应用，其特征在于，所述预聚体由聚氨酯弹性体制品废料醇解直接获得的降解产物代替25～50%的多元醇，再与异氰酸酯反应制备得到；
所述降解产物的制备过程包括如下步骤：
S1.将聚氨酯弹性体制品废料、小分子二元醇、催化剂加入到反应釜中；
S2.加热，控制反应温度为180～230℃，反应时间1～3小时，出料，得到所述降解产物；
所述小分子二元醇为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、丁二醇的一种或多种；
所述催化剂为醋酸钾、醋酸锌、异辛酸钾、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、丁二胺或丙二胺；
所述预聚体其制备原料包括以下按重量份计算的组分：
聚氨酯弹性体制品废料醇解直接获得的降解产物 12.6～21.0份；
多元醇 21.0～39.4份；
异氰酸酯 10～11份；
氯化石蜡 22～24份；
二甲苯 24～26份；
阻凝剂 0.08～0.16份；
所述预聚体通过如下方法制备，包括如下步骤：
S3.将降解产物和多元醇一起加入到反应釜中，混合均匀，95～110℃真空脱水；
S4.温度降到90±5℃时加入阻凝剂，边搅拌边加异氰酸酯，95℃～100℃之间保温2～3小时，当NCO含量为3.0～5.0时停止反应；
S5.加入氯化石蜡和二甲苯，当温度降到60±5℃后加入助剂，搅拌均匀出料。
2.一种防水涂料，其特征在于，包括预聚体和含有防老剂、硫化剂、催化剂的聚氨酯防水涂料B组分，预聚体与B组分的重量比为1:1.5～3；
所述预聚体的制备原料包括以下按重量份计算的组分：
聚氨酯弹性体制品废料醇解直接获得的降解产物 12.6～21.0份；
多元醇 21.0～39.4份；
异氰酸酯 10～11份；
氯化石蜡 22～24份；
二甲苯 24～26份；
阻凝剂 0.08～0.16份；
所述降解产物的制备过程包括如下步骤：
S1.将聚氨酯弹性体制品废料、小分子二元醇、催化剂加入到反应釜中；
S2.加热，控制反应温度为180～230℃，反应时间1～3小时，出料，得到所述降解产物；
所述小分子二元醇为乙二醇、丙二醇、二乙二醇、丁二醇的一种或多种；
所述催化剂为醋酸钾、醋酸锌、异辛酸钾、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙二胺、丁二胺或丙二胺；
所述预聚体通过如下方法制备，包括如下步骤：
S3.将降解产物和多元醇一起加入到反应釜中，混合均匀，95～110℃真空脱水；
S4.温度降到90±5℃时加入阻凝剂，边搅拌边加异氰酸酯，95℃～100℃之间保温2～3小时，当NCO含量为3.0～5.0时停止反应；
S5.加入氯化石蜡和二甲苯，当温度降到60±5℃后加入助剂，搅拌均匀出料。
3.根据权利要求2所述防水涂料，其特征在于，所述多元醇为聚醚多元醇330N。
4.根据权利要求2所述防水涂料，其特征在于，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。
5.根据权利要求2所述防水涂料，其特征在于，所述阻凝剂为苯甲酰氯、柠檬酸、盐酸、磷酸的一种或多种。
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