CN110330885A - 一种丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料及其制备方法 - Google Patents

一种丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料及其制备方法，其特征在于，按重量份数计算，其制备原料包括：水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液10～65份；自交联型固化剂5～15份；消泡剂4～8份；增稠剂1～8份；流平剂0.2～7份；填料6～20份；去离子水15～30份。本发明采用了水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液作为原料，赋予了防水涂料更好的防水性、更高的粘结力以及抗老化等优点，更好的适用于防水领域。

Description

一种丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防水涂料，具体涉及一种丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料及其制备方法，属于涂料技术领域。
背景技术
聚氨酯防水涂料是异氰酸酯、聚醚多元醇等通过加成聚合反应而成的含异氰酸酯基的预聚体，配以填充剂、助剂等，经混合等工序加工制成的单组份聚氨酯防水涂料。单一水性聚氨酯防水涂料即开即用，施工简单，但是对非极性基材的粘结力低、抗老化性能差、耐水性较差。然而，丙烯酸酯具有较好的抗老化性、耐水性等优点，经过丙烯酸酯改性的聚氨酯，不仅能够克服单一水性聚氨酯防水涂料的缺点，还赋予了更好的防水、抗老化等优异性能。此防水涂料不含有机溶剂，具有无气味、环保、零VOC等优点，更加适合日益严格的环保要求；兼具施工简单、耐水性好、耐候性好、粘结力强等优点，广泛用于隧道、桥梁、车间地坪、地砖粘结、建筑结构的嵌缝材料等防水领域。
基于上述背景，人们迫切需要一种制备方法简单、粘结力高、防水性能优异的水性聚氨酯防水涂料。
发明内容
本发明目的是提供一种防水性好的水性聚氨酯防水涂料。
为了达到上述目的，本发明提供了一种丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，其特征在于，按重量份数计算，其制备原料包括：
水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液10～65份；
自交联型固化剂5～15份；
消泡剂4～8份；
增稠剂1～8份；
流平剂0.2～7份；
填料6～20份；
去离子水15～30份。
优选地，所述的水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液的制备方法包括：将15～35份低聚物多元醇在120℃～130℃下脱水80～100min，温度调至60～80℃，加入20～50份的二异氰酸酯，反应20～30min；然后加入1～10份亲水性扩链剂，反应60～80min；加入7～20份丙烯酸类单体，反应15～30min，之后在45～60℃恒温保持10～20min，降温至30～45℃，加入1～3份中和剂，反应30～40min，降至室温，加入35～50份去离子水，以转速800～1200rpm搅拌30～40min，得到水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液。
更优选地，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)的一种或多种。
更优选地，所述的低聚物多元醇为聚氧化丙烯二醇(PPG)、聚氧化乙烯二醇(PEG)、聚己二酸己二醇和蓖麻油中的一种或多种。
更优选地，所述的亲水扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)、2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)中的一种或多种。
更优选地，所述的中和剂为三乙胺(TEA)、氨水、氢氧化钠、盐酸和环氧氯丙烷中的一种或多种。
更优选地，所述的丙烯酸类单体为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。
本发明还提供了上述的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料的制备方法，其特征在于，包括：按照物料比称取10～65份水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液、5～15份自交联型固化剂、4～8份消泡剂、1～8份增稠剂、0.2～3份流平剂、10～20份填料和15～30份去离子水，将消泡剂、流平剂与去离子水混合，加热至30℃～40℃，加入填料，在400～700rpm搅拌分散15～40min，加入水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液，常温搅拌30～70min，再加入自交联型固化剂，搅拌混合，最后加入增稠剂，得到丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料。
优选地，所述的自交联型固化剂为乙二胺、二乙撑三胺、三乙撑四胺、苯二甲胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜和氰乙基化二乙撑三胺中的一种或多种。
优选地，所述的消泡剂为乳化硅油、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种。
优选地，所述的增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸酯共聚乳液中的一种或多种。
优选地，所述的流平剂为聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、丙烯酸树脂中的一种或多种。
优选地，所述的填料为钛白粉、铬黄、碳酸钙、滑石粉、硫酸钡中的一种或多种。
本发明制备的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液采用动态光散射(DLS)测量粒径以及粒径分布，采用马尔文公司的Zetasizer Nano ZS90的粒度仪测得粒径为30～50nm；制备的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，通过常温浸水法测试，浸泡长时间(7个月)后，防水涂料表面无起泡、失光、变色、脱落等损坏现象，体现了较好的防水稳定性；按照GB/T9286-98，测试附着力达到2～3级；采用接触角测量仪测其CA(水接触角)达到100°～130°。
与现有技术成果相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制备的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料细度小而涂膜表面光泽而平整，制备工艺简单，成本低。
2、本发明采用了水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液作为原料，赋予了防水涂料更好的防水性、更高的粘结力以及抗老化等优点，更好的适用于防水领域。
3、本发明的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料在制备过程中，以水作为分散剂，实现了产品环保无污染。
4、本发明首先将二异氰酸酯与聚醚多元醇、亲水扩链剂进行加成反应，再经丙烯酸酯改性得到丙烯酸酯改性的水性聚氨酯乳液。然后配以填充剂、助剂等，经混合等工序加工制成丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，生产流程简单，并有效的解决现有制备技术存在的生产成本过高、施工复杂技术问题。
5、本发明制备工艺简单、安全环保、零VOC，集聚氨酯、丙烯酸酯两者优势，克服了单一聚氨酯防水涂料对非极性基材的粘结力低、抗老化性能差、耐水性较差等缺点，可以用于隧道、桥梁、金属管道、车间地坪、地砖粘结、陶瓷制品、建筑结构的嵌缝材料等防水领域。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明所述的各份数，如无特殊说明，均指重量份。
本发明实施例中所用原料除以下标注说明的，其他均购自泰州市齐大涂料助剂有限公司。异佛尔酮二异氰酸酯、聚氧化丙烯二醇(PPG-2000)均购自巴斯夫公司。
实施例1
(1)合成水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液：
将17份聚氧化丙烯二醇(巴斯夫公司PPG-2000)在120℃下脱水90min，温度调至70℃，加入22份异佛尔酮二异氰酸酯，反应20min；然后加入6份2,2-二羟甲基丙酸，反应60min；加入7份甲基丙烯酸，反应15min，之后在50℃恒温保持10min。降温至35℃，加入2份三乙胺，反应30min。降至室温25℃，加入48份去离子水，以转速800rpm搅拌30min，制备出水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液。
(2)制备丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，按重量份数计算，其制备原料包括：
水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液45份；
二乙撑三胺7份；
乳化硅油6份；
羟丙基甲基纤维素5份；
聚二甲基硅氧烷6份；
碳酸钙10份；
去离子水25份；
按照物料比称取水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液45份、二乙撑三胺7份、乳化硅油6份、羟丙基甲基纤维素5份、聚二甲基硅氧烷6份、碳酸钙10份和去离子水25份，将消泡剂乳化硅油、流平剂聚二甲基硅氧烷与去离子水混合，加热到35℃，加入填料碳酸钙，在500rpm搅拌分散15min，加入水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液，常温(25℃)搅拌30min，再加入自交联型固化剂二乙撑三胺，充分搅拌混合，最后加入增稠剂羟丙基甲基纤维素，即得所述丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料。
将本实施例制备的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液采用动态光散射(DLS)测量粒径以及粒径分布，采用马尔文公司的Zetasizer Nano ZS90的粒度仪测得粒径为40nm；制备的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，通过常温浸水法测试，浸泡长时间(7个月)后，防水涂料表面无起泡、失光、变色、脱落等损坏现象，体现了较好的防水稳定性；按照GB/T9286-98，测试附着力达到2级；采用接触角测量仪测其CA(水接触角)达到120°。
实施例2
(1)合成水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液：
将21份聚氧化丙烯二醇(巴斯夫公司PPG-2000)在130℃下脱水80min，温度调至75℃，加入23份异佛尔酮二异氰酸酯，反应25min；然后加入5份2,2-二羟甲基丙酸，反应65min；加入8份甲基丙烯酸，反应20min，之后在50℃恒温保持10min。降温至35℃，加入2份三乙胺，反应30min。降至室温25℃，加入43份去离子水，以转速850rpm搅拌30min，制备出水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液。
(2)制备丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，按重量份数计算，其制备原料包括：
水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液50份；
二乙撑三胺5份；
乳化硅油6份；
羟丙基甲基纤维素7份；
聚二甲基硅氧烷7份；
碳酸钙6份；
去离子水20份。
按照物料比称取水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液50份、二乙撑三胺5份、乳化硅油6份、羟丙基甲基纤维素7份、聚二甲基硅氧烷7份、碳酸钙6份和去离子水20份。将消泡剂乳化硅油、流平剂聚二甲基硅氧烷与去离子水混合，加热到35℃，加入填料碳酸钙，在350rpm搅拌分散25min，加入水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液，常温(25℃)搅拌40min，再加入自交联型固化剂二乙撑三胺，充分搅拌混合，最后加入增稠剂羟丙基甲基纤维素，即得所述丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料。
将本实施例制备的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液采用动态光散射(DLS)测量粒径以及粒径分布，采用马尔文公司的Zetasizer Nano ZS90的粒度仪测得粒径为42nm；制备的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，通过常温浸水法测试，浸泡长时间(7个月)后，防水涂料表面无起泡、失光、变色、脱落等损坏现象，体现了较好的防水稳定性；按照GB/T9286-98，测试附着力达到2级；采用接触角测量仪测其CA(水接触角)达到118°。
实施例3
(1)合成水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液：
将实施例1中的二异氰酸酯改为甲苯二异氰酸酯，反应温度调至80℃，其他步骤不变，制备出水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液。
(2)制备丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，按重量份数计算，其制备原料包括：
水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液55份；
二乙撑三胺7份；
乳化硅油8份；
羟丙基甲基纤维素5份；
聚二甲基硅氧烷7份；
碳酸钙8份；
去离子水21份；
按照物料比称取水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液55份、二乙撑三胺7份、乳化硅油8份、羟丙基甲基纤维素5份、聚二甲基硅氧烷7份、碳酸钙8份和去离子水21份；将消泡剂乳化硅油、流平剂聚二甲基硅氧烷与去离子水混合，加热到35℃，加入填料碳酸钙，在500rpm搅拌分散20min，加入水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液，常温(25℃)搅拌30min，再加入自交联型固化剂二乙撑三胺，充分搅拌混合，最后加入增稠剂羟丙基甲基纤维素，即得所述丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料。
将本实施例制备的水性聚氨酯丙烯酸酯乳液采用动态光散射(DLS)测量粒径以及粒径分布，采用马尔文公司的Zetasizer Nano ZS90的粒度仪测得粒径为41nm；制备的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，通过常温浸水法测试，浸泡长时间(7个月)后，防水涂料表面无起泡、失光、变色、脱落等损坏现象，体现了较好的防水稳定性；按照GB/T9286-98，测试附着力达到2级；采用接触角测量仪测其CA(水接触角)达到125°。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，其特征在于，按重量份数计算，其制备原料包括：
水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液10～65份；
自交联型固化剂5～15份；
消泡剂4～8份；
增稠剂1～8份；
流平剂0.2～7份；
填料6～20份；
去离子水15～30份。
2.如权利要求1所述的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，其特征在于，所述的水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液的制备方法包括：将15～35份低聚物多元醇在120℃～130℃下脱水80～100min，温度调至60～80℃，加入20～50份的二异氰酸酯，反应20～30min；然后加入1～10份亲水性扩链剂，反应60～80min；加入7～20份丙烯酸类单体，反应15～30min，之后在45～60℃恒温保持10～20min，降温至30～45℃，加入1～3份中和剂，反应30～40min，降至室温，加入15～30份去离子水，以转速800～1200rpm搅拌30～40min，得到水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液。
3.如权利要求2所述的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，其特征在于，所述的二异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二苯基甲烷二异氰酸酯的一种或多种。
4.如权利要求2所述的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，其特征在于，所述的低聚物多元醇为聚氧化丙烯二醇、聚氧化乙烯二醇、聚己二酸己二醇和蓖麻油中的一种或多种。
5.如权利要求2所述的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，其特征在于，所述的亲水扩链剂为2,2-二羟甲基丙酸、2,2-二羟甲基丁酸中的一种或多种。
6.如权利要求2所述的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，其特征在于，所述的中和剂为三乙胺、氨水、氢氧化钠、盐酸和环氧氯丙烷中的一种或多种。
7.如权利要求2所述的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料，其特征在于，所述的丙烯酸类单体为甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯和丙烯酸羟丙酯中的一种或多种。
8.权利要求1-7中任一项所述的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料的制备方法，其特征在于，包括：按照物料比称取10～65份水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液、5～15份自交联型固化剂、4～8份消泡剂、1～8份增稠剂、0.2～3份流平剂、10～20份填料和15～30份去离子水，将消泡剂、流平剂与去离子水混合，加热至30℃～40℃，加入填料，在400～700rpm搅拌分散15～40min，加入水性丙烯酸酯改性聚氨酯乳液，常温搅拌30～70min，再加入自交联型固化剂，搅拌混合，最后加入增稠剂，得到丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料。
9.如权利要求8所述的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料的制备方法，其特征在于，所述的自交联型固化剂为乙二胺、二乙撑三胺、三乙撑四胺、苯二甲胺、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜和氰乙基化二乙撑三胺中的一种或多种。
10.如权利要求8所述的丙烯酸酯改性聚氨酯环保型防水涂料的制备方法，其特征在于，所述的消泡剂为乳化硅油、脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述的增稠剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、卡波树脂、聚丙烯酸钠和聚丙烯酸酯共聚乳液中的一种或多种。
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