CN107778443A - 一种新型聚硫橡胶防水材料及其制备方法 - Google Patents

一种新型聚硫橡胶防水材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于聚硫橡胶材料技术领域，涉及一种新型聚硫橡胶防水材料及其制备方法。本发明新型聚硫橡胶防水材料，由以下重量份数的原料制备而成：聚己二酸乙二醇酯180‑210份、芳香族二异氰酸酯110‑150份、端巯基醇类80‑100份、氧化锌5‑10份、调节剂3‑5份、酸性催化剂1‑2份、增塑剂8‑10份、活性稀释剂5‑10份、交联剂3‑5份、补强剂3‑5份；本发明的制备方法采用加成聚合工艺和特殊的催化工艺无任何三废产生，不污染环境，可以大规模工业化生产。本发明新型聚硫橡胶防水材料汲取了聚氨酯橡胶和聚硫橡胶的优点，摒弃了两者的缺点，强度高，弹性好，水气透过率低，密封性好，耐老化性能和耐低温性能好，与水泥面粘结性好。

Description

一种新型聚硫橡胶防水材料及其制备方法
技术领域
本发明属于聚硫橡胶材料技术领域，涉及一种新型聚硫橡胶防水材料及其制备方法。
背景技术
聚硫橡胶主要是由饱和的碳氢键及硫键结合而成的高分子化合物，有较好的耐热、耐油、耐烃类溶剂、耐水、耐老化，具有良好的低温屈挠性、介电性和粘结性能。聚硫橡胶主要分为固体胶、液体胶和胶乳三大类，主要用作防水材料，广泛应用于建筑、市政、地铁、隧道、和水利工程中混凝土伸缩、沉降等变形缝的防水密封等。国外聚硫橡胶的生产普遍采用的是二硫化钠工艺，我国采用普遍采用的是四硫化钠工艺。
四硫化钠工艺与二硫化钠工艺相比，四硫化钠的反应活性高，力学性能好，但是四硫化钠工艺的原料利用率低只有35%左右小于二硫化钠的原料利用率55%，所以四硫化钠工艺的原料消耗大，污染排放量大且其粘度不稳定无法满足机械化涂胶生产线的要求。国外有报道称，在传统二硫化钠工艺基础上通过科技创新开发出一种利用聚氨酯大分子链端预留的活泼的异氰酸基与氯乙醇反应，先生成氯乙基封端的聚氨酯，然后再与硫氢化钠反应，间接引入端巯基，可以形成巯乙基封端的聚氨酯橡胶。但此法有大量有毒废水排放，污染环境，不适宜工业化生产。
近年来，防水处理工程日益增多，亟待有高性能的防水处理材料的研究成功。因此，研发一种兼有聚氨酯橡胶和聚硫橡胶二者优点而能摒弃两者缺点的新型聚硫橡胶防水材料是非常必要的。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型聚硫橡胶防水材料及其制备方法。本发明新型聚硫橡胶防水材料汲取了聚氨酯橡胶和聚硫橡胶的优点，摒弃了两者的缺点，强度高，弹性好，水气透过率低，密封性好，耐老化性能和耐低温性能好，与水泥面粘结性好；本发明制备方法采用加成聚合工艺和特殊的催化工艺无任何三废产生，不污染环境，可以大规模工业化生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为。
一种聚硫橡胶防水材料，由以下重量份数的原料制备而成：聚己二酸乙二醇酯180-210份、芳香族二异氰酸酯110-150份、端巯基醇类80-100份、氧化锌5-10份、调节剂3-5份、酸性催化剂1-2份、增塑剂8-10份、活性稀释剂5-10份、交联剂3-5份、补强剂3-5份。
所述聚己二酸乙二醇酯的相对分子质量在1000-2000之间。
所述端巯基醇类为2-巯基乙醇、2-巯基丙醇和3-巯基丙醇中的一种或两种。
所述调节剂为磷酸、草酸和醋酸中的一种或两种。
所述酸性催化剂为甲苯酸胺。
所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、氯化石蜡和磷酸酯中的一种或两种。
所述活性稀释剂为环氧树脂。
所述补强剂为炭黑。
一种聚硫橡胶防水材料的制备方法，步骤如下：
（1）预聚物的合成：按重量份数秤取聚己二酸乙二醇酯和调节剂，放入混炼机中搅拌均匀，搅拌转数30-40r/min，搅拌时间5-10min，将搅拌均匀的混料加入圆筒搅拌真空干燥机中，在110℃~130℃、0.083~0.087Mpa条件下抽真空脱水，至含水量≥0.05%；降温至40℃~50℃，再加入按重量份数秤取的芳香族二异氰酸酯，圆筒搅拌真空干燥机搅拌使其混合均匀，搅拌转数10-20r/min，搅拌升温至75℃~85℃，反应3-5h，即得聚氨酯预聚体；
（2）改性聚硫的合成：按重量份数秤取端巯基醇类和催化剂，加入到合成的聚氨酯预聚体中，在80℃~120℃下反应9-10h，加入按重量份数秤取的增塑剂，降温至75℃~85℃，加入按重量份数秤取的活性稀释剂，圆筒搅拌真空干燥机搅拌使其混合均匀，搅拌转数10-20r/min，冷却至常温出料，即得聚硫橡胶；
（3）固化：将合成的聚硫橡胶加入交联剂和补强剂搅拌均匀后，常温常压下固化即得聚硫橡胶防水材料。
本发明有益效果：
（1）本发明采用的催化工艺创造性的解决了端巯基和端羟基与聚氨酯链端异氰酸基之间进行选择性化学反应的难题，成功地使端羟基与异氰酸基之间发生了加成聚合反应，嫁接到了聚氨酯大分子上，而链端仍保留了活泼的端巯基，还成功的解决了活泼的异氰酸基不耐存放的难题。
（2）本发明掺入环氧树脂后可以减少固化时的收缩，增加冲击强度；采用加成聚合工艺无任何三废产生，不污染环境，可以大规模工业化生产。
（3）本发明汲取了聚氨酯橡胶和聚硫橡胶的优点摒弃了两者的缺点，强度高，弹性好，水气透过率低，密封性好，耐老化性能和耐低温性能好与水泥面粘结性好。
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。
实施例1
一种聚硫橡胶防水材料，由以下重量份数的原料制备而成。
聚己二酸乙二醇酯（相对分子质量为1100）180份、芳香族二异氰酸酯145份、2-巯基乙醇 90份、氧化锌8份、调节剂磷酸2份和草酸2份、酸性催化剂甲苯酸胺1份、增塑剂邻苯二甲酸酯9份、环氧树脂活性稀释剂9份、交联剂4份、补强剂炭黑4份。
制备步骤如下：
（1）预聚物的合成：按重量份数秤取聚己二酸乙二醇酯和调节剂，放入混炼机中搅拌均匀，搅拌转数35r/min，搅拌时间5min，将搅拌均匀的混料加入圆筒搅拌真空干燥机中，在110℃~130℃、0.083~0.087Mpa条件下抽真空脱水，至含水量≥0.05%；降温至40℃~50℃，再加入按重量份数秤取的芳香族二异氰酸酯，圆筒搅拌真空干燥机搅拌使其混合均匀，搅拌转数15r/min，搅拌升温至75℃~85℃，反应4h，即得聚氨酯预聚体；
（2）改性聚硫的合成：按重量份数秤取端巯基醇类和酸性催化剂，加入到合成的聚氨酯预聚体中，在80℃~120℃下反应9h，加入按重量份数秤取的增塑剂，降温至75℃~85℃，加入按重量份数秤取的活性稀释剂，圆筒搅拌真空干燥机搅拌使其混合均匀，搅拌转数15r/min，冷却至常温出料，即得聚硫橡胶；
（3）固化：将合成的聚硫橡胶加入交联剂、补强剂和氧化锌搅拌均匀后，常温常压下固化即得聚硫橡胶防水材料。
实施例2
一种聚硫橡胶防水材料，由以下重量份数的原料制备而成。
聚己二酸乙二醇酯（相对分子质量为1300）185份、芳香族二异氰酸酯138份、2-巯基丙醇85份、氧化锌9份、调节剂草酸2份和醋酸2份、酸性催化剂甲苯酸胺1份、增塑剂邻苯二甲酸酯4份和氯化石蜡5份、环氧树脂活性稀释剂7份、交联剂4份、补强剂炭黑4份。
制备方法与实施例1中的制备方法相同。
实施例3
一种聚硫橡胶防水材料，由以下重量份数的原料制备而成。
聚己二酸乙二醇酯（相对分子质量为1500）190份、芳香族二异氰酸酯131份、3-巯基丙醇80份、氧化锌10份、调节剂磷酸2份和醋酸2份、酸性催化剂甲苯酸胺1份、增塑剂邻苯二甲酸酯4份和磷酸酯5份、环氧树脂活性稀释剂8份、交联剂4份、补强剂炭黑4份。
制备方法与实施例1中的制备方法相同。
实施例4
一种聚硫橡胶防水材料，由以下重量份数的原料制备而成。
聚己二酸乙二醇酯（相对分子质量为1700）195份、芳香族二异氰酸酯125份、2-巯基乙醇和2-巯基丙醇95份、氧化锌7份、调节剂磷酸4份、酸性催化剂甲苯酸胺2份、增塑剂氯化石蜡5份和磷酸酯3份、环氧树脂活性稀释剂6份、交联剂4份、补强剂炭黑4份。
制备方法与实施例1中的制备方法相同。
实施例5
一种聚硫橡胶防水材料，由以下重量份数的原料制备而成。
聚己二酸乙二醇酯（相对分子质量为1900）200份、芳香族二异氰酸酯120份、2-巯基丙醇和3-巯基丙醇95份、氧化锌6份、调节剂草酸4份、酸性催化剂甲苯酸胺1份、增塑剂氯化石蜡9份、环氧树脂活性稀释剂5份、交联剂4份、补强剂炭黑4份。
制备方法与实施例1中的制备方法相同。
实施例6
一种聚硫橡胶防水材料，由以下重量份数的原料制备而成。
聚己二酸乙二醇酯（相对分子质量为1900）205份、芳香族二异氰酸酯115份、2-巯基丙醇和2-巯基乙醇100份、氧化锌5份、调节剂醋酸4份、酸性催化剂甲苯酸胺2份、增塑剂磷酸酯9份、环氧树脂活性稀释剂10份、交联剂4份、补强剂炭黑4份。
制备方法与实施例1中的制备方法相同。
一、性能检测
拉伸强度按国际标准GB/T 528-1999中规定测试；拉断伸长率按国际标准GB/T 3941-1991中规定测试；硬度（邵尔A）按国际标准GB/T 531-1999中规定测试。
1、对实施例1-6制备的新型聚硫橡胶防水材料进行性能检测，并与国标作对比，对比结果如表1。
表1实施例1-6制备的新型聚硫橡胶防水材料理性指标与国标对比表
由表1可知，本发明新型聚硫橡胶防水材料的拉伸强度＞0.4MPa，大于国标0.2MPa；本发明的拉断伸长率＞540%，大于国标400%；本发明的硬度（邵尔A）＞65，大于国标65；说明本发明强度高，弹性好，水气透过率低，密封性好，耐老化性能。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚硫橡胶防水材料，其特征在于：由以下重量份数的原料制备而成：聚己二酸乙二醇酯180-210份、芳香族二异氰酸酯110-150份、端巯基醇类80-100份、氧化锌5-10份、调节剂3-5份、酸性催化剂1-2份、增塑剂8-10份、活性稀释剂5-10份、交联剂3-5份、补强剂3-5份。
2.根据权利要求1所述的聚硫橡胶防水材料，其特征在于：所述聚己二酸乙二醇酯的相对分子质量在1000-2000之间。
3.根据权利要求1所述的聚硫橡胶防水材料，其特征在于：所述端巯基醇类为2-巯基乙醇、2-巯基丙醇和3-巯基丙醇中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的聚硫橡胶防水材料，其特征在于：所述调节剂为磷酸、草酸和醋酸中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的聚硫橡胶防水材料，其特征在于：所述酸性催化剂为甲苯酸胺。
6.根据权利要求1所述的聚硫橡胶防水材料，其特征在于：所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、氯化石蜡和磷酸酯中的一种或两种。
7.根据权利要求1所述的聚硫橡胶防水材料，其特征在于：所述活性稀释剂为环氧树脂。
8.根据权利要求1所述的聚硫橡胶防水材料，其特征在于：所述补强剂为炭黑。
9.一种根据权利要求1-7所述的聚硫橡胶防水材料的制备方法，其特征在于：步骤如下：
（1）预聚物的合成：按重量份数秤取聚己二酸乙二醇酯和调节剂，放入混炼机中搅拌均匀，搅拌转数30-40r/min，搅拌时间5-10min，将搅拌均匀的混料加入圆筒搅拌真空干燥机中，在110℃~130℃、0.083~0.087Mpa条件下抽真空脱水，至含水量≥0.05%； 降温至40℃~50℃，再加入按重量份数秤取的芳香族二异氰酸酯，圆筒搅拌真空干燥机搅拌使其混合均匀，搅拌转数10-20r/min，搅拌升温至75℃~85℃，反应3-5h，即得聚氨酯预聚体；
（2）改性聚硫的合成：按重量份数秤取端巯基醇类和催化剂，加入到合成的聚氨酯预聚体中，在80℃~120℃下反应9-10h，加入按重量份数秤取的增塑剂，降温至75℃~85℃，加入按重量份数秤取的活性稀释剂，圆筒搅拌真空干燥机搅拌使其混合均匀，搅拌转数10-20r/min，冷却至常温出料，即得聚硫橡胶；
（3）固化：将合成的聚硫橡胶加入交联剂、补强剂和氧化锌搅拌均匀后，常温常压下固化即得聚硫橡胶防水材料。
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