CN112961595A - 一种单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及聚氨酯防水涂料的领域，具体公开了一种单组份聚氨酯防水涂料，其由包括以下重量份的各原料制备而成：聚醚多元醇50‑58份、二异氰酸甲苯酯24‑28份、增塑剂35‑40份、反应性触变剂0.2‑0.4份、消泡剂1‑3份、催化剂0.5‑1份、溶剂24‑30份；其中，所述消泡剂由三甲基乙烯基硅烷、端基烯丙基聚醚经聚合得到；具有使消泡剂在涂料中分布均匀的优点；另外，本申请还提供了一种单组份聚氨酯防水涂料的制备方法。

Description

一种单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法
技术领域
本申请涉及聚氨酯防水涂料的领域，更具体地说，它涉及一种单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法。
背景技术
单组份聚氨酯防水涂料是由异氰酸酯、聚醚等经加成聚合反应而成的含异氰酸酯基的预聚体，配以催化剂、无水助剂、无水填充剂、溶剂等，经混合等工序加工制成的单组分聚氨酯防水涂料。该类涂料为反应固化型(湿气固化)涂料、具有强度高、延伸率大、耐水性能好等特点。对基层变形的适应能力强。聚氨酯防水涂料是一种液态施工的单组分环保型防水涂料，是以进口聚氨酯预聚体为基本成份，无焦油和沥青等添加剂。它是空气中的湿气接触后固化，在基层表面形成一层坚固的坚韧的无接缝整体防膜。
在聚氨酯防水涂料中需要加入消泡剂，以减少涂料中的气泡，从而可以减少涂料在涂布之后产生的孔隙。相关技术中，已经有将硅油型消泡剂添加到聚氨酯涂料中，以达到消泡的效果。
针对上述相关技术，发明人认为，硅油型消泡剂虽消泡效果较好，但其与一般油品亲和性较小，不易在聚氨酯涂料中分散均匀。
发明内容
为了使消泡剂在涂料中分布均匀，本申请的第一个目的是提供一种单组份聚氨酯防水涂料。
本申请的第二个目的是提供一种单组份聚氨酯防水涂料的制备方法。
本申请的第一个目的，提供一种单组份聚氨酯防水涂料，采用如下的技术方案：
一种单组份聚氨酯防水涂料，其由包括以下重量份的各原料制备而成：聚醚多元醇50-58份、二异氰酸甲苯酯24-28份、增塑剂35-40份、反应性触变剂0.2-0.4份、消泡剂1-3份、催化剂0.5-1份、溶剂24-30份；
其中，所述消泡剂由三甲基乙烯基硅烷、端基烯丙基聚醚经聚合得到。
通过采用上述技术方案，通过三甲基乙烯基硅烷、端基烯丙基聚醚两个单体经过聚合反应得到有机硅，将其作为消泡剂，可以较好的起到对聚氨酯防水涂料的消泡作用，并且通过端基烯丙基聚醚与三甲基乙烯基硅烷进行聚合，利用有机硅分子中的端基烯丙基聚醚链与聚氨酯中的聚醚链的相似相溶性，端基烯丙基聚醚的可以增加制得的有机硅与聚氨酯防水涂料的相容性，使消泡剂在聚氨酯防水涂料中分散均匀，从而使制得的聚氨酯防水涂料质地均一，性能良好。
优选的，按重量份数计，所述端基烯丙基聚醚的制备步骤如下：
在0.1-0.3MPa的压力下，在10-15份的丙烯醇中加入30-40份的环氧丙烷，然后加入3-5份的碱催化剂，搅拌均匀后，升温到125-130℃，搅拌反应3-5h后，再加入40-50份的环氧乙烷，继续搅拌反应3-4h，冷却，然后加入酸溶液进行中和，然后脱色、过滤，浓缩，得端基烯丙基聚醚。
通过采用上述技术方案，在碱催化剂的作用下，丙烯醇与环氧丙烷反应，然后与其余环氧丙烷进行聚合，然后与环氧乙烷进行聚合，得到端基烯丙基聚醚。
优选的，所述碱催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠。
通过采用上述技术方案，氢氧化钾或氢氧化钠均能起到较好的催化作用，并且催化反应速度较稳定，容易控制。
优选的，所述中和所用酸溶液为浓度为2-3mol/L的盐酸溶液。
通过采用上述技术方案，使用2-3mol/L的盐酸溶液进行中和，使中和反应不会过于激烈，导致溶液温度升高过大，使未反应的盐酸挥发较多，损失较多。
优选的，所述脱色步骤通过加入5-10份的活性炭实现。
通过采用上述技术方案，通过活性炭可以较好的进行脱色，并且容易分离。
优选的，按重量份数计，所述消泡剂的制备步骤如下：
氮气氛围下，在30-40份的DMF中，加入15-18份的三甲基乙烯基硅烷和10-12份的端基烯丙基聚醚，然后搅拌均匀，再加入0.3-0.5份的引发剂，边搅拌边升温到75-85℃，搅拌反应5-6h，然后降温，加入水，经过滤、洗涤、干燥，得有机硅聚合物，即消泡剂。
通过采用上述技术方案，三甲基乙烯基硅烷和端基烯丙基聚醚作为单体，在引发剂的作用下，进行聚合，从而得到含有聚醚链和含硅原子的有机硅聚合物。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈。
通过采用上述技术方案，偶氮二异丁腈作为引发剂时，生成的自由基较稳定，使聚合反应较容易。
优选的，所述加入水的量为反应溶液体积的2-3倍。
通过采用上述技术方案，加入的水量在此范围时，可以使有机硅聚合物沉淀较完全，并且不会浪费过多的水。
优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
通过采用上述技术方案，二月桂酸二丁基锡的催化效果较好。
本申请的第二个目的，提供一种单组份聚氨酯防水涂料的制备方法，采用如下的技术方案：
一种单组份聚氨酯防水涂料的制备方法，其制备步骤如下：
1)将聚醚多元醇、增塑剂混合均匀，搅拌升温到110-120℃，真空条件下，进行脱水1-2h；
2)将温度降到80-87℃，加入二异氰酸甲苯酯，搅拌反应2-3h，然后加入溶剂，搅拌30-50min；
4)将温度降到55-65℃，加入催化剂、反应性触变剂、消泡剂，搅拌1-2h，降温，充氮保护，出料，即得单组份聚氨酯防水涂料。
通过采用上述技术方案，通过聚醚多元醇和二异氰酸甲苯酯进行反应，得到聚氨酯，然后与其他原料进行配合，得到单组份聚氨酯防水涂料。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过三甲基乙烯基硅烷、端基烯丙基聚醚两个单体经过聚合反应得到有机硅，将其作为消泡剂，使消泡剂在聚氨酯防水涂料中分散均匀，从而使制得的聚氨酯防水涂料质地均一，性能良好。
2、本申请添加的消泡剂达到2kg时，可以使聚氨酯防水涂料的泡沫高度为0，本申请的消泡剂的消泡效果较好。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
聚醚多元醇：生产厂家为滨州市鑫希望化工有限公司，型号为工业级；
增塑剂：采用氯化石蜡，生产厂家为河南杰能化工产品有限公司，
反应性触变剂：采用聚脲触变剂，生产厂家为河北谊达纤维素有限公司；
催化剂：采用二月桂酸二丁基锡，生产厂家为上海麦克林生化科技有限公司，纯度为95％。
制备例
制备例1
制备例1的消泡剂，其制备步骤如下：
1)在0.1MPa的压力下，在15kg的丙烯醇中加入30kg的环氧丙烷，然后加入3kg的碱催化剂，碱催化剂采用氢氧化钾，搅拌均匀后，升温到130℃，搅拌反应3h后，再加入50kg的环氧乙烷，继续搅拌反应3h，冷却，然后加入2mol/L的盐酸溶液进行中和，然后加入5kg的活性炭进行脱色、过滤，浓缩，得端基烯丙基聚醚；
2)氮气氛围下，在30kg的DMF中，加入15kg的三甲基乙烯基硅烷和10kg的端基烯丙基聚醚，然后搅拌均匀，再加入0.3kg的引发剂，引发剂为偶氮二异丁腈，边搅拌边升温到85℃，搅拌反应5h，然后降温，加入体积为反应溶液2倍的水，经过滤，用水进行洗涤，干燥，得有机硅聚合物，即消泡剂。
制备例2
制备例2的消泡剂，其制备步骤如下：
1)在0.2MPa的压力下，在13kg的丙烯醇中加入35kg的环氧丙烷，然后加入4kg的碱催化剂，碱催化剂采用氢氧化钠，搅拌均匀后，升温到127℃，搅拌反应4h后，再加入45kg的环氧乙烷，继续搅拌反应4h，冷却，然后加入3mol/L的盐酸溶液进行中和，然后加入7kg的活性炭进行脱色、过滤，浓缩，得端基烯丙基聚醚；
2)氮气氛围下，在30-40kg的DMF中，加入16kg的三甲基乙烯基硅烷和11kg的端基烯丙基聚醚，然后搅拌均匀，再加入0.4kg的引发剂，引发剂为偶氮二异丁腈，边搅拌边升温到80℃，搅拌反应6h，然后降温，加入体积为反应溶液3倍的水，经过滤，用水进行洗涤，干燥，得有机硅聚合物，即消泡剂。
制备例3
制备例3的消泡剂，其制备步骤如下：
1)在0.3MPa的压力下，在10kg的丙烯醇中加入40kg的环氧丙烷，然后加入5kg的碱催化剂，碱催化剂采用氢氧化钾，搅拌均匀后，升温到125℃，搅拌反应5h后，再加入40kg的环氧乙烷，继续搅拌反应3h，冷却，然后加入2mol/L的盐酸溶液进行中和，然后加入10kg的活性炭进行脱色、过滤，浓缩，得端基烯丙基聚醚；
2)氮气氛围下，在30-40kg的DMF中，加入18kg的三甲基乙烯基硅烷和10kg的端基烯丙基聚醚，然后搅拌均匀，再加入0.5kg的引发剂，引发剂为偶氮二异丁腈，边搅拌边升温到75℃，搅拌反应6h，然后降温，加入体积为反应溶液2倍的水，经过滤，用水进行洗涤，干燥，得有机硅聚合物，即消泡剂。
实施例
实施例1-5
实施例1-5的单组份聚氨酯防水涂料，其各原料及各原料用量如表1所示，其制备步骤如下：
1)将聚醚多元醇、增塑剂混合均匀，搅拌升温到120℃，真空条件下，进行脱水1h；
2)将温度降到87℃，加入二异氰酸甲苯酯，搅拌反应2h，然后加入溶剂，搅拌50min；
4)将温度降到55℃，加入催化剂、反应性触变剂、消泡剂，搅拌2h，降温，充氮保护，出料，即得单组份聚氨酯防水涂料；
其中，消泡剂来自制备例1，溶剂为碳酸二甲酯。
表1制备例1-5的单组份聚氨酯防水涂料的各原料及各原料用量/kg
Figure BDA0002936122580000051
实施例6-9
实施例6-9的一种单组份聚氨酯防水涂料，与实施例4的不同之处在于，添加的消泡剂的量不同，其余步骤均与实施例4相同。
实施例10
一种单组份聚氨酯防水涂料，与实施例4的不同之处在于，其制备步骤不同，具体如下：
1)将聚醚多元醇、增塑剂混合均匀，搅拌升温到115℃，真空条件下，进行脱水1.5h；
2)将温度降到85℃，加入二异氰酸甲苯酯，搅拌反应2h，然后加入溶剂，搅拌40min；
4)将温度降到60℃，加入催化剂、反应性触变剂、消泡剂，搅拌1.5h，降温，充氮保护，出料，即得单组份聚氨酯防水涂料。
实施例11
一种单组份聚氨酯防水涂料，与实施例4的不同之处在于，其制备步骤不同，具体如下：
1)将聚醚多元醇、增塑剂混合均匀，搅拌升温到110℃，真空条件下，进行脱水2h；
2)将温度降到80℃，加入二异氰酸甲苯酯，搅拌反应3h，然后加入溶剂，搅拌30min；
4)将温度降到65℃，加入催化剂、反应性触变剂、消泡剂，搅拌1h，降温，充氮保护，出料，即得单组份聚氨酯防水涂料。
实施例12
一种单组份聚氨酯防水涂料，与实施例4的不同之处在于，其添加的消泡剂来自制备例2，其余步骤均与实施例4相同。
实施例13
一种单组份聚氨酯防水涂料，与实施例4的不同之处在于，其添加的消泡剂来自制备例3，其余步骤均与实施例4相同。
对比例
对比例1
一种单组份聚氨酯防水涂料，与实施例4的不同之处在于，其添加的消泡剂替换为等量的端基烯丙基聚醚，其余步骤均与实施例4相同。
对比例2
一种单组份聚氨酯防水涂料，与实施例4的不同之处在于，其添加的消泡剂替换为等量的三甲基乙烯基硅烷，其余步骤均与实施例4相同。
性能检测试验
随机抽取实施例1-13和对比例1-2的单组份聚氨酯防水涂料，并通过以下方法对其进行检测，检测结果如表2所示。
拉伸强度：按照GB/T19250-2003中的6.5的方法进行测试，拉伸速度为(500±50)mm/min；潮湿基面粘结强度：按照GB/T19250-2003中的6.13.1，6.13.2的方法进行测试，其结果如表2所示；
消泡性：按JB/T 4323.2-1999的第10章进行测试(30℃，10min后残留泡沫高度)，通过泡沫高度来体现，泡沫高度越小，说明消泡性越好。
表2实施例1-13和对比例1-2的单组份聚氨酯防水涂料的检测结果
拉伸强度/MPa 潮湿基面粘结强度/MPa 消泡性/mm
实施例1 3.45 0.67 2.2
实施例2 3.33 0.66 1.3
实施例3 3.36 0.68 0.6
实施例4 3.40 0.69 0
实施例5 3.37 0.70 0
实施例6 3.36 0.68 2.0
实施例7 3.43 0.69 1.2
实施例8 3.40 0.67 0.4
实施例9 3.39 0.68 0
实施例10 3.40 0.70 0
实施例11 3.41 0.69 0
实施例12 3.38 0.68 0
实施例13 3.39 0.67 0
对比例1 3.34 0.68 18
对比例2 3.35 0.69 8
从表2的检测结果可以看出，本申请制备的单组份聚氨酯防水涂料在拉伸强度和潮湿基面粘结强度均表现良好，泡沫高度均在2.2mm以下，说明本申请的防水涂料的消泡性良好。
从实施例4和实施例6-9的检测数据可以看出，加入的消泡剂越多，其泡沫高度越小，在达到2.0kg时，其泡沫高度达到0。
从实施例4和实施例10-11的检测数据可以看出，三个实施例的制备步骤无明显区别。
从实施例4和实施例12-13的检测数据可以看出，制备例1-3的消泡剂无明显区别。
从实施例4和对比例1-2的数据可以看出，端基烯丙基聚醚没有明显的消泡作用，添加等量的消泡剂和三甲基乙烯基硅烷时，添加消泡剂的消泡效果较好。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于，其由包括以下重量份的各原料制备而成：聚醚多元醇50-58份、二异氰酸甲苯酯24-28份、增塑剂35-40份、反应性触变剂0.2-0.4份、消泡剂1-3份、催化剂0.5-1份、溶剂24-30份；
其中，所述消泡剂由三甲基乙烯基硅烷、端基烯丙基聚醚经聚合得到。
2.根据权利要求1所述的一种单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于：按重量份数计，所述端基烯丙基聚醚的制备步骤如下：
在0.1-0.3MPa的压力下，在10-15份的丙烯醇中加入30-40份的环氧丙烷，然后加入3-5份的碱催化剂，搅拌均匀后，升温到125-130℃，搅拌反应3-5h后，再加入40-50份的环氧乙烷，继续搅拌反应3-4h，冷却，然后加入酸溶液进行中和，然后脱色、过滤，浓缩，得端基烯丙基聚醚。
3.根据权利要求2所述的一种单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述碱催化剂为氢氧化钾或氢氧化钠。
4.根据权利要求2所述的一种单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述中和所用酸溶液为浓度为2-3mol/L的盐酸溶液。
5.根据权利要求2所述的一种单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述脱色步骤通过加入5-10份的活性炭实现。
6.根据权利要求1所述的一种单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于：按重量份数计，所述消泡剂的制备步骤如下：
氮气氛围下，在30-40份的DMF中，加入15-18份的三甲基乙烯基硅烷和10-12份的端基烯丙基聚醚，然后搅拌均匀，再加入0.3-0.5份的引发剂，边搅拌边升温到75-85℃，搅拌反应5-6h，然后降温，加入水，经过滤、洗涤、干燥，得有机硅聚合物，即消泡剂。
7.根据权利要求5所述的一种单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述引发剂为偶氮二异丁腈。
8.根据权利要求5所述的一种单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述加入水的量为反应溶液体积的2-3倍。
9.根据权利要求1所述的一种单组份聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
10.一种权利要求1-9任一所述的一种单组份聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于，其具体步骤如下：
1）将聚醚多元醇、增塑剂混合均匀，搅拌升温到110-120℃，真空条件下，进行脱水1-2h；
2）将温度降到80-87℃，加入二异氰酸甲苯酯，搅拌反应2-3h，然后加入溶剂，搅拌30-50min；
4）将温度降到55-65℃，加入催化剂、反应性触变剂、消泡剂，搅拌1-2h，降温，充氮保护，出料，即得单组份聚氨酯防水涂料。
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