CN111171680A - 一种用于潮湿基层的聚氨酯防水涂料配套用的环氧树脂基层处理剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于潮湿基层的聚氨酯防水涂料配套用的环氧树脂基层处理剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于潮湿基层的聚氨酯防水涂料配套用的环氧树脂基层处理剂及其制备方法，该环氧树脂基层处理剂包括：A组分和B组分；所述A组分包括：环氧树脂，活性稀释剂和任选的增塑剂；所述B组分包括：固化剂以及任选的促进剂和偶联剂；以A组分的总重量与B组分的总重量之和计，所述环氧树脂为35‑70wt％，活性稀释剂为2‑25wt％，增塑剂为0‑10wt％，固化剂为15‑50wt％，促进剂为0‑5wt％和偶联剂为0‑5wt％。其中，所述固化剂为改性脂环胺类固化剂。本发明的环氧树脂基层处理剂长期泡水后粘接和剥离强度保持率很高，显示出优良的与潮湿混凝土和聚氨酯防水涂料的粘接性能。

Description

一种用于潮湿基层的聚氨酯防水涂料配套用的环氧树脂基层 处理剂及其制备方法
技术领域
本发明属于环氧树脂基层处理剂技术领域，更具体地，涉及一种用于潮湿基层的聚氨酯防水涂料配套用的环氧树脂基层处理剂及其制备方法。
背景技术
聚氨酯防水涂料是一种新型高分子防水材料，具有强度高、抗撕裂、韧性好、耐磨和耐化学介质等一系列优点。其与常见建筑材料的粘接力仅次于环氧树脂，高于其他高分子材料。然而，在实际应用过程中，聚氨酯防水涂料对于涂覆的混凝土基层要求较高。在潮湿基层，或者混凝土含水率较高时，聚氨酯防水涂料往往出现起泡严重，与基层粘接不牢等问题。这是因为(1)现有聚氨酯大多为有机溶剂型产品，在潮湿混凝土表面润湿效果差，自然粘接效果不好；(2)混凝土中大量水分与异氰酸酯反应，破坏了双组分聚氨酯中的羟基/异氰酸酯比例；而潜固化单组分聚氨酯中的异氰酸酯快速与潜固化剂水解后的活泼氢反应，减少了异氰酸酯与基层表面活泼氢的反应，降低了粘接强度。前期实验研究发现，使用湿固化单组分聚氨酯防水涂料(无潜固化剂)在干燥混凝土表面固化成膜，即使干燥条件下粘接强度高于2MPa，浸水后2-3天粘接强度即下降到0.5MPa以下，甚至完全脱粘。这主要是因为市面上现有单组分聚氨酯防水涂料为了降低成本、降低异氰酸酯的危害和减少固化起泡的几率，在配方设计时刻意减少了异氰酸酯含量(通常为0.5％-2％wt)。涂料与基层在干燥条件下形成的氨酯键(化学粘接)和极性吸附(物理粘接)容易被水解或者混凝土-水的界面取代，造成粘接不良。
因此，为充分发挥聚氨酯防水涂料的性能优势，在长期潮湿或者背水面施工时，需要一种配套的潮湿基层处理剂。其特点必须包括：(1)能在潮湿基层施工，成膜迅速；(2)与潮湿混凝土粘接力高；(3)与单/双组分聚氨酯防水涂料粘接牢固；(4)在长期泡水条件下粘接强度保持率高。传统的混凝土基层处理剂以环氧树脂为主，因为环氧树脂与混凝土和大部分树脂材料粘接力强。环氧树脂基层处理剂的主要成分除了环氧树脂和固化剂，还有活性稀释剂和有机溶剂。在干燥混凝土表面能够顺利渗透铺展形成较强粘接力。但是在潮湿条件下，普通环氧树脂基层处理剂无法形成牢靠粘接。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种能够在潮湿混凝土基层牢固粘接并且快速固化，同时能够与多种单/双组分聚氨酯防水涂料牢固粘接的环氧树脂基层处理剂，本发明的环氧树脂基层处理剂为双组分、低 VOC，且长期泡水后聚氨酯-环氧-混凝土体系粘接强度保持率高。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种用于潮湿基层的聚氨酯防水涂料配套用的环氧树脂基层处理剂，该环氧树脂基层处理剂包括：A 组分和B组分；
所述A组分包括：环氧树脂，活性稀释剂和任选的增塑剂；
所述B组分包括：固化剂以及任选的促进剂和偶联剂；
以A组分的总重量与B组分的总重量之和计，所述环氧树脂为 35-70wt％，活性稀释剂为2-25wt％，增塑剂为0-10wt％，固化剂为15-50wt％，促进剂为0-5wt％和偶联剂为0-5wt％。
其中，所述固化剂为改性脂环胺类固化剂。
本发明的另一方面提供上述环氧树脂基层处理剂的制备方法，该制备方法包括：
A组分的制备：将环氧树脂、活性稀释剂和任选的增塑剂混合均匀，得到所述A组分；
B组分的制备：将固化剂以及任选的促进剂和偶联剂混合均匀，得到所述B组分。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明公开了一种用于潮湿混凝土基层的与聚氨酯防水涂料配套使用的环氧处理剂。其主要特点为双组分、无有机溶剂添加，且与潮湿混凝土和单/双组分聚氨酯防水涂料粘接良好。在长期潮湿混凝土基层上，聚氨酯防水涂料与本发明公开的环氧树脂基层处理剂一起使用，粘接强度最高可以达到3MPa以上，剥离强度最高在6N/mm以上。长期泡水后粘接和剥离强度保持率很高，显示出优良的与潮湿混凝土和聚氨酯防水涂料的粘接性能。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的测试样品的示意图。
图2示出了根据本发明的实施例1的潮湿面粘接强度测试的破坏界面图片。
图3示出了根据本发明的对比例1的潮湿面粘接强度测试的破坏界面图片。
图4示出了根据本发明的对比例2的潮湿面粘接强度测试的破坏界面图片。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的一方面提供一种用于潮湿基层的聚氨酯防水涂料配套用的环氧树脂基层处理剂，该环氧树脂基层处理剂包括：A组分和B组分；
所述A组分包括：环氧树脂，活性稀释剂和任选的增塑剂；
所述B组分包括：固化剂以及任选的促进剂和偶联剂；
以A组分的总重量与B组分的总重量之和计，所述环氧树脂为 35-70wt％，活性稀释剂为2-25wt％，增塑剂为0-10wt％，固化剂为15-50wt％，促进剂为0-5wt％和偶联剂为0-5wt％。
其中，所述固化剂为改性脂环胺类固化剂。
本发明中，以A组分的总重量与B组分的总重量之和计，所述固化剂优选为20-40wt％，促进剂优选为1-3wt％和偶联剂优选为1-3wt％。
本发明的发明人研究发现：现有的普通环氧树脂基层处理剂在潮湿基面粘接不牢靠的原因如下：(1)基层处理剂中的各个组分与水的亲和度不一致。一般来说普通环氧树脂憎水性强，而配方中的固化剂一般亲水性更强。在潮湿面施工时固化剂与环氧树脂的配比有可能被破坏导致固化程度降低，影响粘接强度。(2)若基层处理剂配方中的各组分均为憎水，虽然能固化完全但是由于不能在潮湿面铺展，因此粘接强度也低。(3)水性环氧体系效果与情况(2)相似，虽能固化但水性体系本身耐水性稍差，综合性能不如油性体系。因此，开发一种能够在潮湿混凝土基层表面完全固化，而且与混凝土和聚氨酯防水涂料均牢固粘接的环氧树脂基层处理剂，就必须调节配方体系(主要为环氧树脂和固化剂)的亲水-亲油平衡，从而使处理剂在潮湿基层铺展时，混凝土-处理剂之间的亲和力高于混凝土-水之间的作用，达到微观上的“排水”作用，提高粘接强度。
本发明通过对配方体系中原材料的选择和搭配，特别是环氧树脂和固化剂，使处理剂达到一种微妙且合适的亲水-亲油平衡。当处理剂在潮湿混凝土基层铺展时，混凝土-处理剂之间的亲和力高于混凝土-水之间的作用，达到微观上的“排水”作用，在宏观上提高粘接强度。
本发明中，利用本发明的环氧树脂基层处理剂应用配胶时，A组分和B 组分的重量比优选为2：3至3：1。
根据本发明，优选地，所述环氧树脂为双酚A类环氧树脂，所述环氧树脂在25℃下的粘度为1000-3000mPa·s。
本发明的环氧树脂为100％固含低粘度产品。
根据本发明，优选地，所述双酚A类环氧树脂为J128LV。所述J128LV 为上海君江材料科技有限公司生产的产品。
根据本发明，优选地，所述改性脂环胺类固化剂为Ancamine 2636和/ 或Ancamine2883。
本发明中，所述Ancamine 2636和Ancamine 2883均为Evonik公司生产的产品。
根据本发明，优选地，所述活性稀释剂包括C8-C10烷基缩水甘油醚、 C12-14烷基缩水甘油醚、腰果酚缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚和新戊二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二异壬酯、氯化石蜡和NOVARESLS500中的至少一种。
本发明中，所述NOVARES LS500为一种芳香族特殊液体树脂，为 Rutgers公司生产的产品。
根据本发明，优选地，所述促进剂包括2，4，6-三(二甲胺基甲基) 苯酚(DMP-30)、苯甲醇、水杨酸和D0590中的至少一种。
本发明中，所述D0590为上海君江材料科技有限公司生产的产品。
根据本发明，优选地，所述偶联剂包括γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)和/或γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)。
本发明的另一方面提供上述环氧树脂基层处理剂的制备方法，该制备方法包括：
A组分的制备：将环氧树脂、活性稀释剂和任选的增塑剂混合均匀，得到所述A组分；
B组分的制备：将固化剂以及任选的促进剂和偶联剂混合均匀，得到所述B组分。
根据本发明，优选地，所述混合的温度为25-40℃。
以下通过实施例进一步说明本发明：
以下实施例和对比例的环氧树脂基层处理剂的具体制备方法为：将A 组分包含的各组分在35℃下混合均匀，得到所述A组分；将B组分包含的各组分在35℃下混合均匀，得到所述B组分。
以下各实施例和对比例中所示出的潮湿面粘接强度按照GB/T 16777标准中所示的方法进行的测试，与基层剥离强度按照GB/T 2790标准中所示的方法进行的测试。
如图1所示，具体的测试样品制备方法为：将混凝土块均半浸入水中，露出水面的混凝土块的施工面距水面的高度约为8mm，在施工面上先刷涂以下实施例或对比例制备的环氧树脂基层处理剂，待环氧树脂基层处理剂干燥后，再在其上刷涂聚氨酯防水涂料，环氧树脂基层处理剂和聚氨酯防水涂料的养护均是在此半浸入水中的条件下完成，粘接强度和剥离强度的测试均在此半浸入水中的条件下养护7天后(其中，养护的环境温度为 23±2℃，相对湿度为50±10％。)，从水中取出马上进行。其中，所述聚氨酯防水涂料为北京东方雨虹公司生产的双组份高强聚氨酯防水涂料SPU-361 或单组分聚氨酯防水涂料SPU-301。
以下各实施例和对比例中，混合界面破坏表示破坏界面上同时包括有混凝土基层、环氧树脂和聚氨酯，而破坏界面上存在极少的聚氨酯-环氧和环氧-混凝土界面破坏。测试结果中，混合界面破坏表示聚氨酯层和潮湿基面两个界面粘接效果非常好；聚氨酯-环氧破坏和环氧-混凝土界面破坏表示界面间的粘接效果不好。
以下各实施例和对比例所用的环氧树脂的粘度为 1000-3000mpa·s(25℃)，J128LV购自上海君江材料科技有限公司；固化剂 Ancamine 2636和Ancamine 2883均购自Evonik公司；聚乙二醇二缩水甘油醚购自安徽新远化工有限公司，牌号为XY-205；NOVARESLS-500购自 Rutgers公司；C12-C14烷基缩水甘油醚购自安徽新远化工有限公司，牌号为XY-748A；固化剂NX-5454和NX-5198均购自cardolite公司；固化剂 D3140购自上海君江材料科技有限公司；DMP-30为2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚；KH560为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
实施例1
本实施例提供一种环氧树脂基层处理剂，具体组分如表1：
表1
Figure BDA0002349354460000071
实施例1制备的环氧树脂基层处理剂，配胶时：A：B的质量比为1:1；实施例1的环氧树脂基层处理剂在25摄氏度下干燥时间为16小时(即在潮湿混凝土上涂覆环氧处理剂后16小时可以涂覆聚氨酯防水涂料)。按照前述方法制备测试样品，制备测试样品时，所用的聚氨酯防水涂料为北京东方雨虹防水技术股份有限公司生产的单组分聚氨酯防水涂料SPU-301。
实施例1的测试样品：潮湿面粘接强度为2.9MPa，剥离强度为3.7 N/mm。潮湿面粘接强度测试的破坏形式为混合界面破坏，破坏图片如图2 所示。
实施例2
本实施例提供一种环氧树脂基层处理剂，具体组分如表2：
表2
Figure BDA0002349354460000081
实施例2制备的环氧树脂基层处理剂，配胶时：A：B的质量比为1:1；实施例2的环氧树脂基层处理剂在25摄氏度下干燥时间为3小时。按照前述方法制备测试样品，制备测试样品时，所用的聚氨酯防水涂料为北京东方雨虹防水技术股份有限公司生产的双组份高强聚氨酯防水涂料SPU-361。
实施例2的测试样品：潮湿面粘接强度为3.4MPa，剥离强度为6.6 N/mm。潮湿面粘接强度测试的破坏形式为混合界面破坏。
实施例3
本实施例提供一种环氧树脂基层处理剂，具体组分如表3：
表3
Figure BDA0002349354460000082
实施例3制备的环氧树脂基层处理剂，配胶时：A：B的质量比为1:1；实施例3的环氧树脂基层处理剂在25摄氏度下干燥时间为8小时。按照前述方法制备测试样品，制备测试样品时，所用的聚氨酯防水涂料为北京东方雨虹防水技术股份有限公司生产的双组份高强聚氨酯防水涂料SPU-361。
实施例3的测试样品：潮湿面粘接强度为2.4MPa,剥离强度为3.9 N/mm。潮湿面粘接强度测试的破坏形式为混合界面破坏。
实施例4
本实施例提供一种环氧树脂基层处理剂，具体组分如表4：
表4
Figure BDA0002349354460000091
实施例4制备的环氧树脂基层处理剂，配胶时：A：B的质量比为1:1；实施例4的环氧树脂基层处理剂在25摄氏度下干燥时间为11小时。按照前述方法制备测试样品，制备测试样品时，所用的聚氨酯防水涂料为北京东方雨虹防水技术股份有限公司生产的双组份高强聚氨酯防水涂料 SPU-361。
实施例4的测试样品：潮湿面粘接强度为2.0MPa,剥离强度为2.7 N/mm。潮湿面粘接强度测试的破坏形式为混合界面破坏。
实施例5
本实施例提供一种环氧树脂基层处理剂，具体组分如表5：
表5
Figure BDA0002349354460000092
Figure BDA0002349354460000101
实施例5制备的环氧树脂基层处理剂，配胶时：A：B的质量比为1:1；实施例5的环氧树脂基层处理剂在25摄氏度下干燥时间为6小时。按照前述方法制备测试样品，制备测试样品时，所用的聚氨酯防水涂料为北京东方雨虹防水技术股份有限公司生产的双组份高强聚氨酯防水涂料SPU-361。
实施例5的测试样品：潮湿面粘接强度为2.2MPa，剥离强度为2.3 N/mm。潮湿面粘接强度测试的破坏形式为混合界面破坏。
对比例1
本对比例提供一种环氧树脂基层处理剂，具体组分如表6：
表6
Figure BDA0002349354460000102
对比例1制备的环氧树脂基层处理剂，配胶时：A：B的质量比为1:1；对比例1的环氧树脂基层处理剂在25摄氏度下干燥时间为4小时。按照前述方法制备测试样品，制备测试样品时，所用的聚氨酯防水涂料为北京东方雨虹防水技术股份有限公司生产的双组份高强聚氨酯防水涂料SPU-361。
对比例1的测试样品：潮湿面粘接强度为0.5MPa,与基层剥离强度为 0.2N/mm，潮湿面粘接强度测试的破坏形式为环氧树脂与混凝土界面破坏，即环氧基层处理剂在潮湿混凝土界面粘接不牢。破坏图片如图3所示。
对比例2
本对比例提供一种环氧树脂基层处理剂，具体组分如表7：
表7
Figure BDA0002349354460000111
对比例2制备的环氧树脂基层处理剂，配胶时：A：B的质量比为1:1；对比例2的环氧树脂基层处理剂在25摄氏度下干燥时间为6小时。按照前述方法制备测试样品，制备测试样品时，所用的聚氨酯防水涂料为北京东方雨虹防水技术股份有限公司生产的双组份高强聚氨酯防水涂料SPU-361。
对比例2的测试样品：潮湿面粘接强度为1.0MPa,与基层剥离强度为 1.2N/mm，潮湿面粘接强度测试的破坏形式为环氧树脂与聚氨酯界面破坏，即环氧基层处理剂与聚氨酯防水涂料之间粘接不牢。破坏图片如图4所示。
对比例3
本对比例提供一种环氧树脂基层处理剂，具体组分如表8：
表8
Figure BDA0002349354460000112
对比例3制备的环氧树脂基层处理剂，配胶时：A：B的质量比为1:1；对比例3的环氧树脂基层处理剂在25摄氏度下干燥时间为20小时。按照前述方法制备测试样品，制备测试样品时，所用的聚氨酯防水涂料为北京东方雨虹防水技术股份有限公司生产的单组分聚氨酯防水涂料SPU-301。
对比例3的测试样品：潮湿面粘接强度为0.7MPa,与基层剥离强度为 0.2N/mm，潮湿面粘接强度测试的破坏形式为环氧树脂与混凝土界面破坏。
将实施例1-5的测试样品在泡入水中一段时间后继续测量粘接和剥离强度，结果如下表9所示：
表9
Figure BDA0002349354460000121
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种用于潮湿基层的聚氨酯防水涂料配套用的环氧树脂基层处理剂，其特征在于，该环氧树脂基层处理剂包括：A组分和B组分；
所述A组分包括：环氧树脂，活性稀释剂和任选的增塑剂；
所述B组分包括：固化剂以及任选的促进剂和偶联剂；
以A组分的总重量与B组分的总重量之和计，所述环氧树脂为35-70wt％，活性稀释剂为2-25wt％，增塑剂为0-10wt％，固化剂为15-50wt％，促进剂为0-5wt％和偶联剂为0-5wt％。
其中，所述固化剂为改性脂环胺类固化剂。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂基层处理剂，其中，所述环氧树脂为双酚A类环氧树脂，所述环氧树脂在25℃下的粘度为1000-3000mPa·s。
3.根据权利要求2所述的环氧树脂基层处理剂，其中，所述双酚A类环氧树脂为J128LV。
4.根据权利要求1所述的环氧树脂基层处理剂，其中，所述改性脂环胺类固化剂为Ancamine 2636和/或Ancamine 2883。
5.根据权利要求1所述的环氧树脂基层处理剂，其中，所述活性稀释剂包括C8-C10烷基缩水甘油醚、C12-14烷基缩水甘油醚、腰果酚缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、1，4-丁二醇二缩水甘油醚和新戊二醇二缩水甘油醚中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的环氧树脂基层处理剂，其中，所述增塑剂包括邻苯二甲酸二异壬酯、氯化石蜡和NOVARES LS500中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的环氧树脂基层处理剂，其中，所述促进剂包括2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚、苯甲醇、水杨酸和D0590中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的环氧树脂基层处理剂，其中，所述偶联剂包括γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷和/或γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
9.权利要求1-8中任意一项所述的环氧树脂基层处理剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
A组分的制备：将环氧树脂、活性稀释剂和任选的增塑剂混合均匀，得到所述A组分；
B组分的制备：将固化剂以及任选的促进剂和偶联剂混合均匀，得到所述B组分。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其中，所述混合的温度为25-40℃。
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