CN112724785B - 一种高环保性的水性防水涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高环保性的水性防水涂料，涉及防水涂料技术领域，本发明制备了水性环氧树脂，并以该水性环氧树脂作为涂料的唯一树脂组分，再添加填料、水性分散剂、颜料、水性流平剂制得涂料，该涂料属于水性防水涂料，不仅能够以水作为稀释剂，保证涂料的加工环保性和使用环保性，还能够优化涂料的防水性能，满足各种建筑的高性能防水要求。

Description

一种高环保性的水性防水涂料
技术领域：
本发明涉及防水涂料技术领域，具体涉及一种高环保性的水性防水涂料。
背景技术：
目前，溶液型防水涂料的应用十分广泛，包括建筑的室内厨房、卫生间、阳台、屋面、地下室、外墙、屋顶花园、游泳池、蓄水池、饮水池、道路、桥梁、隧道、涵洞和地下空间还有高速铁路、高速公路、地铁、城市轨道、机场、引水渠、水库、坝体、水力发电站及水处理等等建筑上面。
溶液型防水涂料包括溶剂型防水涂料和水性防水涂料两种，溶剂型防水涂料由于包含有机溶剂，在涂料干燥过程中存在挥发或者分解的问题，不但会污染环境还危害人体健康，因此近年来人们更倾向于选用水性防水涂料。
从名称上可以看出，水性防水涂料一方面要求涂料组分亲水性好或者易溶于水，另一方面又要求涂料所形成涂层具有防水性，这就需要选用合适的制备原料和制备方法来制备水性防水涂料。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种高环保性的水性防水涂料，利用制备的水性环氧树脂来保证涂料以水作为稀释剂，提高涂料的环保性，同时使涂料形成的涂层具有优良的防水性，从而满足防水要求。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种高环保性的水性防水涂料，由以下重量份数的原料加水配制成固含量40-60％的涂料：
水性环氧树脂30-50份、填料10-30份、水性分散剂1-10份、颜料1-10份、水性流平剂1-10份。
所述水性环氧树脂的制备方法如下：
(1)将2,4,6-三氟苯基异氰酸酯溶于有机溶剂中，得到溶液I；
(2)将赖氨酸溶于有机溶剂中，得到溶液II；
(3)向溶液II中滴加溶液I，并在搅拌条件下进行室温反应，滴加完毕后继续反应，反应结束，减压蒸馏回收有机溶剂，蒸馏剩余物用热水洗涤，抽滤，取滤液，减压蒸馏除水，烘干，得到中间体；
(4)将双酚A型环氧树脂溶于有机溶剂中，得到溶液III；
(5)将制备的中间体溶于有机溶剂中，得到溶液IV；
(6)向溶液III中加入催化剂，再滴加溶液IV，并在搅拌条件下进行加热反应，滴加完毕后继续反应，反应结束，减压蒸馏回收有机溶剂，蒸馏剩余物用热水洗涤，抽滤，取滤液，减压蒸馏除水，烘干，得到水性环氧树脂。
所述有机溶剂为四氢呋喃、环己酮、二氧六环、二甲基甲酰胺中的至少一种，优选四氢呋喃和二甲基甲酰胺的混合溶剂。由于四氢呋喃的沸点低，在回收有机溶剂时可以形成共沸混合物，降低沸点，从而降低减压蒸馏能耗。
所述2,4,6-三氟苯基异氰酸酯、赖氨酸的摩尔比为1:1-1.05。通过控制原料配比和投料方式，使2,4,6-三氟苯基异氰酸酯只与赖氨酸分子结构中的6位氨基发生反应，保留2位氨基以便后续与环氧树脂进行反应。
所述双酚A型环氧树脂、中间体的质量比为40-60:25-35。通过控制原料配比和投料方式，在环氧树脂分子上高效引入相应的功能基团。
所述催化剂为辛酸亚锡。添加催化量的辛酸亚锡，在保证催化效果的条件下减少催化剂的投入成本。
所述热水温度为70-90℃。
所述填料为高岭土、滑石粉、碳酸钙、石英粉中的至少一种。填料的加入可以改善涂层的物理性能，同时还能减少高分子树脂的用量。
所述颜料为有机颜料或无机颜料。根据需求选择不同种类的颜料，赋予涂层丰富的外观色彩。
所述水性分散剂为BYK-034、BYK-085、BYK-182中的至少一种。分散剂的添加可以促进填料和颜料在水中的均匀分散，形成组分均一的涂料。
所述水性流平剂为BYK-350、BYK-359、BYK-381中的至少一种。流平剂的添加可以促使涂料在干燥成膜过程中形成光滑、平整、均匀的涂膜。
本发明所述水性环氧树脂的制备原理：
2,4,6-三氟苯基异氰酸酯分子结构中的异氰酸酯基与赖氨酸分子结构中的6位氨基发生反应，生成的中间体分子结构中含有三氟苯脲基、氨基和羧基；双酚A型环氧树脂分子结构中的环氧基与中间体分子结构中的氨基发生反应，在双酚A型环氧树脂分子结构上引入羟基、羧基、三氟苯脲基，极性基团羟基和羧基的引入可以改善环氧树脂的亲水性从而制得水性环氧树脂，三氟苯脲基的引入可以改善环氧树脂的防水性能，从而制得水性防水涂料。
虽然双酚A型环氧树脂与中间体可以在加热条件下发生反应，但由于空间位阻的存在，反应速度缓慢，因此通过添加催化剂来加快反应速度，缩短制备时间。
本发明的有益效果是：本发明制备了水性环氧树脂，并以该水性环氧树脂作为涂料的唯一树脂组分，再添加填料、水性分散剂、颜料、水性流平剂制得涂料，该涂料属于水性防水涂料，不仅能够以水作为稀释剂，保证涂料的加工环保性和使用环保性，还能够优化涂料的防水性能，满足各种建筑的高性能防水要求。
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，进一步阐述本发明。
实施例1
水性环氧树脂的制备：
(1)将17.3g 2,4,6-三氟苯基异氰酸酯溶于有机溶剂中，得到溶液I；
(2)将15.0g赖氨酸溶于有机溶剂中，得到溶液II；
(3)向溶液II中滴加溶液I，并在搅拌条件下进行室温22℃反应，滴加完毕后继续反应2.5h，反应结束，减压蒸馏回收有机溶剂，蒸馏剩余物用75℃热水洗涤，抽滤，取滤液，减压蒸馏除水，烘干，得到中间体；
(4)将46.8g双酚A型环氧树脂溶于有机溶剂中，得到溶液III；
(5)将31.9g制备的中间体溶于有机溶剂中，得到溶液IV；
(6)向溶液III中加入1g辛酸亚锡，再滴加溶液IV，并在搅拌条件下进行加热反应，滴加完毕后继续反应3h，反应结束，减压蒸馏回收有机溶剂，蒸馏剩余物用75℃热水洗涤，抽滤，取滤液，减压蒸馏除水，烘干，得到水性环氧树脂。
其中，有机溶剂为体积比1:1的四氢呋喃和二甲基甲酰胺的混合溶剂。
中间体的结构表征：1H NMR(DMSO-d6,400MHz),δ:12.36(s,1H),8.88(s,1H),8.76(s,2H),6.55(m,2H),6.01(s,1H),3.40(t,1H),3.07(t,2H),1.76(m,2H),1.53(m,2H),1.25(m,2H).ESI-MS:m/z＝320.11[M+1]+.
水性环氧树脂的结构表征：1240cm-1(C-F),3450cm-1(-OH),1730cm-1(C＝O).
水性防水涂料的制备：由38kg水性环氧树脂、15kg高岭土、4kg水性分散剂BYK-085、3kg颜料红184、1kg水性流平剂BYK-350加水配制成固含量50％的涂料。
实施例2
水性环氧树脂的制备：
(1)将17.3g 2,4,6-三氟苯基异氰酸酯溶于有机溶剂中，得到溶液I；
(2)将15.0g赖氨酸溶于有机溶剂中，得到溶液II；
(3)向溶液II中滴加溶液I，并在搅拌条件下进行室温22℃反应，滴加完毕后继续反应3h，反应结束，减压蒸馏回收有机溶剂，蒸馏剩余物用75℃热水洗涤，抽滤，取滤液，减压蒸馏除水，烘干，得到中间体；
(4)将46.8g双酚A型环氧树脂溶于有机溶剂中，得到溶液III；
(5)将31.9g制备的中间体溶于有机溶剂中，得到溶液IV；
(6)向溶液III中加入1g辛酸亚锡，再滴加溶液IV，并在搅拌条件下进行加热反应，滴加完毕后继续反应4h，反应结束，减压蒸馏回收有机溶剂，蒸馏剩余物用75℃热水洗涤，抽滤，取滤液，减压蒸馏除水，烘干，得到水性环氧树脂。
其中，有机溶剂为体积比2:1的四氢呋喃和二甲基甲酰胺的混合溶剂。
水性防水涂料的制备：由35kg水性环氧树脂、12kg滑石粉、3kg水性分散剂BYK-085、3kg颜料红184、1kg水性流平剂BYK-350加水配制成固含量50％的涂料。
实施例3
水性环氧树脂的制备：
(1)将17.3g 2,4,6-三氟苯基异氰酸酯溶于有机溶剂中，得到溶液I；
(2)将15.6g赖氨酸溶于有机溶剂中，得到溶液II；
(3)向溶液II中滴加溶液I，并在搅拌条件下进行室温22℃反应，滴加完毕后继续反应3h，反应结束，减压蒸馏回收有机溶剂，蒸馏剩余物用75℃热水洗涤，抽滤，取滤液，减压蒸馏除水，烘干，得到中间体；
(4)将44.5g双酚A型环氧树脂溶于有机溶剂中，得到溶液III；
(5)将31.9g制备的中间体溶于有机溶剂中，得到溶液IV；
(6)向溶液III中加入1g辛酸亚锡，再滴加溶液IV，并在搅拌条件下进行加热反应，滴加完毕后继续反应4h，反应结束，减压蒸馏回收有机溶剂，蒸馏剩余物用75℃热水洗涤，抽滤，取滤液，减压蒸馏除水，烘干，得到水性环氧树脂。
其中，有机溶剂为体积比2:1的四氢呋喃和二甲基甲酰胺的混合溶剂。
水性防水涂料的制备：由40kg水性环氧树脂、18kg滑石粉、3kg水性分散剂BYK-182、3kg颜料红184、1kg水性流平剂BYK-381加水配制成固含量50％的涂料。
对比实施例1
将实施例1中的中间体替换为赖氨酸得到对比实施例1，其余制备步骤完全同实施例1。
对比实施例2
将实施例1中的中间体替换为2-氨基乙磺酸得到对比实施例2，其余制备步骤完全同实施例1。
依照GB/T 16777-2008《建筑防水涂料试验方法》对实施例1、实施例2、实施例3、对比实施例1、对比实施例2制备的涂料进行粘结强度和不透水性测试，结果见表1。
表1
Figure BDA0002869657970000051
Figure BDA0002869657970000061
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。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范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种高环保性的水性防水涂料，其特征在于：由以下重量份数的原料加水配制成固含量40-60%的涂料：
水性环氧树脂 30-50份、填料 10-30份、水性分散剂 1-10份、颜料 1-10份、水性流平剂 1-10份；
所述水性环氧树脂的制备方法如下：
(1) 将2,4,6-三氟苯基异氰酸酯溶于有机溶剂中，得到溶液I；
(2) 将赖氨酸溶于有机溶剂中，得到溶液II；
(3) 向溶液II中滴加溶液I，并在搅拌条件下进行室温反应，滴加完毕后继续反应，反应结束，减压蒸馏回收有机溶剂，蒸馏剩余物用热水洗涤，抽滤，取滤液，减压蒸馏除水，烘干，得到中间体；
(4) 将双酚A型环氧树脂溶于有机溶剂中，得到溶液III；
(5) 将制备的中间体溶于有机溶剂中，得到溶液IV；
(6) 向溶液III中加入催化剂，再滴加溶液IV，并在搅拌条件下进行加热反应，滴加完毕后继续反应，反应结束，减压蒸馏回收有机溶剂，蒸馏剩余物用热水洗涤，抽滤，取滤液，减压蒸馏除水，烘干，得到水性环氧树脂；
所述2,4,6-三氟苯基异氰酸酯、赖氨酸的摩尔比为1 : 1-1.05。
2.根据权利要求1所述的高环保性的水性防水涂料，其特征在于：所述有机溶剂为四氢呋喃和二甲基甲酰胺的混合溶剂。
3.根据权利要求1所述的高环保性的水性防水涂料，其特征在于：所述双酚A型环氧树脂、中间体的质量比为40-60 : 25-35。
4.根据权利要求1所述的高环保性的水性防水涂料，其特征在于：所述催化剂为辛酸亚锡。
5.根据权利要求1所述的高环保性的水性防水涂料，其特征在于：所述热水温度为70-90℃。
6.根据权利要求1所述的高环保性的水性防水涂料，其特征在于：所述填料为高岭土、滑石粉、碳酸钙、石英粉中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的高环保性的水性防水涂料，其特征在于：所述颜料为有机颜料或无机颜料。
8.根据权利要求1所述的高环保性的水性防水涂料，其特征在于：所述水性分散剂为BYK-034、BYK-085、BYK-182中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的高环保性的水性防水涂料，其特征在于：所述水性流平剂为BYK-350、BYK-359、BYK-381中的至少一种。
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