CN107418357A - 环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料及其制备方法，由A组分和B组分组成，A组分由如下质量份数原料制备得到：聚醚多元醇50‑75、二苯基甲烷二异氰酸酯20‑35、增塑剂10‑20、消泡剂0.1‑0.5、阻聚剂0.005‑0.05，B组分由如下质量份数原料制成：填充油30‑40、增塑剂10‑30、颜填料30‑50、扩链剂5‑10、消泡剂0.1‑0.5、分散剂0.1‑0.5、阻聚剂0.005‑0.05、偶联剂1‑5、触变剂0.1‑0.5、气体吸收剂0‑10，化学阻根剂0.003‑0.005。与现有技术相比，本发明具有优异的机械性能、可在潮湿基面施工施工方便、综合性能优异等特点。

Description

环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯防水涂料，尤其是涉及一种环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料及其制备方法。
背景技术
近年来，随着城市人口密集度的增加，城市居民居住的环境质量受到诸多困扰，林立的高楼大厦使城市逐渐变成水泥森林，地面的硬质铺装加剧了城市热岛效应。屋顶绿化具有既不占用土地资源，又可增加城市绿化面积、改善空气质量、美化城市景观，同时对缓解城市热岛效应、冬季保暖夏季隔热、减小屋面所承受温度波动范围从而延长屋顶寿命、降低顶层房间空调能耗有重要作用等诸多优点，已经成为了建筑节能发展的新方向。
屋顶绿化目前使用的大多是可耐根穿刺的防水卷材，而耐根穿刺的防水涂料并未见应用案例。结合实际工程应用案例和北京园林科学研究院的耐根穿刺试验结果，表明卷材防水层的耐根穿刺的被破坏点往往都在搭接缝部位，绝少有卷材主体被根茎破坏。耐根穿刺防水涂料作为防水层有着一体化、无缝隙的天然优势，能很好的克服耐根穿刺卷材因搭接缝施工问题导致的防水层被根尖细胞破坏的问题。
目前有耐根穿刺类聚氨酯防水涂料的专利，如中国专利201310152483.2报道了一种环保型耐根穿刺聚氨酯防水涂料及其制备方法，此种防水涂料对聚氨酯防水涂料的采用的是MOCA固化体系。环保型水固化的耐根穿刺聚氨酯防水涂料成功解决了MOCA固化体系不能在潮湿基面施工的问题，也避免使用了被认为有致癌风险的MOCA。根据现场施工需求，在一定范围内调节水的添加量，来实现粘度的调节。而MOCA固化体系的产品往往通过添加油性易挥发性稀释剂来实现，这进一步增加了有害气体的挥发量，而且挥发性稀释剂多为有一定毒性、易燃易爆的危险品。并且其使用了甲苯二异氰酸酯，成品中会有残留，属于危险品。中国专利CN105001776A公开了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，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；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。该发明含有重金属类催化剂，在生产制造以及施工应用环节都会对人体、水体、环境等产生危害，而且产品并没有使用化学阻根剂，如若作为阻根类材料使用，具有被根系穿破的高风险，从而导致整个防水阻根层失效。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有优异的机械性能、可在潮湿基面施工施工方便、综合性能优异等特点的环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料及其制备方法，产品从生产到施工过程，绿色环保、安全可靠。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，由A组分和B组分组成，
所述的A组分由如下质量份数原料制备得到：
聚醚多元醇50-75、二苯基甲烷二异氰酸酯20-35、增塑剂10-20、消泡剂0.1-0.5、阻聚剂0.005-0.05，
所述的B组分由如下质量份数原料制成：
填充油30-40、增塑剂10-30、颜填料30-50、扩链剂5-10、消泡剂0.1-0.5、分散剂0.1-0.5、阻聚剂0.005-0.05、偶联剂1-5、触变剂0.1-0.5、气体吸收剂0-10，化学阻根剂0.003-0.005。
使用时，将A组分、B组分、水按质量比1：2：(1～1.5)混合均匀即可。
所述的聚醚多元醇选自PPG类聚醚多元醇，数均分子量为250-5000，羟值20-400mgKOH/g。
所述的增塑剂选自氯化石蜡、柠檬酸酯或邻苯二甲酸二异壬酯类增塑剂中的一种或多种，
所述阻聚剂为正磷酸、酒石酸、苯甲酰氯或苯甲酸中的一种或多种。
所述的颜填料为炭黑、氧化铁红、氧化铁棕、钛白粉、高岭土、水泥、重钙、轻钙、氧化钙、氢氧化钙、硅灰石或滑石粉中的一种或多种。
所述的填充油为液体石油树脂，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
所述的分散剂为聚丙烯酸酯类分散剂，所述的扩链剂为水、1,4-丁二醇、2,2-二羟甲基丁酸或三乙醇胺中的一种或多种。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
所述的触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、聚酰胺蜡或凹凸棒土中的一种或多种，
所述的气体吸收剂为普通硅酸盐水泥、氧化钙或氢氧化钙中的一种或多种。
所述的化学阻根剂是市售的B2或B5阻根剂。
环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料的制备方法，采用以下步骤：
(1)A组分的制备
(1-1)将聚醚多元醇与增塑剂混合，搅拌升温105℃-115℃，真空脱水2-3小时；
(1-2)将上述混合物降温至60-70℃，加入阻聚剂搅拌均匀后再先加入二苯基甲烷二异氰酸酯，70℃-80℃反应3小时；
(1-3)将温度降至50℃-60℃，加入消泡剂，搅拌半小时，降温至40℃-45℃出料，得到A组分；
(2)B组分的制备
在反应器中加入填充油、增塑剂、分散剂、消泡剂、偶联剂、气体吸收剂，充分搅拌后，加入扩链剂、颜填料、触变剂，搅拌至均匀后，加入阻聚剂及化学阻根剂，搅拌均匀后出料，即得到B组分。
本发明以水为固化扩链剂，解决了以MOCA固化体系不能在潮湿基面施工及MOCA被认为对人体有致癌危险的问题。机械拉伸性能有较传统产品有显著提高，产品中添加了阻根剂，可起到遏制根尖细胞增长的功效，能有效阻止根系的生长，达到耐根穿刺的目的。不含挥发性溶剂，成膜后体积几乎收缩极小；粘度适中，可通过添加水的量现场调节粘度，可刮涂也可喷涂施工，形成无接缝的高强度耐根穿刺防水层。
与现有技术相比，本发明不使用有致癌物的原料，环保性能更好，不含易挥发易燃易爆的有毒溶剂。机械强度远高于传统聚氨酯防水涂料，含有化学阻根剂为丙酸酯衍生物，在不影响植物正常生长的情况下，能有效遏制植物根系的垂直生长，具备了优异的耐根穿刺性能。水固化体系，可在潮湿基面施工，对基层要求降低，基层条件包容性较高。现场粘度调节，无需添加有机溶剂，通过调节水分的用量来获得适宜的施工粘度。本发明可满足对环保要求较高、基层含水率无法保证的工程，扩大了聚氨酯防水涂料的应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
A组分的制备在装有搅拌器、冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，首先加入聚醚二元醇(2000D)40份、聚醚三元醇(330N)15份、聚醚四元醇5份与氯化石蜡10份，搅拌升温105℃-115℃，真空脱水2-3小时；将上述混合物降温至60-70℃，加入阻聚剂搅拌均匀后再先加入二苯基甲烷二异氰酸酯30份，70℃-80℃反应3小时；将温度降至50℃-60℃，加入消泡剂0.1份，搅拌半小时，降温至40℃-45℃出料，得到A组分；
在反应器中加入液体石油树脂50份、氯化石蜡30份、分散剂0.5份、消泡剂0.1份、硅烷偶联剂1份、气体吸收剂8份，充分搅拌后，加入复合扩链剂5份、重钙15份、滑石粉10份、轻钙5份、氧化钙15份、氢氧化钙5份、聚酰胺蜡0.1份，搅拌至均匀后，加入阻聚剂0.005份，化学阻根剂0.003份搅拌均匀后出料，即得到B组分。
使用时，将A、B、水组分按质量比1:2:1比例均匀混合，可以制得聚氨酯防水涂膜。
实施例2
A组分的制备在装有搅拌器、冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，首先加入聚醚二元醇(2000D)40份、聚醚三元醇(330N)10份、聚醚四元醇7份与氯化石蜡12份，搅拌升温105℃-115℃，真空脱水2-3小时；将上述混合物降温至60-70℃，加入阻聚剂搅拌均匀后再加入二苯基甲烷二异氰酸酯32份，70℃-80℃反应3小时；将温度降至50℃-60℃，加入消泡剂0.1份，搅拌半小时，降温至40℃-45℃出料，得到A组分；
在反应器中加入液体石油树脂50份、氯化石蜡30份、分散剂0.5份、消泡剂0.1份、硅烷偶联剂1份、气体吸收剂10份，充分搅拌后，加入复合扩链剂5份、重钙15份、滑石粉10份、轻钙5份、氧化钙15份、氢氧化钙5份、有机膨润土0.1份，搅拌至均匀后，和阻聚剂0.005份，化学阻根剂0.003份搅拌均匀后出料，即得到B组分。
使用时，将A、B、水组分按质量比1:2:1比例均匀混合，，可以制得聚氨酯防水涂膜。
实施例3
A组分的制备在装有搅拌器、冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，首先加入聚醚二元醇(2000D)60份、聚醚三元醇(330N)10份、聚醚四元醇8与氯化石蜡15份，搅拌升温105℃-115℃，真空脱水2-3小时；将上述混合物降温至60-70℃，加入阻聚剂搅拌均匀后加入二苯基甲烷二异氰酸酯40份，70℃-80℃反应3小时；将温度降至50℃-60℃，加入消泡剂0.5份，搅拌半小时，降温至40℃-45℃出料，得到A组分；
在反应器中加入液体石油树脂50份、氯化石蜡30份、分散剂0.5份、、消泡剂0.1份、钛酸酯偶联剂1份、气体吸收剂10份，充分搅拌后，加入复合扩链剂5份、重钙10份、滑石粉10份、轻钙10份、氧化钙10份、氢氧化钙10份、凹凸棒土0.1份，搅拌至均匀后，加入阻聚剂0.005份，化学阻根剂0.005份搅拌均匀后出料，即得到B组分。
使用时，将A、B、水组分按质量比1:2:1比例均匀混合，可以制得聚氨酯防水涂膜。
实施例4
A组分的制备在装有搅拌器、冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，首先加入聚醚二元醇(2000D)30份、聚醚二元醇(1000D)20份、聚醚三元醇(330N)10份、聚醚四元醇9份与氯化石蜡15份，搅拌升温105℃-115℃，真空脱水2-3小时；将上述混合物降温至60-70℃，加入阻聚剂搅拌均匀后再加入二苯基甲烷二异氰酸酯35份，70℃-80℃反应3小时；将温度降至50℃-60℃，加入消泡剂0.5份，搅拌半小时，降温至40℃-45℃出料，得到A组分；
在反应器中加入液体石油树脂50份、氯化石蜡30份、分散剂0.5份、、消泡剂0.1份、钛酸酯偶联剂1份，充分搅拌后，加入复合扩链剂5份、滑石粉10份、轻钙15份、氧化钙20份、氢氧化钙5份、气相二氧化硅0.1份，搅拌至均匀后，加入阻聚剂0.005份，化学阻根剂0.005份搅拌均匀后出料，即得到B组分。
使用时，将A、B、水组分按质量比1:2:1比例均匀混合，可以制得聚氨酯防水涂膜。
对比例：
A组分的制备在装有搅拌器、冷凝管、温度计、恒压滴液漏斗的1000mL四口烧瓶中，首先加入聚醚二元醇(2000D)20份、聚醚二元醇(1000D)10份、聚醚三元醇(330N)5份与氯化石蜡25份，搅拌升温105℃-115℃，真空脱水2-3小时；将上述混合物降温至60-70℃，加入二苯基甲烷二异氰酸酯35份，70℃-80℃反应3小时；将温度降至50℃-60℃，加入消泡剂0.5份，加入溶剂油(芳烃溶剂油S150或者S120)2份搅拌半小时，降温至40℃-45℃出料，得到A组分；
在反应器中加入液体石油树脂50份、氯化石蜡30份、分散剂0.5份、、消泡剂0.1份，充分搅拌后，加入复合扩链剂5份、滑石粉10份、轻钙15份、氧化钙20份、氢氧化钙5份、气相二氧化硅0.1份，搅拌至均匀后，加入催化剂(有机锡类)0.005，溶剂油(芳烃溶剂油S150或者S120)5份搅拌均匀后出料，即得到B组分。
分别对上述实施例所获得的双组分聚氨酯防水涂料进行性能检测，结果见表1。
表1实施实例1～4双组份聚氨酯防水涂料进行性能检测结果
由表1可知，实施例1～4环保型水固化的耐根穿刺聚氨酯防水涂料的机械性能都较对比样的传统聚氨酯防水涂料有显著提高，挥发性有机化合物VOC总量降低一个数量级，不含有游离TDI，并且具备耐根穿刺的功能。
实施例5
环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，由A组分和B组分组成，
A组分由如下质量份数原料制备得到：聚醚多元醇50、二苯基甲烷二异氰酸酯20、增塑剂10、消泡剂0.1、阻聚剂0.005，其中，聚醚多元醇为PPG类聚醚多元醇，数均分子量为250，羟值20mg KOH/g，增塑剂为柠檬酸酯，消泡剂为有机硅类消泡剂、阻聚剂为酒石酸。
B组分由如下质量份数原料制成：填充油30、增塑剂10、颜填料30、扩链剂5、消泡剂0.1、分散剂0.1、阻聚剂0.005、偶联剂1、触变剂0.1、化学阻根剂0.003。其中，填充油为液体石油树脂，增塑剂为柠檬酸酯，颜填料为炭黑，扩链剂为水、消泡剂为有机硅类消泡剂、分散剂为聚丙烯酸酯类分散剂、阻聚剂为酒石酸、偶联剂为硅烷偶联剂、触变剂为气相二氧化硅、化学阻根剂是市售的B2阻根剂。
环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料的制备方法，采用以下步骤：
(1)A组分的制备
(1-1)将聚醚多元醇与增塑剂混合，搅拌升温105℃，真空脱水3小时；
(1-2)将上述混合物降温至60℃，加入阻聚剂搅拌均匀后再先加入二苯基甲烷二异氰酸酯，70℃反应3小时；
(1-3)将温度降至50℃，加入消泡剂，搅拌半小时，降温至40℃出料，得到A组分；
(2)B组分的制备
在反应器中加入填充油、增塑剂、分散剂、消泡剂、偶联剂、气体吸收剂，充分搅拌后，加入扩链剂、颜填料、触变剂，搅拌至均匀后，加入阻聚剂及化学阻根剂，搅拌均匀后出料，即得到B组分。
使用时，将A组分、B组分、水按质量比1：2：1混合均匀即可。
实施例6
环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，由A组分和B组分组成，
A组分由如下质量份数原料制备得到：聚醚多元醇75、二苯基甲烷二异氰酸酯35、增塑剂20、消泡剂0.5、阻聚剂0.05，其中，聚醚多元醇为PPG类聚醚多元醇，数均分子量为5000，羟值400mg KOH/g，增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯类增塑剂，消泡剂为有机硅类消泡剂、阻聚剂为苯甲酰氯。
B组分由如下质量份数原料制成：填充油40、增塑剂30、颜填料50、扩链剂10、消泡剂0.5、分散剂0.5、阻聚剂0.05、偶联剂5、触变剂0.5、气体吸收剂10、化学阻根剂0.005。其中，填充油为液体石油树脂，增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯类增塑剂，颜填料为钛白粉，扩链剂为1,4-丁二醇、消泡剂为有机硅类消泡剂、分散剂为聚丙烯酸酯类分散剂、阻聚剂为苯甲酰氯、偶联剂为硅烷偶联剂、触变剂为有机膨润土、气体吸收剂为氧化钙、化学阻根剂是市售的B5阻根剂。
环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料的制备方法，采用以下步骤：
(1)A组分的制备
(1-1)将聚醚多元醇与增塑剂混合，搅拌升温115℃，真空脱水2小时；
(1-2)将上述混合物降温至70℃，加入阻聚剂搅拌均匀后再先加入二苯基甲烷二异氰酸酯，80℃反应3小时；
(1-3)将温度降至60℃，加入消泡剂，搅拌半小时，降温至45℃出料，得到A组分；
(2)B组分的制备
在反应器中加入填充油、增塑剂、分散剂、消泡剂、偶联剂、气体吸收剂，充分搅拌后，加入扩链剂、颜填料、触变剂，搅拌至均匀后，加入阻聚剂及化学阻根剂，搅拌均匀后出料，即得到B组分。
使用时，将A组分、B组分、水按质量比1：2：1.5合均匀即可。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，其特征在于，该防水涂料由A组分和B组分组成，
所述的A组分由如下质量份数原料制备得到：
聚醚多元醇50-75、二苯基甲烷二异氰酸酯20-35、增塑剂10-20、消泡剂0.1-0.5、阻聚剂0.005-0.05，
所述的B组分由如下质量份数原料制成：
填充油30-40、增塑剂10-30、颜填料30-50、扩链剂5-10、消泡剂0.1-0.5、分散剂0.1-0.5、阻聚剂0.005-0.05、偶联剂1-5、触变剂0.1-0.5、气体吸收剂0-10，化学阻根剂0.003-0.005，
使用时，将A组分、B组分、水按质量比1：2：(1～1.5)混合均匀即可。
2.根据权利要求1所述的环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的聚醚多元醇选自PPG类聚醚多元醇，数均分子量为250-5000，羟值20-400mg KOH/g。
3.根据权利要求1所述的环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，其特征在于，
所述的增塑剂选自氯化石蜡、柠檬酸酯或邻苯二甲酸二异壬酯类增塑剂中的一种或多种，
所述阻聚剂为正磷酸、酒石酸、苯甲酰氯或苯甲酸中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的颜填料为炭黑、氧化铁红、氧化铁棕、钛白粉、高岭土、水泥、重钙、轻钙、氧化钙、氢氧化钙、硅灰石或滑石粉中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的填充油为液体石油树脂，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。
6.根据权利要求1所述的环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的分散剂为聚丙烯酸酯类分散剂，所述的扩链剂为水、1,4-丁二醇、2,2-二羟甲基丁酸或三乙醇胺中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的偶联剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，其特征在于，
所述的触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、聚酰胺蜡或凹凸棒土中的一种或多种，
所述的气体吸收剂为普通硅酸盐水泥、氧化钙或氢氧化钙中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述的化学阻根剂是市售的B2或B5阻根剂。
10.如权利要求1所述的环保型水固化耐根穿刺聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于，采用以下步骤：
(1)A组分的制备
(1-1)将聚醚多元醇与增塑剂混合，搅拌升温105℃-115℃，真空脱水2-3小时；
(1-2)将上述混合物降温至60-70℃，加入阻聚剂搅拌均匀后再先加入二苯基甲烷二异氰酸酯，70℃-80℃反应3小时；
(1-3)将温度降至50℃-60℃，加入消泡剂，搅拌半小时，降温至40℃-45℃出料，得到A组分；
(2)B组分的制备
在反应器中加入填充油、增塑剂、分散剂、消泡剂、偶联剂、气体吸收剂，充分搅拌后，加入扩链剂、颜填料、触变剂，搅拌至均匀后，加入阻聚剂及化学阻根剂，搅拌均匀后出料，即得到B组分。
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