CN108690489A - 一种耐老化的高性能防水涂料 - Google Patents

一种耐老化的高性能防水涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防水材料技术领域，具体涉及一种耐老化的高性能防水涂料。防水涂料包括A组分和B组分，其中，A组分的成分包括：聚醚多元醇、量子点改性填料、消泡剂、流平剂、紫外线吸收剂、有机溶剂、所述B组分的成分包括：异氰酸酯、聚氨酯催化剂、有机溶剂。其中，消泡剂为疏水硅氧烷；流平剂为丙烯酸酯类流平剂或有机硅类流平剂；聚氨酯催化剂选用N‑甲基吗啉、三乙醇胺、五甲基二乙烯三胺或二丁基锡二月桂酸酯；紫外线吸收剂为光稳定剂HPT或光稳定剂744；有机溶剂为丙酮或醋酸丁酯。该涂料产生的防护膜层强度高，附着力强，不易脱落，并且具有非常优秀的耐候性和耐老化性能。

Description

一种耐老化的高性能防水涂料
技术领域
本发明涉及防水材料技术领域，具体涉及一种耐老化的高性能防水涂料。
背景技术
防水材料是一种防止雨水、地下水、工业和民用的给排水、腐蚀性液体以及空气中的湿气、水蒸气等侵入建筑或设备内的材料。防水材料的使用，可以降低建筑结构或设备，受到腐蚀性、氧化性液体或气体损害的程度，从而提高建筑或设备的使用寿命。防水材料在建筑、机械、交通、化工等领域应用非常广泛。
目前在市场上最常用的防水材料主要有三种，分别为防水卷材、聚氨酯防水涂料和聚合物水泥基防水材料。聚氨酯防水涂料是以聚氨酯树脂为主要成膜物质的一类高分子防水涂料，由异氰酸酯基的固化剂以及其他助剂的混合物按一定比例混合而成，无焦油和沥青等添加剂，是一种液态施工的环保型防水涂料，它于空气中的湿气接触后固化，在基层表面形成一层坚固而坚韧的无接缝整体防水膜。该类涂料为反应固化型涂料、具有强度高、延伸率大、耐水性能好、绿色环保、涂膜密实、施工简便等特点，对基层变形的适应能力强，适用于各种地下建筑、厨房、厕所、浴室、卫生间的防水工程，在使用聚氨酯防水涂料时，要求基面平整、干净。
专利申请号CN201410205830.8公开了一种聚氨酯防水漆树脂及其制备方法，该方法的聚氨酯涂料包括A、B两种组分，A组分包括氟碳树脂、羟基树脂、稀释剂、促进剂、流平剂、消泡剂；固化剂B组分包括异氰酸酯、聚醚多元醇、二辛酯和稀释剂；使用时，主剂A和固化剂B按重量比1∶1混合搅拌均匀使用。该技术方案提供的聚氨酯涂料具有附着力强，耐低温性优越等特点。但是由于涂料中添加了氟碳树脂和羟基树脂，未使用无机填料等组分，因此涂料的耐候性表现较差，涂料的耐腐蚀性能和抗老化性能相对较差，膜层的强度和硬度相对不足，涂料在户外强氧化环境中的使用寿命相对较短。
专利申请号CN201310172483.9公开了一种无溶剂聚氨酯涂料及其制备方法，该技术方案在组分中添加了特种填料、耐磨填料、增塑填料和防流挂填料；特种填料为玻璃鳞片、片状石英粉、β-石英粉、铝粉、五氧化二钒和气相二氧化硅中的一种或多种的混合物，从而使得防水涂料具有优异的力学性能，在低温下仍表现出良好的耐冲击、抗弯曲、抗阴极剥离和良好的耐盐雾性能。但是该方案中的无机填料与聚氨酯树脂基体的相容性和分散效果不能有效保证，因此防水涂料的热稳定性和贮藏效果相对较差，涂料再贮存过程容易分层或析出，导致防水涂料的性能大幅度下降。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种耐老化的高性能防水涂料，该涂料产生的防护膜层强度高，附着力强，不易脱落，并且具有非常优秀的耐候性和耐老化性能。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种耐老化的高性能防水涂料，防水涂料包括A组分和B组分，按照质量份数，A组分的成分包括：聚醚多元醇60-70份，量子点改性填料17-21份，消泡剂1.1-1.5份，流平剂0.7-1.3份，紫外线吸收剂1.6-2.5份，有机溶剂13-16份；所述B组分的成分包括：异氰酸酯55-65份，聚氨酯催化剂0.5-0.9份，有机溶剂10-15份。
优选地，按照质量份数，防水涂料A组分的成分包括：聚醚多元醇62-67份，量子点改性填料18-20份，消泡剂1.2-1.4份，流平剂0.9-1.2份，紫外线吸收剂1.8-2.2份，有机溶剂14-15份；所述B组分的成分包括：异氰酸酯58-62份，聚氨酯催化剂0.6-0.8份，有机溶剂12-14份。
进一步优选地，按照质量份数，防水涂料A组分的成分包括：聚醚多元醇64份，量子点改性填料19份，消泡剂1.3份，流平剂1.1份，紫外线吸收剂2.1份，有机溶剂15份；所述B组分的成分包括：异氰酸酯60份，聚氨酯催化剂0.7份，有机溶剂13份。
优选地，量子点改性填料中使用的无机填料包括以下种类：煅烧高岭土、α-氧化铝、纳米碳酸钙和钛白粉，四种成分的质量比为4:1:1:2。
本发明中的无机填料均为细质填料，填料中的各类组分具有耐热性强，成型性好，晶相稳定、硬度高、尺寸稳定性好的优点；配合使用并在聚氨酯防水涂料中添加后，可以使得涂料的致密性、光洁度、冷热疲劳性、断裂韧性、抗蠕变性能和耐磨性能显著提高。
优选地，量子点改性填料的制备方法为：
按照质量份数，将4份乙酸锌，6份油酸和100份三辛基胺加入到真空反应釜中，以115-120℃的温度反应15-20min，然后充入氮气气氛保护，并加入2份三辛基膦，25份金属量子点，15份苯乙烯-马来酸酐共聚物和9份六亚甲基二胺，添加的金属量子点为ZnSeTe、GaNP和AlPSb的等质量比混合物，将反应物以180-190℃的温度保温反应15-20min，然后将产物冷却至室温，过滤后将沉淀物用足量甲醇溶剂清洗，干燥得到量子点改性剂；将量子点改性剂加入到500份无水乙醇中超声波分散均匀，然后将分散液和250份无机填料混合，以65-70℃的温度和550-600r/min的转速保温分散处理25-30min，分散处理结束后，以80-85℃的温度将乙醇蒸干，将固形物粉碎得到所需量子点改性填料。
量子点改性后的无机填料表面含有少量非极性基团，从而使得无机填料在聚氨酯树脂中的分散性得到增强，并且提高了聚氨酯树脂的大分子与无机填料颗粒的相容性，使得有机大分子可以对微型颗粒进行包覆和缠绕，提高了无机填料在聚氨酯树脂基体材料中的分散性和结构稳定性，从而显著改善涂料的各项功能特性。
优选地，消泡剂为疏水硅氧烷；流平剂为丙烯酸酯类流平剂或有机硅类流平剂。
消泡剂和流平剂是防水涂料中的成膜助剂，以上组分的使用，可以使得涂料形成的防护膜层更加均匀，提高膜层的强度和稳定性。
优选地，聚氨酯催化剂选用N-甲基吗啉、三乙醇胺、五甲基二乙烯三胺或二丁基锡二月桂酸酯。
聚氨酯催化剂的使用，可以缩短聚氨酯树脂制备过程的反应时间，提高生产效率，选择性促进正向反应过程，并抑制副反应产物的生成。
优选地，紫外线吸收剂为光稳定剂HPT或光稳定剂744；有机溶剂为丙酮或醋酸丁酯。
该型紫外线吸收剂能够有效地捕获高分子材料在紫外线作用下产生的活性自由基，从而发挥光稳定效用，避免阳光中的紫外线成分对防水涂料中聚氨酯树脂基体造成的损伤，提高防水涂料的耐老化性能。
本发明提供的防水涂料的制备方法为：
按照质量份数，将流平剂和紫外线吸收剂加入到有机溶剂中充分搅拌至溶解，然后将溶液和聚醚多元醇、消泡剂、量子点改性填料一起加入到分散釜中，以1000-1200r/min的转速充分搅拌分散处理15-18min，将得到的产物研磨过滤，得到A组分；
将异氰酸酯、聚氨酯催化剂和有机溶剂以700-800r/min的转速充分搅拌10-15min，得到B组分；
将A组分和B组分加入到反应釜中，以60-65℃的温度混合，得到所述防水涂料。
其中，防水涂料使用时先对作业面用封闭底漆进行处理，然后将防水涂料涂布于封闭底漆表面，封闭底漆使用环氧类封闭漆。
本发明具有如下的有益效果：
该型防水涂料中使用煅烧高岭土、α-氧化铝、纳米碳酸钙和钛白粉等四种无机填料，以上无机填料的性能非常优秀，在防水涂料中使用，可以使得防水涂料的膜层强度、耐冲击性能等机械性能，以及耐低温、耐腐蚀、抗氧化等各项耐候性能得到显著提升，提高防水涂料的防护效果。
其中无机填料在使用时经过量子点改性剂的改性处理，提高了无机填料微粒在聚氨酯树脂中的分散效果和化学稳定性，有机树脂和无机材料在涂料中可以稳定共存；不容易发生热分解或沉淀、析出的问题。因此，该型防水涂料还具有非常优秀的贮藏稳定性和耐老化性能，使用寿命较长，使用过程中不容易开裂、脱落。
此外，该涂料的制备过程不使用具有毒性的挥发性有机溶剂，因此涂料的安全性较高，也更加绿色环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种耐老化的高性能防水涂料，防水涂料包括A组分和B组分，按照质量份数，A组分的成分包括：聚醚多元醇60份，量子点改性填料17份，消泡剂1.1份，流平剂0.7份，紫外线吸收剂1.6份，有机溶剂13份；B组分的成分包括：异氰酸酯55份，聚氨酯催化剂0.5份，有机溶剂10份。
其中，量子点改性填料中使用的无机填料包括以下种类：煅烧高岭土、α-氧化铝、纳米碳酸钙和钛白粉，四种成分的质量比为4:1:1:2。
量子点改性填料的制备方法为：
按照质量份数，将4份乙酸锌，6份油酸和100份三辛基胺加入到真空反应釜中，以115℃的温度反应15-20min，然后充入氮气气氛保护，并加入2份三辛基膦，25份金属量子点，15份苯乙烯-马来酸酐共聚物和9份六亚甲基二胺，添加的金属量子点为ZnSeTe、GaNP和AlPSb的等质量比混合物，将反应物以180℃的温度保温反应15min，然后将产物冷却至室温，过滤后将沉淀物用足量甲醇溶剂清洗，干燥得到量子点改性剂；将量子点改性剂加入到500份无水乙醇中超声波分散均匀，然后将分散液和250份无机填料混合，以65℃的温度和550r/min的转速保温分散处理25min，分散处理结束后，以80℃的温度将乙醇蒸干，将固形物粉碎得到所需量子点改性填料。
消泡剂为疏水硅氧烷；流平剂为丙烯酸酯类流平剂。
聚氨酯催化剂选用N-甲基吗啉。
紫外线吸收剂为光稳定剂HPT；有机溶剂为丙酮。
本实施例提供的防水涂料的制备方法为：
按照质量份数，将流平剂和紫外线吸收剂加入到有机溶剂中充分搅拌至溶解，然后将溶液和聚醚多元醇、消泡剂、量子点改性填料一起加入到分散釜中，以1000r/min的转速充分搅拌分散处理15min，将得到的产物研磨过滤，得到A组分；
将异氰酸酯、聚氨酯催化剂和有机溶剂以700r/min的转速充分搅拌10min，得到B组分；
将A组分和B组分加入到反应釜中，以60℃的温度混合，得到所述防水涂料。
该防水涂料使用时先对作业面用封闭底漆进行处理，然后将防水涂料涂布于封闭底漆表面，封闭底漆使用环氧类封闭漆。
实施例2
一种耐老化的高性能防水涂料，防水涂料包括A组分和B组分，按照质量份数，A组分的成分包括：聚醚多元醇70份，量子点改性填料21份，消泡剂1.5份，流平剂1.3份，紫外线吸收剂2.5份，有机溶剂16份；B组分的成分包括：异氰酸酯65份，聚氨酯催化剂0.9份，有机溶剂15份。
其中，量子点改性填料中使用的无机填料包括以下种类：煅烧高岭土、α-氧化铝、纳米碳酸钙和钛白粉，四种成分的质量比为4:1:1:2。
量子点改性填料的制备方法为：
按照质量份数，将4份乙酸锌，6份油酸和100份三辛基胺加入到真空反应釜中，以120℃的温度反应20min，然后充入氮气气氛保护，并加入2份三辛基膦，25份金属量子点，15份苯乙烯-马来酸酐共聚物和9份六亚甲基二胺，添加的金属量子点为ZnSeTe、GaNP和AlPSb的等质量比混合物，将反应物以190℃的温度保温反应20min，然后将产物冷却至室温，过滤后将沉淀物用足量甲醇溶剂清洗，干燥得到量子点改性剂；将量子点改性剂加入到500份无水乙醇中超声波分散均匀，然后将分散液和250份无机填料混合，以70℃的温度和600r/min的转速保温分散处理30min，分散处理结束后，以85℃的温度将乙醇蒸干，将固形物粉碎得到所需量子点改性填料。
消泡剂为疏水硅氧烷；流平剂为有机硅类流平剂。
聚氨酯催化剂选用五甲基二乙烯三胺。
紫外线吸收剂为光稳定剂744；有机溶剂为醋酸丁酯。
本实施例提供的防水涂料的制备方法为：
按照质量份数，将流平剂和紫外线吸收剂加入到有机溶剂中充分搅拌至溶解，然后将溶液和聚醚多元醇、消泡剂、量子点改性填料一起加入到分散釜中，以1200r/min的转速充分搅拌分散处理18min，将得到的产物研磨过滤，得到A组分；
将异氰酸酯、聚氨酯催化剂和有机溶剂以800r/min的转速充分搅拌15min，得到B组分；
将A组分和B组分加入到反应釜中，以65℃的温度混合，得到所述防水涂料。
该防水涂料使用时先对作业面用封闭底漆进行处理，然后将防水涂料涂布于封闭底漆表面，封闭底漆使用环氧类封闭漆。
实施例3
一种耐老化的高性能防水涂料，防水涂料包括A组分和B组分，按照质量份数，防水涂料A组分的成分包括：聚醚多元醇64份，量子点改性填料19份，消泡剂1.3份，流平剂1.1份，紫外线吸收剂2.1份，有机溶剂15份；B组分的成分包括：异氰酸酯60份，聚氨酯催化剂0.7份，有机溶剂13份。
其中，量子点改性填料中使用的无机填料包括以下种类：煅烧高岭土、α-氧化铝、纳米碳酸钙和钛白粉，四种成分的质量比为4:1:1:2。
量子点改性填料的制备方法为：
按照质量份数，将4份乙酸锌，6份油酸和100份三辛基胺加入到真空反应釜中，以118℃的温度反应17min，然后充入氮气气氛保护，并加入2份三辛基膦，25份金属量子点，15份苯乙烯-马来酸酐共聚物和9份六亚甲基二胺，添加的金属量子点为ZnSeTe、GaNP和AlPSb的等质量比混合物，将反应物以185℃的温度保温反应18min，然后将产物冷却至室温，过滤后将沉淀物用足量甲醇溶剂清洗，干燥得到量子点改性剂；将量子点改性剂加入到500份无水乙醇中超声波分散均匀，然后将分散液和250份无机填料混合，以66℃的温度和580r/min的转速保温分散处理27min，分散处理结束后，以83℃的温度将乙醇蒸干，将固形物粉碎得到所需量子点改性填料。
消泡剂为疏水硅氧烷；流平剂为有机硅类流平剂。
聚氨酯催化剂选用二丁基锡二月桂酸酯。
紫外线吸收剂为光稳定剂744；有机溶剂为丙酮。
本实施例提供的防水涂料的制备方法为：
按照质量份数，将流平剂和紫外线吸收剂加入到有机溶剂中充分搅拌至溶解，然后将溶液和聚醚多元醇、消泡剂、量子点改性填料一起加入到分散釜中，以1100r/min的转速充分搅拌分散处理17min，将得到的产物研磨过滤，得到A组分；
将异氰酸酯、聚氨酯催化剂和有机溶剂以750r/min的转速充分搅拌13min，得到B组分；
将A组分和B组分加入到反应釜中，以62℃的温度混合，得到所述防水涂料。
该防水涂料使用时先对作业面用封闭底漆进行处理，然后将防水涂料涂布于封闭底漆表面，封闭底漆使用环氧类封闭漆。
性能测试
按照GB/T19250-2013《聚氨酯防水涂料》技术标准中的测试方法，对本实施例防水涂料的拉伸强度、不透水性、粘结强度和贮藏稳定性等性能进行测试，得到如下测试结果：
表1：本实施例防水涂料的性能测试结果：
项目 技术标准 实施例1 实施例2 实施例3
拉伸强度 ≥2.00MPa 3.45MPa 3.47MPa 3.38MPa
贮藏稳定性 3个月,35℃，不分层、无沉淀 合格 合格 合格
不透水性 0.3MPa，120min，不透水 合格 合格 合格
粘结强度 ≥1.0MPa 2.1MPa 2.2MPa 2.2MPa
分析以上实验结果发现，本发明提供的防水涂料的强度、粘结性能和防水密封效果非常优秀，还具有良好的贮藏稳定性，防水涂料在自然状况下储存3个月，依然不会发生老化分层和沉淀等问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐老化的高性能防水涂料，其特征在于：所述防水涂料包括A组分和B组分，其中，按照质量份数，A组分的成分包括：聚醚多元醇60-70份，量子点改性填料17-21份，消泡剂1.1-1.5份，流平剂0.7-1.3份，紫外线吸收剂1.6-2.5份，有机溶剂13-16份；所述B组分的成分包括：异氰酸酯55-65份，聚氨酯催化剂0.5-0.9份，有机溶剂10-15份。
2.根据权利要求1所述的一种耐老化的高性能防水涂料，其特征在于：按照质量份数，所述防水涂料A组分的成分包括：聚醚多元醇62-67份，量子点改性填料18-20份，消泡剂1.2-1.4份，流平剂0.9-1.2份，紫外线吸收剂1.8-2.2份，有机溶剂14-15份；所述B组分的成分包括：异氰酸酯58-62份，聚氨酯催化剂0.6-0.8份，有机溶剂12-14份。
3.根据权利要求1所述的一种耐老化的高性能防水涂料，其特征在于：按照质量份数，所述防水涂料A组分的成分包括：聚醚多元醇64份，量子点改性填料19份，消泡剂1.3份，流平剂1.1份，紫外线吸收剂2.1份，有机溶剂15份；所述B组分的成分包括：异氰酸酯60份，聚氨酯催化剂0.7份，有机溶剂13份。
4.根据权利要求1所述的一种耐老化的高性能防水涂料，其特征在于：所述量子点改性填料中使用的无机填料包括以下种类：煅烧高岭土、α-氧化铝、纳米碳酸钙和钛白粉，四种成分的质量比为4:1:1:2。
5.根据权利要求4所述的一种耐老化的高性能防水涂料，其特征在于：所述量子点改性填料的制备方法为：
按照质量份数，将4份乙酸锌，6份油酸和100份三辛基胺加入到真空反应釜中，以115-120℃的温度反应15-20min，然后充入氮气气氛保护，并加入2份三辛基膦，25份金属量子点，15份苯乙烯-马来酸酐共聚物和9份六亚甲基二胺，添加的金属量子点为ZnSeTe、GaNP和AlPSb的等质量比混合物，将反应物以180-190℃的温度保温反应15-20min，然后将产物冷却至室温，过滤后将沉淀物用足量甲醇溶剂清洗，干燥得到量子点改性剂；将量子点改性剂加入到500份无水乙醇中超声波分散均匀，然后将分散液和250份无机填料混合，以65-70℃的温度和550-600r/min的转速保温分散处理25-30min，分散处理结束后，以80-85℃的温度将乙醇蒸干，将固形物粉碎得到所需量子点改性填料。
6.根据权利要求1所述的一种耐老化的高性能防水涂料，其特征在于：所述消泡剂为疏水硅氧烷；流平剂为丙烯酸酯类流平剂或有机硅类流平剂。
7.根据权利要求1所述的一种耐老化的高性能防水涂料，其特征在于：所述聚氨酯催化剂选用N-甲基吗啉、三乙醇胺、五甲基二乙烯三胺或二丁基锡二月桂酸酯。
8.根据权利要求1所述的一种耐老化的高性能防水涂料，其特征在于：所述紫外线吸收剂为光稳定剂HPT或光稳定剂744；有机溶剂为丙酮或醋酸丁酯。
9.根据权利要求1所述的一种耐老化的高性能防水涂料，其特征在于：所述防水涂料的制备方法为：
按照质量份数，将流平剂和紫外线吸收剂加入到有机溶剂中充分搅拌至溶解，然后将溶液和聚醚多元醇、消泡剂、量子点改性填料一起加入到分散釜中，以1000-1200r/min的转速充分搅拌分散处理15-18min，将得到的产物研磨过滤，得到A组分；
将异氰酸酯、聚氨酯催化剂和有机溶剂以700-800r/min的转速充分搅拌10-15min，得到B组分；
将A组分和B组分加入到反应釜中，以60-65℃的温度混合，得到所述防水涂料。
10.根据权利要求1所述的一种耐老化的高性能防水涂料，其特征在于：所述防水涂料使用时先对作业面用封闭底漆进行处理，然后将防水涂料涂布于封闭底漆表面，封闭底漆使用环氧类封闭漆。
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