CN110218515A - 一种建筑外墙用的聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，其A组分由改性聚酯多元醇和二异氰酸酯制成，且—NCO质量分数为5～15％；B组分由如下重量份数的原料组成：聚氨酯树脂20～30份、颜填料4～18份、催化剂1～3份、消泡剂1～3份、流平剂1～10份；所述的改性聚酯多元醇的平均分子量为1000～5000。本发明的聚氨酯防水涂料的制备方法简单，通过组分与工艺的结合，使得涂料的稳定性高，具有更佳的防水性，应用在建筑外墙，表现出较高的粘结强度与防水作用。

Description

一种建筑外墙用的聚氨酯防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及聚氨酯涂料制备领域，特别涉及一种建筑外墙用的聚氨酯防水涂料及其制备方法。
背景技术
涂料是一种能牢固覆盖在物体表面，起保护、装饰、标志和其他特殊用途的化学混合物。聚氨酯涂料是目前较常见的一类涂料，可以分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料。双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物和含羟基树脂两部分组成，根据含羟基组分的不同可分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、环氧聚氨酯等品种。一般都具有良好的机械性能、较高的固体含量、各方面的性能都比较好。双组分聚氨酯涂料具有成膜温度低、附着力强、耐磨性好、硬度大以及耐化学品、耐候性好等优越性能，广泛作为工业防护、木器家具和汽车涂料。水性双组分聚氨酯涂料将双组分溶剂型聚氨酯涂料的高性能和水性涂料的低VOC含量相结合，成为涂料工业的研究热点。水性双组分聚氨酯涂料是由含-OH基的水性多元醇和含-NCO基的低黏度多异氰酸酯固化剂组成，其涂膜性能主要由羟基树脂的组成和结构决定。单组分水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯树脂为基料，并以水为分散介质的一类涂料。通过交联改性的水性聚氨酯涂料具有良好的储存稳定性、涂膜力学性能、耐水性、耐溶剂性及耐老化性能，而且与传统的溶剂型聚氨酯涂料的性能相近。但现有技术中的聚氨酯涂料普遍施工工序复杂，对施工环境要求很高，漆膜容易产生弊病。
现有技术中，由于防水涂料含有挥发性物质和空气污染物，对环境和人体健康存在危害，而且建筑外墙所使用的涂料需要经得起环境的考验，因此，改善建筑外墙用的聚氨酯防水涂料的安全性、环保性与耐候性能，具有重要的意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有良好防水性能的建筑外墙用的聚氨酯防水涂料及其制备方法，制备的聚氨酯防水涂料稳定性高，具有更佳的防水性，应用在建筑外墙，表现出较高的粘结强度与防水作用。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，由A组分和B组分制成：
A组分由改性聚酯多元醇和二异氰酸酯制成，且—NCO质量分数为5～15％；
B组分由如下重量份数的原料组成：聚氨酯树脂20～30份、颜填料4～18份、催化剂1～3份、消泡剂1～3份、流平剂1～10份；
其中，所述改性聚酯多元醇的平均分子量为1000～5000。
优选地，A组分与B组分的比例为20～30:13～40。
优选地，所述颜填料按照质量百分比包括如下成分：轻钙2～20％、重钙2～25％、滑石粉5～40％、有机蒙脱土2～15％、二氧化硅粉1～12％，且所述成分和为100％。
优选地，所述催化剂是一种或多种选自辛酸锡，乙酰丙酮锡和环烷酸锡的化合物。
优选地，所述消泡剂为聚硅氧烷系列消泡剂。
优选地，所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
一种制备建筑外墙用的聚氨酯防水涂料的方法，包括如下步骤：
1)按质量百分比计：将30～60％再生聚酯与20～50％多元醇组分，混合均匀后在惰性气体保护下升温至90～150℃，其后加入0.02～0.06％的正四丁氧基钛，以3℃/min的升温速率升温至150～200℃，在此温度下反应0.5～3h后，再添加0.01～0.02％正四丁氧基钛，以2℃/min的升温速率升温至180～220℃，反应0.5～2h,，制备得到改性聚酯多元醇；
2)制备A组分：将改性聚酯多元醇减压脱水，加入二异氰酸酯反应，反应完成后，降温并真空脱泡，出料，得到A组分；
3)制备B组分：将聚氨酯树脂、颜填料、消泡剂混合，减压脱水，然后加入流平剂、催化剂，混合分散，待降至室温后出料，得到B组份；
4)将A组分与B组分常温混合均匀，在500rpm下搅拌50min，最后再用SRH高剪切均质乳化泵在50℃下、输出转速3000rpm、马达功率3kW、进出口尺寸DN40/DN32的条件下剪切60min，得到聚氨酯防水涂料。
优选地，所述步骤1)的多元醇组分含有三官能或更高官能的多元醇。
优选地，所述步骤2)的减压脱水为减压至-0.06～0.12MPa，加热到100～120℃，真空脱水0.2～0.5h，所述反应温度为80～95℃，时间为1～3h。
优选地，所述步骤3)的减压脱水为加热至120～150℃，减压至-0.05～0.15MPa，真空脱水0.5～1h。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明通过将聚氨酯多元醇进行改性，并与其它成分反应制备得到防水涂料，使得防水涂料具有更高的性能，且防水涂料的成膜性能佳，在不改变其硬度的情况下，可以有效增加防水性涂料的耐磨性与耐候性，另外，本发明的聚氨酯防水涂料的制备方法简单易操作，通过组分与工艺的结合，使得涂料的稳定性高，具有更佳的防水性，应用在建筑外墙，表现出较高的粘结强度与防水作用。
具体实施方式
下面对发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例一
一种建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，由A组分和B组分制成：
A组分由改性聚酯多元醇和二异氰酸酯制成，且—NCO质量分数为5％；
B组分由如下重量份数的原料组成：聚氨酯树脂20份、颜填料4份、催化剂1份、消泡剂1份、流平剂1份，所述改性聚酯多元醇的平均分子量为1000，且A组分与B组分的比例为20:13。
其中，所述颜填料按照质量百分比包括如下成分：轻钙8％、重钙25％、滑石粉40％、有机蒙脱土15％、二氧化硅粉12％，且所述成分和为100％；所述催化剂是辛酸锡；所述消泡剂为聚硅氧烷系列消泡剂；所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
一种制备建筑外墙用的聚氨酯防水涂料的方法，包括如下步骤：
1)按质量百分比计：将30％再生聚酯与20％多元醇组分，混合均匀后在惰性气体保护下升温至90℃，其后加入0.02％的正四丁氧基钛，以3℃/min的升温速率升温至150℃，在此温度下反应0.5h后，再添加0.01％正四丁氧基钛，以2℃/min的升温速率升温至180℃，反应0.5h,，制备得到改性聚酯多元醇；
2)制备A组分：将改性聚酯多元醇减压脱水，加入二异氰酸酯反应，反应完成后，降温并真空脱泡，出料，得到A组分；
3)制备B组分：将聚氨酯树脂、颜填料、消泡剂混合，减压脱水，然后加入流平剂、催化剂，混合分散，待降至室温后出料，得到B组份；
4)将A组分与B组分常温混合均匀，在500rpm下搅拌50min，最后再用SRH高剪切均质乳化泵在50℃下、输出转速3000rpm、马达功率3kW、进出口尺寸DN40/DN32的条件下剪切60min，得到聚氨酯防水涂料。
其中，步骤1)所述多元醇组分含有三官能或更高官能的多元醇；步骤2)所述减压脱水为减压至-0.06MPa，加热到100℃，真空脱水0.2h，所述反应温度为80℃，时间为1h；步骤3)所述减压脱水为加热至120℃，减压至-0.05MPa，真空脱水0.5h。
将实例一制备的聚氨酯防水涂料涂覆在建筑外墙后，待涂料成膜干燥后，测试拉膜层伸强度为8.2Mpa，断裂伸长率450％。
实施例二
一种建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，由A组分和B组分制成：
A组分由改性聚酯多元醇和二异氰酸酯制成，且—NCO质量分数为15％；
B组分由如下重量份数的原料组成：聚氨酯树脂30份、颜填料18份、催化剂3份、消泡剂3份、流平剂10份，所述改性聚酯多元醇的平均分子量为5000，且A组分与B组分的比例为30:40。
其中，所述颜填料按照质量百分比包括如下成分：轻钙20％、重钙25％、滑石粉40％、有机蒙脱土3％、二氧化硅粉12％，且所述成分和为100％；所述催化剂是一种或多种选自辛酸锡，乙酰丙酮锡和环烷酸锡的化合物；所述消泡剂为聚硅氧烷系列消泡剂；所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
一种制备建筑外墙用的聚氨酯防水涂料的方法，包括如下步骤：
1)按质量百分比计：将60％再生聚酯与50％多元醇组分，混合均匀后在惰性气体保护下升温至150℃，其后加入0.06％的正四丁氧基钛，以3℃/min的升温速率升温至200℃，在此温度下反应3h后，再添加0.02％正四丁氧基钛，以2℃/min的升温速率升温至220℃，反应2h,，制备得到改性聚酯多元醇；所述多元醇组分含有三官能或更高官能的多元醇；
2)制备A组分：将改性聚酯多元醇减压脱水，加入二异氰酸酯反应，反应完成后，降温并真空脱泡，出料，得到A组分；所述减压脱水为减压至0.12MPa，加热到120℃，真空脱水0.5h，所述反应温度为95℃，时间为3h；
3)制备B组分：将聚氨酯树脂、颜填料、消泡剂混合，减压脱水，然后加入流平剂、催化剂，混合分散，待降至室温后出料，得到B组份；所述减压脱水为加热至150℃，减压至0.15MPa，真空脱水1h；
4)将A组分与B组分常温混合均匀，在500rpm下搅拌50min，最后再用SRH高剪切均质乳化泵在50℃下、输出转速3000rpm、马达功率3kW、进出口尺寸DN40/DN32的条件下剪切60min，得到聚氨酯防水涂料。
将实例二制备的聚氨酯防水涂料涂覆在建筑外墙后，待涂料成膜干燥后，测试拉膜层伸强度为8.4Mpa，断裂伸长率460％。
实施例三
一种建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，由A组分和B组分制成：
A组分由改性聚酯多元醇和二异氰酸酯制成，且—NCO质量分数为8％；
B组分由如下重量份数的原料组成：聚氨酯树脂25份、颜填料11份、催化剂2份、消泡剂2份、流平剂6份，所述改性聚酯多元醇的平均分子量为2500，且A组分与B组分的比例为25:21。
其中，所述颜填料按照质量百分比包括如下成分：轻钙18％、重钙18％、滑石粉40％、有机蒙脱土12％、二氧化硅粉12％，且所述成分和为100％；所述催化剂是乙酰丙酮锡和环烷酸锡的化合物；所述消泡剂为聚硅氧烷系列消泡剂；所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
一种制备建筑外墙用的聚氨酯防水涂料的方法，包括如下步骤：
1)按质量百分比计：将45％再生聚酯与35％多元醇组分，混合均匀后在惰性气体保护下升温至120℃，其后加入0.04％的正四丁氧基钛，以3℃/min的升温速率升温至180℃，在此温度下反应2h后，再添加0.01％正四丁氧基钛，以2℃/min的升温速率升温至200℃，反应1.2h,，制备得到改性聚酯多元醇；所述多元醇组分含有三官能或更高官能的多元醇；
2)制备A组分：将改性聚酯多元醇减压脱水，加入二异氰酸酯反应，反应完成后，降温并真空脱泡，出料，得到A组分；所述减压脱水为减压至0.10MPa，加热到100℃，真空脱水0.4h，所述反应温度为90℃，时间为2h；
3)制备B组分：将聚氨酯树脂、颜填料、消泡剂混合，减压脱水，然后加入流平剂、催化剂，混合分散，待降至室温后出料，得到B组份；所述减压脱水为加热至140℃，减压至0.12MPa，真空脱水0.8h；
4)将A组分与B组分常温混合均匀，在500rpm下搅拌50min，最后再用SRH高剪切均质乳化泵在50℃下、输出转速3000rpm、马达功率3kW、进出口尺寸DN40/DN32的条件下剪切60min，得到聚氨酯防水涂料。
将实例三制备的聚氨酯防水涂料涂覆在建筑外墙后，待涂料成膜干燥后，测试拉膜层伸强度为8.5Mpa，断裂伸长率455％。
对比例一
一种建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，由A组分和B组分制成：
A组分由改性聚酯多元醇和二异氰酸酯制成，且—NCO质量分数为20％；
B组分由如下重量份数的原料组成：聚氨酯树脂25份、颜填料11份、催化剂2份、消泡剂2份、流平剂6份，所述改性聚酯多元醇的平均分子量为2500，且A组分与B组分的比例为9：1。
其中，所述颜填料按照质量百分比包括如下成分：轻钙18％、重钙18％、滑石粉40％、有机蒙脱土12％、二氧化硅粉12％，且所述成分和为100％；所述催化剂是乙酰丙酮锡和环烷酸锡的化合物；所述消泡剂为聚硅氧烷系列消泡剂；所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
一种制备建筑外墙用的聚氨酯防水涂料的方法，包括如下步骤：
1)按质量百分比计：将45％再生聚酯与35％多元醇组分，混合均匀后在惰性气体保护下升温至120℃，其后加入0.04％的正四丁氧基钛，以3℃/min的升温速率升温至180℃，在此温度下反应2h后，再添加0.01％正四丁氧基钛，以2℃/min的升温速率升温至200℃，反应1.2h,，制备得到改性聚酯多元醇；所述多元醇组分含有三官能或更高官能的多元醇；
2)制备A组分：将改性聚酯多元醇减压脱水，加入二异氰酸酯反应，反应完成后，降温并真空脱泡，出料，得到A组分；所述减压脱水为减压至0.10MPa，加热到100℃，真空脱水0.4h，所述反应温度为90℃，时间为2h；
3)制备B组分：将聚氨酯树脂、颜填料、消泡剂混合，减压脱水，然后加入流平剂、催化剂，混合分散，待降至室温后出料，得到B组份；所述减压脱水为加热至140℃，减压至0.12MPa，真空脱水0.8h；
4)将A组分与B组分常温混合均匀，在500rpm下搅拌50min，最后再用SRH高剪切均质乳化泵在50℃下、输出转速3000rpm、马达功率3kW、进出口尺寸DN40/DN32的条件下剪切60min，得到聚氨酯防水涂料。
将对比例一制备的聚氨酯防水涂料涂覆在建筑外墙后，待涂料成膜干燥后，测试拉膜层伸强度为6.4Mpa，断裂伸长率390％。
对比例二
一种建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，由A组分和B组分制成：
A组分由聚酯多元醇和二异氰酸酯制成，且—NCO质量分数为8％；
B组分由如下重量份数的原料组成：聚氨酯树脂25份、颜填料11份、催化剂2份、消泡剂2份、流平剂6份，所述聚酯多元醇的平均分子量为2500，且A组分与B组分的比例为25:21。
其中，所述颜填料按照质量百分比包括如下成分：轻钙18％、重钙18％、滑石粉40％、有机蒙脱土12％、二氧化硅粉12％，且所述成分和为100％；所述催化剂是乙酰丙酮锡和环烷酸锡的化合物；所述消泡剂为聚硅氧烷系列消泡剂；所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
一种制备建筑外墙用的聚氨酯防水涂料的方法，包括如下步骤：
1)制备A组分：将聚酯多元醇减压脱水，加入二异氰酸酯反应，反应完成后，降温并真空脱泡，出料，得到A组分；所述减压脱水为减压至0.10MPa，加热到100℃，真空脱水0.4h，所述反应温度为90℃，时间为2h；
2)制备B组分：将聚氨酯树脂、颜填料、消泡剂混合，减压脱水，然后加入流平剂、催化剂，混合分散，待降至室温后出料，得到B组份；所述减压脱水为加热至140℃，减压至0.12MPa，真空脱水0.8h；
3)将A组分与B组分常温混合均匀，在500rpm下搅拌50min，最后再用SRH高剪切均质乳化泵在50℃下、输出转速3000rpm、马达功率3kW、进出口尺寸DN40/DN32的条件下剪切60min，得到聚氨酯防水涂料。
将对比例二制备的聚氨酯防水涂料涂覆在建筑外墙后，待涂料成膜干燥后，测试拉膜层伸强度为5.8Mpa，断裂伸长率327％。
涂料性能试验
将实施例1～3与对比例1～2制备得到的聚氨酯防水涂料分别涂覆在水泥板的外表面，进行盐雾试验(1500h)发现实施例1～3制备聚氨酯防水涂料的涂层的无异常，涂料膜层较为牢固，而对比例一的聚氨酯防水涂料的涂层出现轻微的掉落现象，对比例二的聚氨酯防水涂料的涂层出现严重的裂痕现象，还作了其它的测试，具体结果记录入下表1。
表1
需要说明的是：表1中所述的显著指的是对应的性能效果显著，一般指的是对应的性能效果一般，良好指的是对应的性能效果良好；差指的是对应的性能效果差。由表1中的结果记录可知，本发明的聚氨酯防水涂料具有显著的耐磨性、耐候性、稳定性、防水性与成膜性。
以上实施例对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，其特征在于：由A组分和B组分制成：
A组分由改性聚酯多元醇和二异氰酸酯制成，且—NCO质量分数为5～15％；
B组分由如下重量份数的原料组成：聚氨酯树脂20～30份、颜填料4～18份、催化剂1～3份、消泡剂1～3份、流平剂1～10份；
其中，所述改性聚酯多元醇的平均分子量为1000～5000。
2.根据权利要求1所述的建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述A组分与B组分的比例为20～30:13～40。
3.根据权利要求2所述的建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述颜填料按照质量百分比包括如下成分：轻钙2～20％、重钙2～25％、滑石粉5～40％、有机蒙脱土2～15％、二氧化硅粉1～12％，且所述的成分和为100％。
4.根据权利要求2所述的建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述催化剂是一种或多种选自辛酸锡，乙酰丙酮锡和环烷酸锡的化合物。
5.根据权利要求2所述的建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述消泡剂为聚硅氧烷系列消泡剂。
6.根据权利要求2所述的建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷。
7.制备如权利要求1～6任一项所述的建筑外墙用的聚氨酯防水涂料，其特征在于：包括如下步骤：
1)按质量百分比计：将30～60％再生聚酯与20～50％多元醇组分，混合均匀后在惰性气体保护下升温至90～150℃，其后加入0.02～0.06％的正四丁氧基钛，以3℃/min的升温速率升温至150～200℃，在此温度下反应0.5～3h后，再添加0.01～0.02％正四丁氧基钛，以2℃/min的升温速率升温至180～220℃，反应0.5～2h,，制备得到改性聚酯多元醇；
2)制备A组分：将改性聚酯多元醇减压脱水，加入二异氰酸酯反应，反应完成后，降温并真空脱泡，出料，得到A组分；
3)制备B组分：将聚氨酯树脂、颜填料、消泡剂混合，减压脱水，然后加入流平剂、催化剂，混合分散，待降至室温后出料，得到B组份；
4)将A组分与B组分常温混合均匀，在500rpm下搅拌50min，最后再用SRH高剪切均质乳化泵在50℃下、输出转速3000rpm、马达功率3kW、进出口尺寸DN40/DN32的条件下剪切60min，得到聚氨酯防水涂料。
8.根据权利要求7所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述步骤1)的多元醇组分含有三官能或更高官能的多元醇。
9.根据权利要求7所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述步骤2)的减压脱水为减压至-0.06～0.12MPa，加热到100～120℃，真空脱水0.2～0.5h，所述的反应温度为80～95℃，时间为1～3h。
10.根据权利要求7所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述步骤3)的减压脱水为加热至120～150℃，减压至-0.05～0.15MPa，真空脱水0.5～1h。
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