CN110204680A - 一种具有防水功能的单组分聚氨酯地坪材料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单组分聚氨酯地坪材料，其原料包括多元醇、异氰酸酯、分散剂、溶剂、填料，多元醇由聚醚330N、聚醚1000和聚碳酸酯二醇构成，聚醚330N、聚醚1000和聚碳酸酯二醇的投料质量比为1∶0.15‑0.4∶0.15‑0.4，聚碳酸酯二醇的分子量为800‑1500；异氰酸酯为氢化苯基甲烷二异氰酸酯；以质量百分含量计，原料还包括占原料质量百分含量5‑10％的扩链剂；本发明的单组分聚氨酯地坪材料尤其适用于温差较大的室外地坪施工且兼具防水功能。

Description

一种具有防水功能的单组分聚氨酯地坪材料及其制备方法和 应用

技术领域

本发明属于混凝土表面装饰和防护材料领域，具体涉及一种具有防水功能的单组分聚氨酯地坪材料及其制备方法和应用。

背景技术

地坪材料指的是涂装于混凝土表面，对混凝土起到装饰性和功能性作用的有机或无机材料。地坪材料的装饰性主要指施工后的地坪具有亮丽真实，美观大方的视觉效果，而功能性则由不同使用场所的特殊要求所决定，例如电子行业的无尘室对地坪材料要求防静电，化工厂要求地坪防腐蚀，食品要求地坪可以耐高温水蒸气冲洗等等。地坪材料由多重不同物质经混合，溶解，分散等许多道生产工艺制造而成，按照各组分作用的不同，一般可以分为主要成膜物质，次要成膜物质和辅助成膜物质。地坪材料发展至今，因其具有的各种功能特点和整体无缝的优势而在国民经济各个领域得到了广泛的应用。

市面上最常见也是最成熟的地坪材料是环氧地坪材料，根据是否含有溶剂分为：溶剂型环氧材料和无溶剂型环氧材料；但实际应用中，目前的环氧地坪材料，虽然硬度高但是漆膜较脆，易开裂，耐候性较差；另外，若环氧树脂上含有苯环，在紫外线的照射下，苯环容易转化为醌式结构，使得漆膜变黄，有粉化倾向。

目前聚氨酯材料也在实际应用中出现，但是仍然存在着如下一些方面的问题：普遍存在易开裂，粉化的问题；虽然其中的双组份聚氨酯材料能够实现一定的柔韧性，但是反应较快，操作时间短，不仅使得施工不便，而且容易引起产品浪费，同时双组份材料必须按照比例精确混合，如果有计量错误，则容易出现不固化，气泡等问题，搅拌的工序也增加了施工成本，而且并不能对混凝土的开裂给予有效的覆盖。

针对上述问题有人提出采用不需要搅拌、能够省去搅拌工序的单组分聚氨酯材料作为地坪材料，但是目前还没有一款单组分聚氨酯材料在能够满足地坪材料使用要求的前提下，还能兼具防水涂料的国家Ⅲ型的标准(具有防水功能、拉伸强度大于12MPa等)；例如中国发明专利CN102134442A，其公开了一种单组分阻燃聚氨酯地坪涂料的制备方法，然而作为可能应用在外部环境中的地坪材料，经受冷热交替、四季变换是必然的，其配方制出的材料不耐候，仅能适用于室内等较恒温的地方作为地坪材料，存在着诸如粘度太大冬天不易施工，夏天太热氯化石蜡会发生迁移，造成鼓泡的问题，温差较大时易开裂等缺陷。

因此，本领域的技术人员亟待寻求一种解决上述问题的方式方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术的不足，提供一种改进的适用于温差较大的室外地坪施工且兼具防水功能的单组分聚氨酯地坪材料。

本发明同时还提供了一种上述单组分聚氨酯地坪材料的制备方法。

本发明同时又提供了一种上述单组分聚氨酯地坪材料在室外地坪施工中的应用。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案如下：

一种单组分聚氨酯地坪材料，其原料包括多元醇、异氰酸酯、分散剂、溶剂和填料，所述多元醇由聚醚330N、聚醚1000和聚碳酸酯二醇构成，所述聚醚330N、所述聚醚1000和所述聚碳酸酯二醇的投料质量比为1∶0.15-0.4∶0.15-0.4，所述聚碳酸酯二醇的分子量为800-1500；所述异氰酸酯为氢化苯基甲烷二异氰酸酯；以质量百分含量计，所述原料还包括占所述原料质量百分含量5-10％的扩链剂。

根据本发明的一些优选方面，所述聚碳酸酯二醇的分子量为900-1200，相比于极小的分子量例如500与太大的分子量例如2000，添加上述限定的分子量的聚碳酸酯二醇能够明显的提升整体性能，尤其是耐磨性、耐候性与耐热性

根据本发明的一些具体且优选的方面，所述扩链剂为如下结构所示化合物：

其化学名称为4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷，可以商购获得或者通过本领域的常规方法制备而得。

根据本发明的一些优选方面，所述单组分聚氨酯地坪材料通过如下方法制备而得：将所述多元醇干燥后在无水环境下与氢化苯基甲烷二异氰酸酯反应，控制所述反应后混合反应溶液中NCO基团的含量占总的NCO基团投料量的3-5％；然后再与扩链剂反应，反应后加入剩余原料，混合即得。如上述控制反应后混合反应溶液中NCO基团的含量，极大地避免了出现起泡或者粘稠的现象。

根据本发明，所述单组分聚氨酯地坪材料的粘度为3500-5000mPa·s。

根据本发明的一些具体方面，所述原料还包括选自消泡剂、潜固化剂、色浆和催干剂中的一种或多种的组合。

根据本发明的一些具体方面，所述分散剂为BYK163；所述溶剂为100#或200#溶剂油混合溶剂；所述填料为碳酸钙，高岭土或石英粉中的一种；所述消泡剂为BYK-066N或德谦5500中的一种；所述潜固化剂为亚胺类；所述色浆为美彩公司UC系列色浆；所述催干剂为有机铋类。

根据本发明的一些具体且优选的方面，以质量份数计，所述原料中，聚醚330N 20-30份、聚醚1000 5-10份、聚碳酸酯二醇5-10份、氢化苯基甲烷二异氰酸酯5-10份、扩链剂5-10份、分散剂0.1-0.3份、溶剂10-15份、填料15-30份、消泡剂0.1-0.3份、潜固化剂2-6份、色浆1-3份和催干剂0.1-0.3份。

本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的单组分聚氨酯地坪材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

将聚醚330N、聚醚1000和聚碳酸酯二醇混合，升温至第一预设温度，然后加入填料和分散剂，在真空条件下，升温至第二预设温度，然后降温至第三预设温度，加入氢化苯基甲烷二异氰酸酯和溶剂，升温至第四预设温度反应，降温至第五预设温度后加入扩链剂，反应，然后加入剩余原料，混合，制得；所述第一预设温度为55-65℃，所述第二预设温度为105-115℃，所述第三预设温度为65-75℃，所述第四预设温度为85-95℃，所述第五预设温度为35-45℃。

本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的单组分聚氨酯地坪材料在室外地坪中的应用方法，所述应用方法包括如下步骤：

首先，在地坪表面施加一层双组份聚氨酯涂料，形成底涂层，然后再在所述底涂层上施加预先制得的所述单组分聚氨酯地坪材料，形成面层，即可。

根据本发明，所述的双组份聚氨酯涂料可以为现有技术中常规的双组份聚氨酯涂料，在此不作具体限制。例如可以是A组分含有聚酯多元醇、稀释剂、吸水剂，B组分含有市售异氰酸酯的双组份聚氨酯涂料。其用于加强混凝土表面强度并封闭表面毛细孔等。

由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明单组分聚氨酯地坪材料，通过采用特定的三种多元醇复配使用，与氢化苯基甲烷二异氰酸酯反应，再扩链，制得一种能够在省略增塑剂的情况下具有高拉伸强度与断裂伸长率，抗开裂效果明显，同时还满足了防水涂料的国家Ⅲ型标准，而且兼具优异的耐磨性能、耐候性能、耐热性能，特别适于在户外混凝土的表面装饰与防护。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

在以下实施例中，如无特别说明，所有原料均来自于商购或者通过本领域的常规方法制备而得。聚醚330N购自蓝星东大；聚醚1000购自蓝星东大；聚碳酸酯二醇的分子量为1000；氢化苯基甲烷二异氰酸酯购自烟台万华。

下述实施例中，扩链剂为商购的4,4’-双仲丁氨基二苯基甲烷，分散剂为BYK-163；溶剂为200#溶剂油；填料为碳酸钙；消泡剂为德谦5500；潜固化剂为亚胺类潜固化剂；色浆为美彩公司UC系列色浆；催干剂为有机铋类催干剂。

实施例1

本实施例提供一种单组分聚氨酯地坪材料，以质量份数计，其原料包括聚醚330N20份、聚醚1000 8份、聚碳酸酯二醇8份、氢化苯基甲烷二异氰酸酯12份、扩链剂8份、分散剂0.1份、溶剂12份、填料24.6份、消泡剂0.1份、潜固化剂4份、色浆3份和催干剂0.2份。

其制备方法为：将聚醚330N，聚醚1000，聚碳酸酯二醇投入到反应釜中，升温至60℃，加入分散剂、填料后，继续升温至110℃，开启真空设备，真空度在0.08Mpa以上，抽真空2到3小时以上，含水率合格后，降温至70度，加入氢化苯基甲烷二异氰酸酯、溶剂后升温至90度继续反应3小时，反应后反应混合溶液中的NCO基团含量占总的NCO基团投料量的3％；降温至40度加入扩链剂继续反应2小时，再加入剩余原料继续搅拌30分钟后出料，制得。

实施例2

本实施例提供一种单组分聚氨酯地坪材料，以质量份数计，其原料包括聚醚330N25份、聚醚1000 5份、聚碳酸酯二醇7.5份、氢化苯基甲烷二异氰酸酯14份、扩链剂8份、分散剂0.1份、溶剂12份、填料21.2份、消泡剂0.1份、潜固化剂4份、色浆3份和催干剂0.1份。

制备方法基本同实施例1，区别在于：反应后反应混合溶液中的NCO基团含量占总的NCO基团投料量的3.5％。

实施例3

本实施例提供一种单组分聚氨酯地坪材料，以质量份数计，其原料包括聚醚330N28份、聚醚1000 5.6份、聚碳酸酯二醇8.4份、氢化苯基甲烷二异氰酸酯16份、扩链剂8份、分散剂0.1份、溶剂11份、填料17.7份、消泡剂0.1份、潜固化剂3份、色浆2份和催干剂0.1份。

制备方法同实施例1，区别在于：反应后反应混合溶液中的NCO基团含量占总的NCO基团投料量的4％。

对比例1

其基本同实施例1，区别仅在于：不加聚碳酸酯二醇，相应调整聚醚330N的添加量为28份。

对比例2

其基本同实施例1，区别仅在于：加入的聚碳酸酯二醇的分子量为2000。性能测试

将上述实施例1-3以及对比例1-2所制备的单组分聚氨酯地坪材料应用在室外地坪中，所述应用方法包括如下步骤：

首先，在地坪表面施加一层双组份聚氨酯涂料(现有技术中常规的，在此不做赘述)，形成底涂层，然后再在所述底涂层上施加预先制得的上述单组分聚氨酯地坪材料，形成面层，测得面层各方面性能如下表1所示。

表1

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单组分聚氨酯地坪材料，其原料包括多元醇、异氰酸酯、分散剂、溶剂和填料，其特征在于，所述多元醇由聚醚330N、聚醚1000和聚碳酸酯二醇构成，所述聚醚330N、所述聚醚1000和所述聚碳酸酯二醇的投料质量比为1∶0.15-0.4∶0.15-0.4，所述聚碳酸酯二醇的分子量为800-1500；所述异氰酸酯为氢化苯基甲烷二异氰酸酯；以质量百分含量计，所述原料还包括占所述原料质量百分含量5-10％的扩链剂。

2.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯地坪材料，其特征在于，所述聚碳酸酯二醇的分子量为900-1200。

3.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯地坪材料，其特征在于，所述扩链剂为如下结构所示化合物：

4.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯地坪材料，其特征在于，所述单组分聚氨酯地坪材料通过如下方法制备而得：将所述多元醇干燥后在无水环境下与氢化苯基甲烷二异氰酸酯反应，控制所述反应后混合反应溶液中NCO基团的含量占总的NCO基团投料量的3-5％；然后再与扩链剂反应，反应后加入剩余原料，混合即得。

5.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯地坪材料，其特征在于，所述单组分聚氨酯地坪材料的粘度为3500-5000mPa·s。

6.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯地坪材料，其特征在于，所述原料还包括选自消泡剂、潜固化剂、色浆和催干剂中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求6所述的单组分聚氨酯地坪材料，其特征在于，所述分散剂为BYK163；所述溶剂为100#或200#溶剂油混合溶剂；所述填料为碳酸钙、高岭土或石英粉中的一种或多种的组合；所述消泡剂为BYK-066N和/或德谦5500；所述潜固化剂为亚胺类潜固化剂；所述色浆为美彩公司UC系列色浆；所述催干剂为有机铋类催干剂。

8.根据权利要求6所述的单组分聚氨酯地坪材料，其特征在于，以质量份数计，所述原料中，聚醚330N 20-30份、聚醚1000 5-10份、聚碳酸酯二醇5-10份、氢化苯基甲烷二异氰酸酯5-10份、扩链剂5-10份、分散剂0.1-0.3份、溶剂10-15份、填料15-30份、消泡剂0.1-0.3份、潜固化剂2-6份、色浆1-3份和催干剂0.1-0.3份。

9.一种权利要求1-8中任一项权利要求所述的单组分聚氨酯地坪材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

将聚醚330N、聚醚1000和聚碳酸酯二醇混合，升温至第一预设温度，然后加入填料和分散剂，在真空条件下，升温至第二预设温度，然后降温至第三预设温度，加入氢化苯基甲烷二异氰酸酯和溶剂，升温至第四预设温度反应，降温至第五预设温度后加入扩链剂，反应，然后加入剩余原料，混合，制得；所述第一预设温度为55-65℃，所述第二预设温度为105-115℃，所述第三预设温度为65-75℃，所述第四预设温度为85-95℃，所述第五预设温度为35-45℃。

10.一种权利要求1-8中任一项权利要求所述的单组分聚氨酯地坪材料在室外地坪中的应用方法，其特征在于，所述应用方法包括如下步骤：

首先，在地坪表面施加一层双组份聚氨酯涂料，形成底涂层，然后再在所述底涂层上施加预先制得的所述单组分聚氨酯地坪材料，形成面层，即可。