CN107641444A - 一种聚脲防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚脲防水涂料及其制备方法，包括A组分和B组分，所述A组分包括：3,3‑二甲基‑4,4‑二环己基甲烷二异氰酸酯，聚醚多元醇，溶剂；B组分包括：氨基聚醚，胺类扩链剂，增塑剂，硅烷改性纳米立德粉。本发明以3,3‑二甲基‑4,4‑二环己基甲烷二异氰酸酯为原料，提高了聚脲防水涂料的光稳定性和耐候性，克服了以芳香族化合物为原料涂料易老化的问题，确保涂料具有足够的凝胶和固化时间，涂料和基材渗透结合较好。本发明采用硅烷改性纳米立德粉，提高了涂料的耐腐蚀和抗老化性能，有效的吸收紫外线并发生光催化反应，赋予涂料抗菌性能，增加了涂料的耐污能力。

Description

一种聚脲防水涂料及其制备方法

本申请为分案申请，原案专利号为：201510591712.X，申请日为2015年9月12日，发明名称为：一种聚脲防水涂料及其制备方法。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种聚脲防水涂料及其制备方法。

背景技术

喷涂聚脲弹性体技术是国外近10年来，继高固体份涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低污染涂装技术之后，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术，在防腐、防水、耐磨等工程中具有较好的应用前景。

双组份喷涂聚脲防水涂料是利用异氰酸酯组分与胺类化合物反应生成的一种弹性体物质，异氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。对于双组份喷涂聚脲防水涂料，其中的甲组分是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物，预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得，所述端羟基化合物通常采用低聚物二元醇、三元醇或之间混合物；乙组分是由端氨基树脂、端氨基扩链剂、颜料、填料和助剂等组成。两种组分混合后的反应速度极快，需要用专用设备在一定温度、压力下通过撞击方式混合，进行喷涂或浇注形成聚脲弹性体。

现有的双组份聚脲防水涂料中以芳香族喷涂聚脲弹性体为主，即以芳香族异氰酸酯(TDI、MDI、PAPI)为主要原料合成异氰酸酯预聚体或半聚体，以芳香胺为扩链剂。由于芳香族化合物在紫外线作用下会发生分解，具有化学不稳定性，使得涂料耐老化性能降低。现有技术中，申请公布号为CN101531861A的中国专利文献公开了一种双组分喷涂聚脲防水涂料，利用脂肪族喷涂聚脲弹性体为原料来提高涂料产品的耐老化性能，但没有从根本上解决紫外线对聚脲涂料的老化作用，其耐老化性能有待进一步提高。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种聚脲防水涂料及其制备方法，该聚脲防水涂料具有良好的耐腐蚀、抗老化和抗菌性能。

有鉴于此，本发明提供了一种聚脲防水涂料，包括A组分和B组分，以质量份数计，所述A组分包括：

50-65份3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，

30-40份聚醚多元醇，

5-10份溶剂；

所述B组分包括：

40-50份氨基聚醚，

30-40份胺类扩链剂，

10-15份增塑剂，

5-10份硅烷改性纳米立德粉。

优选的，所述聚醚多元醇为季戊四醇聚醚。

优选的，所述氨基聚醚为二氨基二苯醚。

优选的，所述胺类扩链剂为2,5-二氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺。

优选的，所述增塑剂为二丙二醇二苯甲酸酯。

优选的，硅烷改性纳米立德粉的粒度满足D₉₀小于50nm，白度大于90％，所述硅烷为丙烯酰氧基十六烷基二乙氧基硅烷。

优选的，所述硅烷改性纳米立德粉按照如下方法制备：

向体积比为1:1的乙醇水溶液中加入0.1M的盐酸溶液，调节pH值至4.0，得到混合溶液；

向所述混合溶液中加入纳米立德粉，在40℃的水浴中500r/min的转速搅拌下，逐滴加入丙烯酰氧基十六烷基二乙氧基硅烷，继续搅拌3h，抽滤、洗涤，在80℃下充分干燥，粉碎后得到硅烷改性立德粉。

相应的，本发明还提供一种聚脲防水涂料的制备方法，以质量份数计，包括以下步骤：

将30-40份聚醚多元醇和5-10份溶剂置于第一反应釜中，在搅拌下升温至125℃，通入氮气进行气氛保护，减压脱水3h，降温至80℃，然后加入50-65份3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，搅拌均匀后反应3h，得到A组分；

将40-50份氨基聚醚、30-40份胺类扩链剂和10-15份增塑剂置于第二反应釜中，通入氮气进行气氛保护，在120℃下减压脱水3h，然后将5-10份硅烷改性纳米立德粉加入所述第二反应釜中高速搅拌均匀，得到B组分。

优选的，所述胺类扩链剂为2,5-二氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺。

优选的，所述硅烷改性纳米立德粉按照如下方法制备：向体积比为1:1的乙醇水溶液中加入0.1M的盐酸溶液，调节pH值至4.0，得到混合溶液；向所述混合溶液中加入纳米立德粉，在40℃的水浴中500r/min的转速搅拌下，逐滴加入丙烯酰氧基十六烷基二乙氧基硅烷，继续搅拌3h，抽滤、洗涤，在80℃下充分干燥，粉碎后得到硅烷改性立德粉。

本发明提供了一种聚脲防水涂料及其制备方法，包括A组分和B组分，以质量份数计，所述A组分包括：50-65份3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，30-40份聚醚多元醇，5-10份溶剂；所述B组分包括：40-50份氨基聚醚，30-40份胺类扩链剂，10-15份增塑剂，5-10份硅烷改性纳米立德粉。与现有技术相比，一方面，本发明采用3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯为原料，其属于饱和脂肪烃类化合物，同时带有甲基侧链，提高了聚脲防水涂料的光稳定性和耐候性，克服了以芳香族化合物为原料涂料易老化的问题，同时确保涂料具有足够的凝胶和固化时间，涂料和基材渗透结合较好。另一方面，本发明采用硅烷改性纳米立德粉对涂料进行改性，不仅提高了涂料的耐腐蚀和抗老化性能，同时纳米粒子可以有效的吸收紫外线并发生光催化反应，赋予涂料抗菌性能，增加了涂料的耐污能力。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种聚脲防水涂料，包括A组分和B组分，以质量份数计，所述A组分包括：

50-65份3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，

30-40份聚醚多元醇，

5-10份溶剂；

所述B组分包括：

40-50份氨基聚醚，

30-40份胺类扩链剂，

10-15份增塑剂，

5-10份硅烷改性纳米立德粉。

本发明采用饱和脂肪烃类化合物替代芳香烃类原料，以带甲基侧链的环己基六元环异氰酸酯-3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯为原料，该原料属于饱和脂肪烃类化合物，同时带有甲基侧链，使得所筛选原料具有优异的光稳定性和耐候性。本发明选择具有较低活性的脂肪族喷涂聚脲弹性体3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯为原料，不仅克服了以芳香族化合物为原料涂料易老化的问题，同时确保涂料具有足够的凝胶和固化时间，使得涂料和基材渗透结合较好。

作为优选方案，所述聚醚多元醇为季戊四醇聚醚；所述溶剂优选为乙烯基聚二甲基硅氧烷。

在B组分中，所述氨基聚醚优选为二氨基二苯醚；所述胺类扩链剂优选为2,5-二氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺；所述增塑剂优选为二丙二醇二苯甲酸酯。

本发明采用的胺基扩链剂优选为2,5-二氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺，其是一种新型的扩链剂，含有三个端氨基基团，具有优异的反应活性和化学稳定性，进一步提高涂料的耐久性。

由于一般的无机粒子表面是亲水的，与传统的聚合物不易混合均匀，因此，本发明采用硅烷改性纳米立德粉，其表面是疏水的，增加了粒子与无机聚合物的相容性，提高了硅烷改性纳米立德粉在涂料中的分散均匀性，使得涂料能够均匀的包裹粒子，避免因产生局部的大颗粒而降低涂料的粘结性能。

作为优选方案，所述硅烷改性纳米立德粉的粒度优选满足D₉₀小于50nm，白度大于90％，所述硅烷优选为丙烯酰氧基十六烷基二乙氧基硅烷。

作为优选方案，所述硅烷改性纳米立德粉按照如下方法制备：向体积比为1:1的乙醇水溶液中加入0.1M的盐酸溶液，调节pH值至4.0，得到混合溶液；向所述混合溶液中加入纳米立德粉，在40℃的水浴中500r/min的转速搅拌下，逐滴加入丙烯酰氧基十六烷基二乙氧基硅烷，继续搅拌3h，抽滤、洗涤，在80℃下充分干燥，粉碎后得到硅烷改性立德粉。

本发明采用的填料为硅烷改性纳米立德粉，不仅提高了涂料的耐腐蚀和抗老化性能，其含有硫化锌纳米光催化粒子，可以有效吸收紫外线从而消除紫外线对涂料的老化作用，提高涂料的耐候性。同时纳米粒子在紫外线作用下发生光催化反应，赋予涂料表面具有杀菌的作用，可以有效的杀灭细菌、霉菌，保持涂料表层的光洁，增加了涂料的耐污能力。

作为优选方案，本发明对各组分的重量份进行调整，所述3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯优选为55-65份，更优选为55-60份；聚醚多元醇优选为33-40份，更优选为33-37份；所述溶剂优选为5-8份，更优选为7-8份；所述氨基聚醚优选为43-50份，更优选为43-46份；所述胺类扩链剂优选为30-37份，更优选为34-37份；所述增塑剂优选为12-15份，更优选为12-13份；所述硅烷改性纳米立德粉优选为5-8份，更优选为7-8份。

相应的，本发明还提供一种聚脲防水涂料的制备方法，以质量份数计，包括以下步骤：将30-40份聚醚多元醇和5-10份溶剂置于第一反应釜中，在搅拌下升温至125℃，通入氮气进行气氛保护，减压脱水3h，降温至80℃，然后加入50-65份3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，搅拌均匀后反应3h，得到A组分；将40-50份氨基聚醚、30-40份胺类扩链剂、10-15份增塑剂置于第二反应釜中，通入氮气进行气氛保护，在120℃下减压脱水3h，然后将5-10份硅烷改性纳米立德粉加入第二反应釜中高速搅拌均匀，得到B组分。

作为优选方案，所述胺类扩链剂为2,5-二氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺，其是一种新型的扩链剂，含有三个端氨基基团，具有更加优异的反应活性和化学稳定性，进一步提高涂料的耐久性。

所述硅烷改性纳米立德粉优选按照如下方法制备：向体积比为1:1的乙醇水溶液中加入0.1M的盐酸溶液，调节pH值至4.0，得到混合溶液；向所述混合溶液中加入纳米立德粉，在40℃的水浴中500r/min的转速搅拌下，逐滴加入丙烯酰氧基十六烷基二乙氧基硅烷，继续搅拌3h，抽滤、洗涤，在80℃下充分干燥，粉碎后得到硅烷改性立德粉填充料。

所述硅烷改性纳米立德粉的粒度优选满足D₉₀小于50nm，白度大于90％，所述硅烷优选为丙烯酰氧基十六烷基二乙氧基硅烷。

所述硅烷改性纳米立德粉不仅提高了涂料的耐腐蚀和抗老化性能，其含有硫化锌纳米光催化粒子，可以有效吸收紫外线从而消除紫外线对涂料的老化作用，提高涂料的耐候性。同时纳米粒子在紫外线作用下发生光催化反应，赋予涂料表面具有杀菌的作用，可以有效的杀灭细菌、霉菌，保持涂料表层的光洁，增加了涂料的耐污能力。

作为优选方案，本发明对各个原料的重量份进行调整，3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯优选为55-65份，更优选为55-60份；聚醚多元醇优选为33-40份，更优选为33-37份；溶剂优选为5-8份，更优选为7-8份；氨基聚醚优选为43-50份，更优选为43-46份；胺类扩链剂优选为30-37份，更优选为34-37份；增塑剂优选为12-15份，更优选为12-13份；硅烷改性纳米立德粉优选为5-8份，更优选为7-8份。

相应的，本发明还提供一种上述制备的聚脲防水涂料的施工方法，包括：将上述制备的A组分和B组分按照体积比1:1配合使用，利用高压喷枪使A和B组分雾化喷涂成膜。

从以上方案可以看出，1、本发明采用了带甲基侧链的环己基六元环异氰酸酯-3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯为原料，该原料属于饱和脂肪烃类化合物，同时带有甲基侧链，使得所筛选原料具有优异的光稳定性和耐候性。2、胺基扩链剂优选采用2,5-二氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺，其含有三个端氨基基团，具有更加优异的反应活性和化学稳定性，进一步提高涂料的耐久性。3、所选填料为硅烷改性纳米立德粉，含有硫化锌纳米光催化粒子，可以有效吸收紫外线从而消除紫外线对涂料的老化作用，提高涂料的耐候性。同时纳米粒子在紫外线作用下发生光催化反应，赋予涂料表面具有杀菌的作用，可以有效的杀灭细菌、霉菌，保持涂料表层的光洁。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

本发明实施例采用的原料和化学试剂均为市购。

实施例1

首先配制体积比为1:1的乙醇水溶液，用0.1M的盐酸溶液调节pH值至4.0，将纳米立德粉均匀分散在上述溶液中，在40℃的水浴中500r/min的转速搅拌下，逐滴加入丙烯酰氧基十六烷基二乙氧基硅烷，完成后继续搅拌3h，最后经过抽滤、洗涤，在80℃下充分干燥，粉碎，获得硅烷改性立德粉，所述纳米立德粉的粒度组成满足D90小于50nm，白度大于90％。

实施例2

(1)、按质量比例，称取40份的季戊四醇聚醚和10份乙烯基聚二甲基硅氧烷于反应釜中，在搅拌下升高温度至125℃，同时通入氮气进行气氛保护，将上述物质进行减压脱水3h，完成后使温度降低至80℃，然后加入50份的3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，搅拌均匀后保持反应3h获得A组分。

(2)、按照质量比例，称取40份二氨基二苯醚、40份2,5-二氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺、10份二丙二醇二苯甲酸酯于另一反应釜中，通入氮气保护在120℃下减压脱水3h，然后加入10份实施例1制备的硅烷改性立德粉于反应釜中高速搅拌均匀，获得B组分。

(3)、将A组分和B组分按照体积比1:1配合使用，利用高压喷枪使A和B组分雾化喷涂成膜。

实施例3

(1)、按质量比例，称取37份的季戊四醇聚醚和8份乙烯基聚二甲基硅氧烷于反应釜中，在搅拌下升高温度至125℃，同时通入氮气进行气氛保护，将上述物质进行减压脱水3h，完成后使温度降低至80℃，然后加入55份的3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，搅拌均匀后保持反应3h获得A组分。

(2)、按照质量比例，称取43份二氨基二苯醚、37份2,5-二氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺、12份二丙二醇二苯甲酸酯于另一反应釜中，通入氮气保护在120℃下减压脱水3h，然后加入8份实施例1制备的硅烷改性立德粉于反应釜中高速搅拌均匀，获得B组分。

(3)、将A组分和B组分按照体积比1:1配合使用，利用高压喷枪使A和B组分雾化喷涂成膜。

实施例4

(1)、按质量比例，称取33份的季戊四醇聚醚和7份乙烯基聚二甲基硅氧烷于反应釜中，在搅拌下升高温度至125℃，同时通入氮气进行气氛保护，将上述物质进行减压脱水3h，完成后使温度降低至80℃，然后加入60份的3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，搅拌均匀后保持反应3h获得A组分。

(2)、按照质量比例，称取46份二氨基二苯醚、34份2,5-二氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺、13份二丙二醇二苯甲酸酯于另一反应釜中，通入氮气保护在120℃下减压脱水3h，然后加入7份实施例1制备的硅烷改性立德粉于反应釜中高速搅拌均匀，获得B组分。

(3)、将A组分和B组分按照体积比1:1配合使用，利用高压喷枪使A和B组分雾化喷涂成膜。

实施例5

(1)、按质量比例，称取30份的季戊四醇聚醚和5份乙烯基聚二甲基硅氧烷于反应釜中，在搅拌下升高温度至125℃，同时通入氮气进行气氛保护，将上述物质进行减压脱水3h，完成后使温度降低至80℃，然后加入65份的3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，搅拌均匀后保持反应3h获得A组分。

(2)、按照质量比例，称取50份二氨基二苯醚、30份2,5-二氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺、15份二丙二醇二苯甲酸酯于另一反应釜中，通入氮气保护在120℃下减压脱水3h，然后加入5份实施例1制备的硅烷改性立德粉于反应釜中高速搅拌均匀，获得B组分。

(3)、将A组分和B组分按照体积比1:1配合使用，利用高压喷枪使A和B组分雾化喷涂成膜。

对本发明实施例2-5制备的具有抗菌性能的聚脲防水涂料的主要指标按照GB/T23446-2009标准进行检测，其测试结果如表1所示。由表可知，各实施例所得的防水涂料的主要性能指标均满足国家标准要求。

表1、各实施例防水涂料的主要性能指标

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种聚脲防水涂料的制备方法，其特征在于，以质量份数计，包括以下步骤：

将30-40份聚醚多元醇和5-10份溶剂置于第一反应釜中，在搅拌下升温至125℃，通入氮气进行气氛保护，减压脱水3h，降温至80℃，然后加入50-65份3,3-二甲基-4,4-二环己基甲烷二异氰酸酯，搅拌均匀后反应3h，得到A组分；

将40-50份氨基聚醚、30-40份胺类扩链剂和10-15份增塑剂置于第二反应釜中，通入氮气进行气氛保护，在120℃下减压脱水3h，然后将5-10份硅烷改性纳米立德粉加入所述第二反应釜中高速搅拌均匀，得到B组分，所述氨基聚醚为二氨基二苯醚，所述胺类扩链剂为2,5-二氨基-1,3,3-三甲基环己甲胺，所述增塑剂为二丙二醇二苯甲酸酯，所述硅烷改性纳米立德粉的粒度满足D₉₀小于50nm，白度大于90％，所述硅烷为丙烯酰氧基十六烷基二乙氧基硅烷；

所述硅烷改性纳米立德粉按照如下方法制备：

向体积比为1:1的乙醇水溶液中加入0.1M的盐酸溶液，调节pH值至4.0，得到混合溶液；

向所述混合溶液中加入纳米立德粉，在40℃的水浴中500r/min的转速搅拌下，逐滴加入丙烯酰氧基十六烷基二乙氧基硅烷，继续搅拌3h，抽滤、洗涤，在80℃下充分干燥，粉碎后得到硅烷改性立德粉。