CN112724771A - 一种快干耐水外露型防水涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明属于防水涂料技术领域，特别涉及一种快干耐水外露型防水涂料，包括以下重量份的原料制备得到：聚醚多元醇1‑5份，聚乙二醇3‑18份，含氟单体3‑8份，聚醚醚酮低聚物1‑10份，多异氰酸酯10‑30份，催化剂0.01‑0.1份，丙酮0.01‑0.05份，胺类扩链剂0.5‑3份；本发明提供的防水涂料中，通过对多异氰酸酯固化剂的改性处理，在PUD分子链上引入了大量的刚性结构，聚醚醚酮的苯环结构可显著的加快最终制备得到的防水涂料的涂膜干燥速度，缩短防水涂层的表干时间和实干时间，提高涂膜的硬度增长速度，并最终提高涂膜的强度；此外，通过对多异氰酸酯固化剂的改性处理，在分子链上引入了多种支化结构，充分的发挥聚醚醚酮的耐热性能，使得制备得到的防水涂层具有较高的热稳定性。

Description

一种快干耐水外露型防水涂料
技术领域
本发明属于防水涂料技术领域，特别涉及一种快干耐水外露型防水涂料。
背景技术
聚氨酯防水涂料为高分子聚合类弹性防水涂料，固化后可在基层表面形成一层致密、坚固、柔韧的防水涂层。因其性能优异，施工简便且防水效果显著，使用寿命长，已被各类防水防渗工程广泛应用。目前的聚氨酯类防水涂料主要以芳香族产品为主，为了达到防水涂料耐候性的要求，需要在芳香族涂料表面再加涂一层脂肪族防老化面漆。而采用脂肪族异氰酸酯制备得到的聚氨酯防水涂料可显著提升其耐候性能，直接作为外露型涂料，无需加涂防老化面漆，施工工艺简便，可显著提升施工效率。
目前市场上常见的脂肪族异氰酸酯产品主要有六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、环己烷二亚甲基二异氰酸酯(HXDI)等。从目前公布的国内外专利来看，多数脂肪族外露型聚氨酯防水涂料以HMDI或IPDI为合成原料，分为双组份和单组份两种类型，其中单组份防水涂料施工更加简便，具有更广阔的应用前景，然而HMDI和IPDI虽然具有优异的耐候性和良好的机械性能，但是反应速度较慢，制备的单组份防水涂料固化速度较慢。
如公开号为CN105567072A的中国专利公开了一种单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法，其公开的单组份聚氨酯防水涂料的制备原料配方中的含羟基反应型疏水剂具有疏水性以及与原料配方中的其它组分有更好的相容性，从而提高了含羟基反应型疏水剂与脂肪族异氰酸酯生成的预聚体与单组份聚氨酯防水涂料中的其它组分的相容性，避免了疏水剂的析出，由于预聚体具有疏水性，进而使得单组份聚氨酯防水涂料具有了疏水性，以及含羟基的反应型疏水剂是通过化学反应结合到聚氨酯的分子结构中，永远不会析出，提高了单组份聚氨酯防水涂料的疏水性以及疏水稳定性，疏水效果持久。
又如公开号为CN106634547A的中国专利公开了一种单组份外露型丙烯酸改性聚氨酯防水涂料及制备方法，其中具体公开了所述改性聚氨酯防水涂料由以下重量份数的原料制成，异氰酸酯5～20重量份，端羟基聚醚20～40重量份，丙烯酸酯2～10重量份，潜固化剂0.2～5份，增塑剂5～15重量份，溶剂5～20重量份，颜填料10～40份，催化剂0.2～1重量份，链转移剂0.1～1重量份，引发剂0.2～1重量份，高性能助剂0.1～1重量份。在该专利文献中，其声称所述的单组份外露型丙烯酸改性聚氨酯防水涂料具有强度大，涂膜致密，施工可靠，并具有优良耐候性的聚氨酯防水涂料，实现了单组份聚氨酯防水涂料既具有良好的防水性能，又具有优异的耐候性能、高亮度，适用于外露型基面的施工。
又如公开号为CN106381047A的中国专利公开了一种单组份外露型聚氨酯防水涂料及其制备方法，其中具体公开了在反应容器内加入聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇、增塑剂、颜填料，分散均匀，搅拌升温，真空脱水；降温后加入二异氰酸酯，搅拌升温反应；加入扩链剂反应；加入二异氰酸酯三聚体继续反应；降温后加入溶剂，搅拌；降温后加入催化剂、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、抗氧剂、消泡剂，搅拌均匀后，在真空下脱泡出料，制得成品。并进一步指出该防水涂料的优点是：强度高，延伸率强，耐候耐磨，抗划伤性好，制造工序简单，施工方便。
上述现有技术中均是以脂肪族异氰酸酯单体为原料的耐候外露型聚氨酯防水涂料，但均以HDI、IPDI或HMDI为原料，反应速度慢，固化速度也一般。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种快干耐水外露型防水涂料，加快涂膜在基层表面的干燥速度，同时确保形成的防水涂层具有优异的强度，耐水耐候性，适合于外露型基面的使用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种快干耐水外露型防水涂料，包括以下重量份的原料制备得到：聚醚多元醇1-5份，聚乙二醇3-18份，含氟单体3-8份，聚醚醚酮低聚物1-10份，多异氰酸酯10-30份，催化剂0.01-0.1份，丙酮0.01-0.05份，胺类扩链剂0.5-3份。
在进一步的技术方案中，所述的防水涂料由以下方法步骤制备得到：
(1)将聚醚多元醇脱水处理至含水率低于0.05wt％，然后在干燥氮气的保护下将其加入到装有温度计、搅拌和回流装置的四口烧瓶中，再依次加入聚乙二醇、含氟单体和聚醚醚酮低聚物，加热升温至60-80℃，真空脱水2h，再降温至40-45℃，向反应体系中滴加多异氰酸酯，搅拌反应使反应体系中-NCO基团的重量百分含量低于0.5％，然后滴加催化剂，升温至60℃继续反应2h，滴加丙酮稀释，再反应30min后即可；
(2)将步骤(1)的反应产物出料至乳化桶中，加水乳化，然后加入胺类扩链剂进行扩链30min，再脱除丙酮，即得到所述的防水涂料。
在进一步的技术方案中，所述的含氟单体选自全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟癸基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟癸基乙基甲基丙烯酸酯中的至少一种。
在进一步的技术方案中，所述的多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯，
优选所述的多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的混合物；
更优选所述异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的摩尔比为1：(0.3-3)。
在进一步的技术方案中，所述聚乙二醇的分子量为1000-4000。
在进一步的技术方案中，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
在进一步的技术方案中，所述的胺类扩链剂为二元胺和/或多元胺，优选为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺环己基二胺和异佛尔酮二胺中的一种。
在进一步的技术方案中，步骤(1)中，所述聚醚多元醇的脱水处理条件具体包括，温度为110℃，真空度为0.05MPa。
在进一步的技术方案中，步骤(2)中，加水乳化的条件具体包括，在转速为5000-8000转/分钟的条件下高速搅拌30min。
在进一步的技术方案中，步骤(2)中，脱出丙酮的条件具体包括，真空度为0.01-0.1MPa，减压蒸馏1-3h。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明提供的防水涂料中，通过对多异氰酸酯固化剂的改性处理，在PUD分子链上引入了大量的刚性结构，例如聚醚醚酮的苯环结构，可显著的加快最终制备得到的防水涂料的涂膜干燥速度，缩短防水涂层的表干时间和实干时间，提高涂膜的硬度增长速度，并最终提高涂膜的强度；此外，通过对多异氰酸酯固化剂的改性处理，在分子链上引入了多种支化结构，充分的发挥聚醚醚酮的耐热性能，使得制备得到的防水涂层具有较高的热稳定性；
本发明提供的防水涂料，通过在异氰酸酯中引入了含氟官能团链段，由于氟原子的电负性较大，且C-F键的键能大，可使水的表面张力明显降低，基于此制备得到的含氟聚氨酯防水涂料具有较好的疏水性能；此外，本发明提供的防水涂料中引入了聚醚醚酮，其分子链是由苯环和相连的酮基、醚基所构成的一种聚合物，苯环的存在保证了形成的防水涂层具备一定的刚性，而醚键的存在使其具有较好的韧性，因此，确保了制备得到的防水涂层韧性与刚性的兼备。
本发明提供的防水涂料，相比于同样条件下的聚氨酯乳液具有更为优越的耐水性，耐擦洗性，耐化学溶剂性，耐候性，具有广泛的应用前景。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明中所有的原料，对其来源没有特别限定，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。本发明中所有的原料，对其纯度没有特别限定，本发明优选采用分析纯或复合材料领域使用的常规纯度。
本发明提供了一种快干耐水外露型防水涂料，包括以下重量份的原料制备得到：聚醚多元醇1-5份，聚乙二醇3-18份，含氟单体3-8份，聚醚醚酮低聚物1-10份，多异氰酸酯10-30份，催化剂0.01-0.1份，丙酮0.01-0.05份，胺类扩链剂0.5-3份。
本发明中，所述的防水涂料由以下方法步骤制备得到：
(1)将聚醚多元醇脱水处理至含水率低于0.05wt％，然后在干燥氮气的保护下将其加入到装有温度计、搅拌和回流装置的四口烧瓶中，再依次加入聚乙二醇、含氟单体和聚醚醚酮低聚物，加热升温至60-80℃，真空脱水2h，再降温至40-45℃，向反应体系中滴加多异氰酸酯，搅拌反应使反应体系中-NCO基团的重量百分含量低于0.5％，然后滴加催化剂，升温至60℃继续反应2h，滴加丙酮稀释，再反应30min后即可；
(2)将步骤(1)的反应产物出料至乳化桶中，加水乳化，然后加入胺类扩链剂进行扩链30min，再脱除丙酮，即得到所述的防水涂料。
根据本发明，所述的含氟单体选自全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟癸基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟癸基乙基甲基丙烯酸酯中的至少一种。
根据本发明，本发明中所述的多异氰酸酯可以为本领域的常规选择，具体如甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯中的一种或两种以上。针对本发明提供的防水涂料，所述的多异氰酸酯优选为异佛尔酮二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯，且进一步的，通常将异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯混合使用，如此在制备过程中的操作黏度较低，并且制备得到的聚氨酯使用时所需的活化温度较低，易于使用，因此，根据本发明一种优选的实施方式，所述的多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的混合物；更优选的，所述异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的摩尔比为1：(0.3-3)。
根据本发明，所述聚乙二醇的分子量为1000-4000。
根据本发明提供的方法，催化剂的使用可以明显的减少反应时间，提高反应的效率，本发明中，所述的催化剂具体可举出如有机锡催化剂，有机铋催化剂，有机锌催化剂，胺催化剂中的一种或多种，更为优选的，本发明中，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
根据本发明，所述的胺类扩链剂可以为本领域常见的各种胺类扩链剂，根据本发明的一种优选的实施方式，所述的胺类扩链剂为二元胺和/或多元胺，进一步的，优选为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺环己基二胺和异佛尔酮二胺中的一种。
根据本发明，步骤(1)中，所述聚醚多元醇的脱水处理条件具体包括，温度为110℃，真空度为0.05MPa。
根据本发明，步骤(2)中，加水乳化的条件具体包括，在转速为5000-8000转/分钟的条件下高速搅拌30min。
根据本发明，步骤(2)中，脱除丙酮的条件具体包括，真空度为0.01-0.1MPa，减压蒸馏1-3h。
根据本发明，本发明中，所述的聚醚醚酮低聚物可采用本领域公知的方法制备得到，具体制备方法如，在通入氮气作为保护气的条件下，向反应釜内加入20份对苯二酚，16份4,4′-二氟二苯甲酮，10份碳酸钾、80份环丁砜、16份甲苯，搅拌并加热至140℃，在反应过程中通过分水装置不断除去反应中产生的水和盐，保温反应2小时，然后将反应体系升温至180℃保温聚合3小时，即得所述的聚醚醚酮低聚物，备用。
以下通过具体的实施例对本发明提供的防水涂料做出进一步的说明。
实施例1
一种防水涂料，包括以下重量份的原料制备得到：聚醚多元醇(购自陶氏化学，产品牌号为SPECFLEXTM NC 138，分子量为5803，羟值为29mg KOH/g，官能度为3)3份，聚乙二醇(分子量为3000，购自江苏省海安石油化工厂，规格PEG-3000)12份，全氟己基乙基丙烯酸酯(CAS号17527-29-6，购自武汉丰泰威远科技有限公司，纯度98.0％)5份，聚醚醚酮低聚物6份，多异氰酸酯22份，催化剂二月桂酸二丁基锡(购自南通濠泰化工产品有限公司，锡含量：18.50±0.50％)0.05份，丙酮(市售工业品)0.03份，乙二胺(市售工业品)1.6份；
所述的多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯(市售工业品)和六亚甲基二异氰酸酯(市售工业品)的混合物，且异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的摩尔比为1：2；
上述防水涂料由以下方法步骤制备得到：
(1)将聚醚多元醇在温度为110℃，真空度为0.05MPa的条件下脱水处理至含水率低于0.05wt％，然后在干燥氮气的保护下将其加入到装有温度计、搅拌和回流装置的四口烧瓶中，再依次加入聚乙二醇、全氟己基乙基丙烯酸酯和聚醚醚酮低聚物，加热升温至70℃，真空脱水2h，再降温至45℃，向反应体系中滴加多异氰酸酯，搅拌反应使反应体系中-NCO基团的重量百分含量低于0.5％，然后滴加催化剂二月桂酸二丁基锡，升温至60℃继续反应2h，滴加丙酮稀释，再反应30min后即可；
(2)将步骤(1)的反应产物出料至乳化桶中，加水乳化，具体是在转速为6000转/分钟的条件下高速搅拌30min，然后加入乙二胺进行扩链30min，然后在真空度为0.05MPa的条件下减压蒸馏2h，充分脱除丙酮，即得到所述的防水涂料。
实施例2
本实施例与实施例1中的防水涂料基本相同，不同的是，所述的防水涂料包括以下重量份的原料制备得到：聚醚多元醇(购自陶氏化学，产品牌号为SPECFLEXTM NC 138，分子量为5803，羟值为29mg KOH/g，官能度为3)2份，聚乙二醇(分子量为3000，购自江苏省海安石油化工厂，规格PEG-3000)6份，全氟己基乙基丙烯酸酯(CAS号17527-29-6，购自武汉丰泰威远科技有限公司，纯度98.0％)5份，聚醚醚酮低聚物6份，多异氰酸酯18份，催化剂二月桂酸二丁基锡(购自南通濠泰化工产品有限公司，锡含量：18.50±0.50％)0.03份，丙酮(市售工业品)0.03份，乙二胺(市售工业品)2.2份；
其余不变，按照实施例1的方法制备得到所述的防水涂料。
实施例3
本实施例与实施例1中的防水涂料基本相同，不同的是，所述的防水涂料包括以下重量份的原料制备得到：聚醚多元醇(购自陶氏化学，产品牌号为SPECFLEXTM NC 138，分子量为5803，羟值为29mg KOH/g，官能度为3)4份，聚乙二醇(分子量为3000，购自江苏省海安石油化工厂，规格PEG-3000)18份，全氟己基乙基丙烯酸酯(CAS号17527-29-6，购自武汉丰泰威远科技有限公司，纯度98.0％)8份，聚醚醚酮低聚物10份，多异氰酸酯30份，催化剂二月桂酸二丁基锡(购自南通濠泰化工产品有限公司，锡含量：18.50±0.50％)0.1份，丙酮(市售工业品)0.04份，乙二胺(市售工业品)2.8份；
其余不变，按照实施例1的方法制备得到所述的防水涂料。
根据GB/T16777-2008《建筑防水涂料试验方法》的规定对上述实施例1-3中制备得到的防水涂料的性能进行测试，测试结果汇总于表1中。
表1：
Figure BDA0002862612320000081
其中，基于本发明实施例1-3的防水涂料制备得到测试的涂膜厚度为1.5mm，涂膜试样按照GB/T 528规定的哑铃I型，针对每个测试项目，每个实施例制备至少5个，测试后取均值。
对拉伸性能的测试，裁取符合GB/T 528要求的哑铃I型试件，并划好间距25mm的平行标线，用厚度计测量试件标线中间和两端三点的厚度，取其算数平均值作为试件厚度，调整拉伸试验机夹具间距为70mm，将试件夹在试验机上，保持试件长度方向的中线与试验机夹具中心在一条线上，按100mm/min的拉伸速度进行拉伸至断裂，记录试件断裂时的最大荷载(P)，断裂时标线间距离(L1)，精确到0.1mm，测试5个试件，需注意，若有试件断裂在标线外，因舍弃并用备用件补测。
结合上述测试数据可以看出，本发明提供的防水涂料显著的降低了涂膜的表干时间和实干时间，且最终的涂膜具有较高的强度。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种快干耐水外露型防水涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料制备得到：聚醚多元醇1-5份，聚乙二醇3-18份，含氟单体3-8份，聚醚醚酮低聚物1-10份，多异氰酸酯10-30份，催化剂0.01-0.1份，丙酮0.01-0.05份，胺类扩链剂0.5-3份。
2.根据权利要求1所述的快干耐水外露型防水涂料，其特征在于，所述的防水涂料由以下方法步骤制备得到：
(1)将聚醚多元醇脱水处理至含水率低于0.05wt％，然后在干燥氮气的保护下将其加入到装有温度计、搅拌和回流装置的四口烧瓶中，再依次加入聚乙二醇、含氟单体和聚醚醚酮低聚物，加热升温至60-80℃，真空脱水2h，再降温至40-45℃，向反应体系中滴加多异氰酸酯，搅拌反应使反应体系中-NCO基团的重量百分含量低于0.5％，然后滴加催化剂，升温至60℃继续反应2h，滴加丙酮稀释，再反应30min后即可；
(2)将步骤(1)的反应产物出料至乳化桶中，加水乳化，然后加入胺类扩链剂进行扩链30min，再脱除丙酮，即得到所述的防水涂料。
3.根据权利要求1所述的快干耐水外露型防水涂料，其特征在于，所述的含氟单体选自全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟癸基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟癸基乙基甲基丙烯酸酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的快干耐水外露型防水涂料，其特征在于，所述的多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和/或六亚甲基二异氰酸酯，
优选所述的多异氰酸酯为异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的混合物；
更优选所述异佛尔酮二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯的摩尔比为1：(0.3-3)。
5.根据权利要求1所述的快干耐水外露型防水涂料，其特征在于，所述聚乙二醇的分子量为1000-4000。
6.根据权利要求1所述的快干耐水外露型防水涂料，其特征在于，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
7.根据权利要求1所述的快干耐水外露型防水涂料，其特征在于，所述的胺类扩链剂为二元胺和/或多元胺，优选为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺环己基二胺异佛尔酮二胺中的一种。
8.根据权利要求2所述的快干耐水外露型防水涂料，其特征在于，步骤(1)中，所述聚醚多元醇的脱水处理条件具体包括，温度为110℃，真空度为0.05MPa。
9.根据权利要求2所述的快干耐水外露型防水涂料，其特征在于，步骤(2)中，加水乳化的条件具体包括，在转速为5000-8000转/分钟的条件下高速搅拌30min。
10.根据权利要求2所述的快干耐水外露型防水涂料，其特征在于，步骤(2)中，脱出丙酮的条件具体包括，真空度为0.01-0.1MPa，减压蒸馏1-3h。
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