CN108997919A - 一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料及其制备方法。该水性涂料包括甲组份和乙组份，按重量计，所述甲组份包括：40‑70份水性聚氨酯分散体、0‑20份水性羟基丙烯酸树脂、0‑20份水性氨酸酯树脂、0‑10份水性聚四氟乙烯乳液、0.1‑8份助剂、5‑30份颜料和填料、7‑10份去离子水；所述乙组份为水性异氰酸酯固化剂，加入量为10‑15份。本发明能在低温下正常使用，可防止混凝土在寒冷气候下发生水汽侵蚀、冻融破坏等现象，减缓自然风化速度。

Description

一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料及其制备 方法

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

我国的东北、华北、内蒙、青海、新疆等地区，冬季气温在-5℃以下，甚至低至-50℃，然而低温对于建筑材料中的混凝土来说非常不利，多数会发生冻融等现象，一般采用外部涂布保护涂料来保护混凝土，而目前起保护作用的环保水性涂料在温度低于-20℃时，就开始力不从心，涂料自身就会开裂剥落并不能在低温下对混凝土起到保护作用。

目前，人们使用水性乳胶漆对寒冷地区的混凝土进行防护和装饰，同时还需要满足环保要求。现有技术中溶剂型涂料可以满足性能要求，但是不符合环境条件和环保要求。因此，发明出一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，具有重要的经济、社会和现实意义。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种结构简单，设计合理的一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料及其制备方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，该水性涂料包括甲组份和乙组份，按重量计，所述甲组份包括：40-70份水性聚氨酯分散体、0-20份水性羟基丙烯酸树脂、0-20份水性氨酸酯树脂、0-10份水性聚四氟乙烯乳液、5-20份金红石型钛白粉、0-5份云母粉、0-15份滑石粉、0.1-0.5份杀菌剂、1-2份助溶剂、0.1-0.2份PH调节剂、0.5-1.5份流平剂、0.3-1份流变助剂、0.2-0.5份消泡剂、0.5-1.0份分散剂、0.1-0.3份润湿剂和7-10份去离子水；所述乙组份为水性异氰酸酯固化剂，加入量为10-15份。该水性涂料由水性聚氨酯分散体、水性羟基丙烯酸树脂、水性高固体份氨酸酯树脂、水性聚四氟乙烯乳液四种水性树脂或乳液复配作为涂料的基料，其中，水性聚氨酯分散体作为主体成膜物质，提供涂层的优异弹性、较好的强度、不透水性和耐低温性能；水性羟基丙烯酸树脂可提高涂层的干燥速度和拉伸强度；水性高固体份氨酸酯树脂可提高涂料的反应速度和固体含量；水性聚四氟乙烯乳液可提高涂层的硬度和滑爽度，增强对砂石、冰粒等硬物的抗划伤性能。四种树脂或乳液分别对产品的不同性能指标做出贡献，提高了产品的整体性能和使用寿命。

作为本发明的进一步优化方案，所述钛白粉为金红石型钛白粉；云母粉为湿法绢云母型，粒径为1500目；滑石粉粒径为1250目。

作为本发明的进一步优化方案，润湿剂为不含APEO的环保型润湿剂；分散剂为高分子共聚物型颜料分散剂；消泡剂为有机硅型和分子型复配的消泡剂；流平剂为聚氨酯型和有机硅型复配的流平剂；流变助剂为粘土类和聚氨酯类复配的流变助剂；助溶剂为不会参与反应的沸点低于200℃的醚酯类溶剂。

作为本发明的进一步优化方案，所述水性异氰酸酯固化剂为耐候型的亲水性脂肪族聚异氰酸酯类固化剂。

作为本发明的进一步优化方案，所述甲组份的粘度保持在90-100KU范围内。

作为本发明的进一步优化方案，所述甲组份保持为碱性环境。

本发明还提供了一种上述水性聚氨酯涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将去离子水、润湿剂、分散剂、消泡剂按比例混合均匀，获得预混液；

(2)向步骤(1)中制备好的预混液中加入钛白粉、云母粉、滑石粉，搅拌分散，研磨，形成颜料浆；

(3)将水性聚氨酯分散体、水性羟基丙烯酸树脂、水性高固体份氨酸酯树脂、水性聚四氟乙烯乳液混合，搅拌均匀后制成预混基料；

(4)将颜料浆与预混基料混合，加入杀菌剂、助溶剂、流平剂、消泡剂搅拌均匀，PH调节剂调节至碱性环境，加入流变助剂调整粘度，制得涂料的甲组份；

(5)水性异氰酸酯固化剂作为涂料的乙组份，与甲组份按比例与稀释水混合，即获得所述涂料。

本发明的有益效果在于：

1)该涂料有机挥发物含量低，对环境友好；生产成本低、稳定性好、可调色范围广、涂刷面积大、施工性能好，有助于降低涂装整体成本；

2)使用后涂料干固形成的涂膜拉伸强度大、弹性伸长率高、耐低温性能优异、耐紫外线性能好、抗冲击、使用寿命长；

3)该涂料能在低温下正常使用，可防止混凝土在寒冷气候下发生水汽侵蚀、冻融破坏等现象，减缓自然风化速度。

具体实施方式

下面对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

本发明提供了一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，由甲、乙两组分混合而成，经稀释水稀释后，即可施工。

所述甲组份按重量计，包括：40-70份水性聚氨酯分散体、0-20份水性羟基丙烯酸树脂、0-20份水性氨酸酯树脂、0-10份水性聚四氟乙烯乳液、5-20份金红石型钛白粉、0-5份绢云母粉、0-15份滑石粉、0.1-0.5份杀菌剂、1-2份助溶剂、0.1-0.2份PH调节剂、0.5-1.5份流平剂、0.3-1份流变助剂、0.2-0.5份消泡剂、0.5-1.0份分散剂、0.1-0.3份润湿剂和7-10份去离子水。

所述乙组份为水性异氰酸酯固化剂，加入量为10-15份。

所述钛白粉为金红石型钛白粉；云母粉为湿法绢云母型，粒径为1500目；滑石粉粒径为1250目。

所述润湿剂为不含APEO的环保型润湿剂；分散剂为高分子共聚物型颜料分散剂；消泡剂为有机硅型和分子型复配的消泡剂；流平剂为聚氨酯型和有机硅型复配的流平剂；流变助剂为粘土类和聚氨酯类复配的流变助剂；助溶剂为不会参与反应的沸点低于200℃的醚酯类溶剂。

所述水性异氰酸酯固化剂为耐候型的亲水性脂肪族聚异氰酸酯类固化剂。

所述甲组份粘度保持在90-100KU范围内。

实施例1

一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，其制备方法如下：

(1)将8份去离子水、0.2份润湿剂、0.6份分散剂、0.2份消泡剂混合均匀，获得预混液；

(2)向步骤(1)中制备好的预混液中加入15份钛白粉、3.5份云母粉、2.5份滑石粉，高速分散后，经卧式砂磨机研磨，形成颜料浆；

(3)将50份水性聚氨酯分散体、10份水性羟基丙烯酸树脂、5份水性高固体份氨酸酯树脂、5份水性聚四氟乙烯乳液混合，搅拌均匀后制成预混基料；

(4)在调漆釜内投入步骤(3)制备的预混基料，加入步骤(2)制备的颜料浆，加入0.2份杀菌剂、2份助溶剂、0.2份PH调节剂、0.8份流平剂、0.1份消泡剂，搅拌均匀后加入0.3份流变助剂调整粘度到95KU，制得涂料的甲组份；

(5)取10份水性异氰酸酯固化剂作为涂料的乙组份；

(6)将甲乙组份混合均匀，以稀释水稀释后，即可获得该水性聚氨酯涂料。

实施例2

一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，其制备方法如下：

(1)将10份去离子水、0.2份润湿剂、0.8份分散剂、0.2份消泡剂混合均匀，获得预混液；

(2)向步骤(1)中制备好的预混液中加入17.5份钛白粉、4份绢云母粉、2.5份滑石粉，高速分散后，经卧式砂磨机研磨，形成颜料浆；

(3)将45份水性聚氨酯分散体、8份水性羟基丙烯酸树脂、10份水性高固体份氨酸酯树脂、5份水性聚四氟乙烯乳液混合，搅拌均匀后制成预混基料；

(4)在调漆釜内投入步骤(3)制备的预混基料，加入步骤(2)制备的颜料浆，加入0.2份杀菌剂、2份助溶剂、0.2份PH调节剂、1份流平剂、0.1份消泡剂，搅拌均匀后加入0.4份流变助剂调整粘度到98KU，制得涂料的甲组份；

(5)取10份水性异氰酸酯固化剂作为涂料的乙组份；

(6)将甲乙组份混合均匀，以稀释水稀释后，即可获得该水性聚氨酯涂料。

实施例3

一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，其制备方法如下：

(1)将9份去离子水、0.2份润湿剂、0.7份分散剂、0.2份消泡剂混合均匀，获得预混液；

(2)向步骤(1)中制备好的预混液中加入10份钛白粉、3.5份绢云母粉、5份滑石粉，高速分散后，经卧式砂磨机研磨，形成颜料浆；

(3)将55份水性聚氨酯分散体、5份水性羟基丙烯酸树脂、8份水性高固体份氨酸酯树脂、5份水性聚四氟乙烯乳液混合，搅拌均匀后制成预混基料；

(4)在调漆釜内投入步骤(3)制备的预混基料，加入步骤(2)制备的颜料浆，加入0.2份杀菌剂、2份助溶剂、0.2份PH调节剂、0.6份流平剂、0.1份消泡剂，搅拌均匀后加入0.5份流变助剂调整粘度到100KU，制得涂料的甲组份；

(5)取12份水性异氰酸酯固化剂作为涂料的乙组份；

(6)将甲乙组份混合均匀，以稀释水稀释后，即可获得该水性聚氨酯涂料。

实施例4

一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，其制备方法如下：

(1)将12份去离子水、0.2份润湿剂、1份分散剂、0.2份消泡剂混合均匀，获得预混液；

(2)向步骤(1)中制备好的预混液中加入20份钛白粉、4.5份云母粉、2份滑石粉，高速分散后，经卧式砂磨机研磨，形成颜料浆；

(3)将40份水性聚氨酯分散体、6份水性羟基丙烯酸树脂、15份水性高固体份氨酸酯树脂、5份水性聚四氟乙烯乳液混合，搅拌均匀后制成预混基料；

(4)在调漆釜内投入步骤(3)制备的预混基料，加入步骤(2)制备的颜料浆，加入0.2份杀菌剂、2份助溶剂、0.2份PH调节剂、1.2份流平剂、0.1份消泡剂，搅拌均匀后加入0.4份流变助剂调整粘度到90KU，制得涂料的甲组份；

(5)取10份水性异氰酸酯固化剂作为涂料的乙组份；

(6)将甲乙组份混合均匀，以稀释水稀释后，即可获得该水性聚氨酯涂料。

实施例5

一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，其制备方法如下：

(1)将8份去离子水、0.2份润湿剂、0.5份分散剂、0.2份消泡剂混合均匀，获得预混液；

(2)向步骤(1)中制备好的预混液中加入5份钛白粉、3份云母粉、10份滑石粉，高速分散后，经卧式砂磨机研磨，形成颜料浆；

(3)将70份水性聚氨酯分散体、5份水性羟基丙烯酸树脂、5份水性高固体份氨酸酯树脂、5份水性聚四氟乙烯乳液混合，搅拌均匀后制成预混基料；

(4)在调漆釜内投入步骤(3)制备的预混基料，加入步骤(2)制备的颜料浆，加入0.2份杀菌剂、2份助溶剂、0.2份PH调节剂、0.4份流平剂、0.1份消泡剂，搅拌均匀后加入0.8份流变助剂调整粘度到100KU，制得涂料的甲组份；

(5)取15份水性异氰酸酯固化剂作为涂料的乙组份；

(6)将甲乙组份混合均匀，以稀释水稀释后，即可获得该水性聚氨酯涂料。

为了便于比较，我们以传统溶剂型聚氨酯涂料为对比涂料1，同时制备对比涂料2，所述对比涂料2各组分基本与实施例1保持一致，区别在于预混基料中只添加有50份水性聚氨酯分散体。

对于上述实施例中所制备的涂料样品，我们选取了实施例1、2、3进行了主要性能的测试比较，主要参考依据为《GB/T 19250-2013聚氨酯防水涂料》，并且按照性能要求最高的Ⅲ型产品性能指标进行检测，主要性能检测结果如下表所示：

检测结果表明，本发明的主要性能指标完全满足国标要求，且实施例1、2和3制备的涂料的拉伸强度、断裂伸长率、低温弯折性、不透水性、耐候性和粘结强度等方面均明显优于国标要求和仅添加水性聚氨酯分散体为预混基料的涂料。而与溶剂型聚氨酯涂料相比，本发明涂料在干固时间、拉伸强度和粘结强度等方面的测试结果均优于对比实验，说明该水性涂料表现出高强度高弹性的涂料性能，可与传统溶剂型涂料相媲美，并且在环保性能方面具有绝对优势。且这种高强度高性能耐低温的水性聚氨酯涂料在低温环境下仍保持良好的涂料性能，在寒冷地区的高性能涂装要求的混凝土保护领域，例如铁路桥梁、路基等户外建筑物，具有很好的适用性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。

Claims (7)

1.一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，其特征在于：该水性涂料包括甲组份和乙组份，按重量计，所述甲组份包括：40-70份水性聚氨酯分散体、0-20份水性羟基丙烯酸树脂、0-20份水性氨酸酯树脂、0-10份水性聚四氟乙烯乳液、5-20份金红石型钛白粉、0-5份云母粉、0-15份滑石粉、0.1-0.5份杀菌剂、1-2份助溶剂、0.1-0.2份PH调节剂、0.5-1.5份流平剂、0.3-1份流变助剂、0.2-0.5份消泡剂、0.5-1.0份分散剂、0.1-0.3份润湿剂和7-10份去离子水；所述乙组份为水性异氰酸酯固化剂，加入量为10-15份。

2.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述钛白粉为金红石型钛白粉；云母粉为湿法绢云母型，粒径为1500目；所述滑石粉粒径为1250目。

3.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，其特征在于：润湿剂为不含APEO的环保型润湿剂；分散剂为高分子共聚物型颜料分散剂；消泡剂为有机硅型和分子型复配的消泡剂；流平剂为聚氨酯型和有机硅型复配的流平剂；流变助剂为粘土类和聚氨酯类复配的流变助剂；助溶剂为不会参与反应的沸点低于200℃的醚酯类溶剂。

4.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述水性异氰酸酯固化剂为耐候型的亲水性脂肪族聚异氰酸酯类固化剂。

5.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述甲组份的粘度保持在90-100KU范围内。

6.根据权利要求1所述的一种用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料，其特征在于：所述甲组份保持为碱性环境。

7.一种如权利要求1-6所述的用于寒冷地区混凝土保护的水性聚氨酯涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将去离子水、润湿剂、分散剂、消泡剂按比例混合均匀，获得预混液；

(2)向步骤(1)中制备好的预混液中加入钛白粉、云母粉、滑石粉，搅拌分散，研磨，形成颜料浆；

(3)将水性聚氨酯分散体、水性羟基丙烯酸树脂、水性高固体份氨酸酯树脂、水性聚四氟乙烯乳液混合，搅拌均匀后制成预混基料；

(4)将颜料浆与预混基料混合，加入杀菌剂、助溶剂、流平剂、消泡剂搅拌均匀，加入PH调节剂调节至碱性环境，加入流变助剂调整粘度，制得涂料的甲组份；

(5)水性异氰酸酯固化剂作为涂料的乙组份，与甲组份按比例与稀释水混合，即获得所述涂料。