CN112980312A - 双组份聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种双组份聚氨酯防水涂料及其制备方法,涉及防水涂料技术领域,所述双组份聚氨酯防水涂料包括A组分和B组分,按质量份数计,A组分包括如下原料:异氰酸酯20~40份,聚醚二元醇35~60份和第一催化剂0.01~2份;B组分包括如下原料:端羟基聚醚多元醇5~20份,聚天门冬氨酸树脂2~10份,固化剂5~25份,第二催化剂0.02~0.05份和溶剂2~8份。本发明提供的双组份聚氨酯防水涂料通过在A组分中采用单一官能度的聚醚二元醇为原料,在B组分中加入一定量的聚天冬氨酸树脂作为固化剂,使得制备得到防水涂料具有优异的强度和韧性。
Description
技术领域
本发明涉及防水涂料技术领域,尤其是涉及一种双组份聚氨酯防水涂料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯防水涂料是使用聚氨酯树脂为主要材料制成的现场施工的防水材料。为了克服传统沥青防水涂料和防水卷材的不足而开发的。属于化学反应型防水涂料,固化后是一种橡胶状的高弹性涂膜,涂膜整体无缝,对基层裂缝伸缩性的变形有较强的适应性,施工维修方便。聚氨酯防水涂料固化前为无定型粘稠状液态物质,能够在任何复杂的基层表层进行施工,因其优异的综合性能,被业界称之为“液体卷材”,在世界范围内广泛应用。我国聚氨酯防水涂料经过了20多年的发展,产品种类丰富,性能优异,在建筑防水行业占据重要的地位。
早期的煤焦油型高强聚氨酯防水涂料产品,由于煤焦油中含大量的蒽、萘、酚类等易挥发性有害物质,有强烈的刺激性气味,毒性大,严重污染环境和危害人体健康,因此,发展高性能、环保型铁路用高强聚氨酯防水涂料越来越受到人们的重视。
双组分聚氨酯防水涂料性能优异,原材料宽广,但是成本偏高,是防水涂料市场上高质量的产品。一般的聚醚型聚氨酯防水涂料,常见的组分为:A组份由甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、1,6~六亚己甲基二异氰酸酯(HDI)两种或三种共混形成异氰酸酯封端的预聚体与聚醚多元醇为原料在加热搅拌条件下,经过氢转移的加成聚合反应制成异氰酸酯封端的预聚体;B组分主要是胺类或羟基类固化剂,加入适量的填料、扩链剂和助剂等制成的一种混合物。A、B组分按照一定的质量比均匀混合后可以形成不同颜色的高强聚氨酯防水涂料,具有优良的抗碱性、耐热性、耐老化性。
但是现在建筑行业对于聚氨酯防水涂料的强度提出了更高的要求,传统的双组份聚氨酯防水涂料的强度不足,无法满足建筑行业的需求。
有鉴于此,特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双组份聚氨酯防水涂料,以改善早期的煤焦油型高强聚氨酯防水涂料具有强烈气味、毒性大,严重污染环境和人体健康的技术问题。
本发明提供的双组份聚氨酯防水涂料,包括A组分和B组分,所述A组分包括按质量份数计的如下原料:
异氰酸酯20~40份,聚醚二元醇35~60份和第一催化剂0.01~2份;
所述B组分包括按质量份数计的如下原料:
端羟基聚醚多元醇5~20份,聚天门冬氨酸树脂2~10份,固化剂5~25份,第二催化剂0.02~0.05份和溶剂2~8份。
进一步的,所述双组份聚氨酯防水涂料中,所述A组分包括按质量份数计的如下原料:
异氰酸酯20~30份,聚醚二元醇45~60份和第一催化剂0.01~0.1份;
所述B组分包括按质量份数计的如下原料:
端羟基聚醚多元醇5~10份,聚天门冬氨酸树脂2~10份,固化剂5~15份,第二催化剂0.02~0.05份和溶剂2~8份。
进一步的,所述A组分还包括按质量份数计的第一增塑剂5~25份和纳米助剂0.2~2份;
优选地,所述A组分还包括按质量份数计的第一增塑剂18~25份和纳米助剂0.2~1份。
进一步的,所述B组分还包括按质量份数计的第二增塑剂10~40份,颜填料45~70份,高性能助剂0.1~0.9份和酸性助剂0.05~0.3份;
优选地,所述B组分包括按质量份数计的第二增塑剂20~30份,颜填料45~60份,高性能助剂0.1~0.9份和酸性助剂0.05~0.3份。
进一步的,所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯;
优选地,所述聚醚二元醇为数均分子量2000~5000的端羟基聚醚二元醇与数均分子量200~1000的端羟基聚醚二元醇的混合物;
优选地,所述聚醚二元醇中,数均分子量2000~5000的端羟基聚醚二元醇与数均分子量200~1000的端羟基聚醚二元醇的质量比为(1~4):(1~6),优选为(1~3):(2~3)。
优选地,所述端羟基聚醚多元醇选自PPG类聚醚多元醇和POP类聚醚多元醇中的至少一种;
进一步优选地,所述PPG类聚醚多元醇和POP类聚醚多元醇各自选自聚醚二元醇;
优选地,所述端羟基聚醚多元醇的数均分子量为500~5000,羟值为40~400mgKOH/g;
进一步的,所述第一催化剂和所述第二催化剂均各自独立的选自有机金属催化剂和叔胺类催化剂中的至少一种;
优选地,所述有机金属催化剂选自二月桂酸二丁锡、锌铋复合催化剂、辛酸亚锡、异辛酸铋、新癸酸锌以及环保型催化剂中的至少一种;
优选地,所述叔胺类催化剂选自脂肪叔胺类、脂环叔胺类、芳香叔胺类和醇叔胺类以及它们的铵盐化合物中的至少一种;
优选地,所述固化剂选自乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、三乙醇胺、二乙醇胺、MOCA、DMTDA、3,5-二氨基-4-氯苯甲酸异丁酯和甲苯二胺中的至少一种;
优选地,所述溶剂为有机溶剂;
优选地,所述有机溶剂选自100#溶剂油、120#溶剂油、150#溶剂油、乙酸乙酯、乙酸丁酯、DBE和EGDA的至少一种。
进一步的,所述第一增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、氯化石蜡和柠檬酸酯类增塑剂中的至少一种;
所述纳米助剂选自纳米二氧化硅、纳米氧化铋和纳米碳酸钙中的至少一种。
进一步的,所述第二增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、氯化石蜡和柠檬酸酯类增塑剂中的至少一种;
优选地,所述颜填料选自炭黑、钛白粉、靛蓝、铁黄、氧化铁棕、高岭土、水泥、重质碳酸钙、硫酸钡、氧化镁、氧化钙、硅灰石、硅微粉和滑石粉中的至少一种;
优选地,所述高性能助剂选自消泡剂、流平剂、防沉剂、偶联剂、抗氧剂、缓凝剂和分散剂中的至少一种;
优选地,所述酸性助剂选自异辛酸、正辛酸、正庚酸、异庚酸、正癸酸和油酸中的至少一种。
本发明的目的之二在于提供双组份聚氨酯防水涂料的制备方法,包括如下步骤:
(a)将异氰酸酯、聚醚二元醇、第一催化剂、任选的第一增塑剂和任选的纳米助剂混合均匀,得到A组分;
(b)将端羟基聚醚多元醇、聚天门冬氨酸树脂、固化剂、第二催化剂、溶剂、任选的第二增塑剂、任选的颜填料、任选的高性能助剂以及任选的酸性助剂混合均匀,得到B组分。
优选地,所述方法包括如下步骤:
(a)将聚醚二元醇、任选的第一增塑剂和任选的纳米助剂混合、加热、真空脱水,添加异氰酸酯反应,再加入第一催化剂继续反应,降温反应物并真空脱气;
(b)将端羟基聚醚多元醇、任选的第二增塑剂、任选的高性能助剂混合、加热,加入固化剂、聚天门冬氨酸树脂以及任选的颜填料混合、真空脱水,降温加入溶剂、第二催化剂以及任选的酸性助剂混合、降温、真空脱气;
进一步的,步骤(a)中,先将聚醚二元醇、任选的第一增塑剂和任选的纳米助剂混合后在温度100~120℃,真空度-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱水2~3h,然后降温至50~70℃加入异氰酸酯,反应1~2h,再升温至70~100℃,反应3~4h,再降温至50~60℃,加入第一催化剂后再升温70~100℃,再继续反应1~2h,最后再降温至50~60℃,在真空度-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱气25~40min,得到A组分;
优选地,在步骤(b)中,将端羟基聚醚多元醇、任选的第二增塑剂、任选的高性能助剂混合后升温至100~120℃,加入固化剂、聚天门冬氨酸树脂以及任选的颜填料混合均匀,在真空度-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱水2~3h,再将温度降至50~70℃加入溶剂、第二催化剂以及任选的酸性助剂混合均匀,最后再降温至40~50℃,在真空度-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱气25~40min,得到B组分。
本发明技术方案带来的有益效果:
(1)本发明提供的双组份聚氨酯防水涂料通过在A组分中采用单一官能度的聚醚二元醇为原料,使得其形成的聚氨酯分子链的化学结构更简单、对称性更高、体规整性越好,柔性越大,越容易规则排列形成高度有序的晶格;此外,形成的聚氨酯分子线性度越高,分子链排列越规整,链节间的几何配合越有效,分子链间引力作用也越大,单元刚性越强,则聚氨酯分子越易结晶,更能够有效提高聚氨酯防水材料的强度。
(2)在B组分中加入一定量的聚天冬氨酸树脂作为固化剂,能够有效降低B组分中原料之间反应速率,同时有利于降低B组分的粘度,从而使得制备得到的双组份聚氨酯防水涂料不仅具有更高的拉伸强度和断裂伸长率,还具有更高的直角撕裂强度和粘接强度,能够完全满足建筑行业的使用要求。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个方面,本发明提供了一种双组份聚氨酯防水涂料,包括A组分和B组分,所述A组分包括按质量份数计的如下原料:
异氰酸酯20~40份,聚醚二元醇35~60份和第一催化剂0.01~2份;
所述B组分包括按质量份数计的如下原料:
端羟基聚醚多元醇5~20份,聚天门冬氨酸树脂2~10份,固化剂5~25份,第二催化剂0.02~0.05份和溶剂2~8份。
典型但非限制性的,A组分中,异氰酸酯的质量份数如为20、22、25、28、30、32、35、38或40份;聚醚二元醇的质量份数如为35、40、45、50、55、60份;第一催化剂的质量份数如为0.01、0.02、0.05、0.01、0.1、0.2、0.5、0.8、1、1.5或2份。
典型但非限制性的,B组分中,端羟基聚醚多元醇的质量份数如为5、8、10、12、15、18或20份;聚天门冬氨酸树脂的质量份数如为2、3、4、5、8或10份;固化剂的质量份数如为5、8、10、12、15、18、20、22或25份;第二催化剂的质量份数如为0.02、0.03、0.04或0.05份;溶剂的质量份数如为2、3、4、5、6、7或8份。
传统的双组份聚氨酯涂料中A组分使用聚醚二元醇和聚醚三元醇作为聚醚多元醇的原料,利用三元醇和二元醇分子之间的互穿,与异氰酸酯进行反应生成预聚体,然后将A组分和B组分混合,最终形成空间网状结构来提高产品的强度,随着交联度的增加伴随着产品断裂伸长率的下降,当断裂伸长率下降到一定程度的时候,产品表现出脆性,产品的强度和断裂伸长率均会下降。
本发明A组分中,采用单一官能度聚醚二元醇代替传统的多种类的聚醚多元醇为原料,在生产过程中加入一定量的催化剂,能够减少游离异氰酸酯的含量,利于提高聚醚二元醇与异氰酸酯的反应程度,从而提高双组份聚氨酯防水涂料的强度和断裂伸长率。
本发明提供的双组份聚氨酯防水涂料通过在A组分中采用单一官能度的聚醚二元醇为原料,使得其形成的聚氨酯分子链的化学结构更简单、对称性更高、规整性越好,柔性越大,越容易规则排列形成高度有序的晶格;此外,形成的聚氨酯分子线性度越高,分子链排列越规整,链节间的几何配合越有效,分子链间引力作用也越大,单元刚性越强,则聚氨酯分子越易结晶,更能够有效提高聚氨酯防水材料的强度。
另外,本发明提供的双组份聚氨酯防水涂料通过在B组分中加入一定量的聚天冬氨酸树脂作为固化剂,能够有效降低B组分中原料之间反应速率,同时有利于降低B组分的粘度,从而使得制备得到的双组份聚氨酯防水涂料不仅具有更高的拉伸强度和断裂伸长率,还具有更高的直角撕裂强度和粘接强度,能够完全满足建筑行业的使用要求。
在本发明的一种方案中,异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。通过采用价格低廉的甲苯二异氰酸酯作为唯一的异氰酸酯,一方面能够降低A组分的粘度,另一方面也更有利于制备得到分子链更为规整,柔性更大的聚氨酯,从而进一步提高双组份聚氨酯涂料的强度和韧性。
双组份聚氨酯防水涂料通过采用单一官能度的聚醚二元醇替换传统的多种类聚醚多元醇为原料,并在生产过程中加入一定量的催化剂,利于提高聚醚二元醇与异氰酸酯的反应程度,提高聚氨酯防水涂料的强度和断裂伸长率;采用甲苯二异氰酸酯作为唯一的异氰酸酯一方面有利于降低成本,另外一方面有利于提高聚氨酯分子链的规整性,从而进一步提高聚氨酯防水材料的强度;通过在B组分中加入一定量的聚天门冬氨酸树脂替代一部分固化剂,能够有效降低预聚体与固化剂的反应速率,同时降低B组分的粘度,更利于制备得到高强度高韧性的双组份聚氨酯防水涂料。
本发明中单一官能度的聚醚二元醇是指具有一样官能度的聚醚多元醇,作为非限制性举例,本发明的单一官能度聚醚二元醇选自官能度为2的聚醚二元醇中的一种或多种。
在本发明的一种方案中,端羟基聚醚多元醇选自PPG类聚醚多元醇和POP类聚醚多元醇中的至少一种;进一步优选地,PPG类聚醚多元醇为PPG类聚醚二元醇,POP类聚醚多元醇为POP类聚醚多元醇,以利于进一步提高聚氨酯分子的规整性,从而进一步提高聚氨酯防水涂料的强度和韧性。
在本发明的一种方案中,端羟基聚醚多元醇的数均分子量为500~5000,羟值为40~400mg KOH/g,更利于其与A组分形成结构规整的聚氨酯,从而进一步提高聚氨酯涂料的强度和韧性。
典型但非限制性的,端羟基聚醚多元醇的数均分子量如为500、800、1000、1500、2000、3000、4000或5000,羟值如为40、50、80、100、150、200、300或400mg KOH/g。
在本发明的一种方案中,A组分中,聚醚二元醇为数均分子量2000~5000的端羟基聚醚二元醇与数均分子量200~1000的端羟基聚醚二元醇的混合物,更具体为数均分子量2000的端羟基聚醚二元醇与数均分子量1000的端羟基聚醚二元醇的混合物。
采用分子量较大的聚醚二元醇制备得到涂料分子量较大,导致链段的运动能力降低,限制了链段的晶核扩散和排列,聚合物的结晶速率慢,从而导致产品的强度和断裂伸长率均较低。
通过采用数均分子量2000~5000的端羟基聚醚二元醇与数均分子量200~1000的段羟基聚醚二元醇相互配合作为A组分中的聚醚二元醇原料,更利于制备得到分子量适中,结构规整的聚氨酯,从而有效提高聚氨酯防水涂料的强度和断裂伸长率。
典型但非限制性的,数均分子量2000~5000的端羟基聚醚二元醇的数均分子量如为2000、2500、3000、3500、4000、4500或5000;数均分子量为200~1000的端羟基聚醚二元醇的数均分子量如为200、300、400、500、800或1000。
在本发明的一种方案中,当聚醚二元醇为数均分子量2000~5000的端羟基聚醚二元醇与数均分子量200~1000的端羟基聚醚二元醇的混合物,且两者的质量比为(1~4):(1~6)时,制备得到的聚氨酯分子量更为适中,结构更加规整,尤其是两者的质量比为(1~3):(2~3)时,制备得到的聚氨酯具有更为优异的强度和韧性。
典型但非限制性的,数均分子量2000~5000的端羟基聚醚二元醇与数均分子量200~1000的端羟基聚醚二元醇的质量比如为1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、2:1、2:3、2:5、3:1、3:2、3:4、3:5、4:1、4:3或4:5。
在本发明的一种方案中,第一催化剂和第二催化剂各自独立的选自有机金属催化剂和叔胺类催化剂中的至少一种;其中,有机金属催化剂选自二月桂酸二丁基锡、锌铋复合催化剂、辛酸亚锡、异辛酸铋、有机锌和新葵酸锌中的任意一种或两种以上的混合物;叔胺类催化剂选自脂肪叔胺类、脂环叔胺类、芳香叔胺类和醇叔胺类以及它们的铵盐化合物中的任意一种或两种以上的混合物。
需要说明的是,有机金属催化剂也可以为现有市售的环保性有机金属催化剂。
通过在A组分中加入第一催化剂,在B组分中加入第二催化剂,以利于调整A组分以及B组分中的聚合反应速率,使得防水涂料具有更为优异稳定的性能。
在本发明的一种方案中,固化剂选自乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、三乙醇胺、二乙醇胺、MOCA(3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷)、DMTDA(二甲硫基甲苯二胺)、3,5-二氨基-4-氯苯甲酸异丁酯和甲苯二胺中的任意一种或两种以上的混合物,以利于调整固化速度,制备得到反应速度更为可控,性能更为稳定的聚氨酯防水涂料。
在本发明的一种方案中,溶剂为有机溶剂以利于B组分中各原料混合的更为均匀。
典型但非限制性的,溶剂选自100#溶剂油、120#溶剂油、150#溶剂油、乙酸乙酯、乙酸丁酯、DBE(尼龙酸二甲酯)和EGDA(乙二醇二醋酸酯)中任意一种或两种以上的混合溶液。
在本发明的一种方案中,A组分中,异氰酸酯为20~30质量份,聚醚二元醇为45~60质量份,第一催化剂为0.01~1质量份,且B组分中,端羟基聚醚多元醇为5~10质量份,聚天门冬氨酸树脂为2~10质量份,固化剂为5~15质量份,第二催化剂为0.02~0.05质量份,溶剂为2~8质量份时,制备得到的双组份聚氨酯防水涂料具有更为优异的拉伸强度、粘接强度、断裂韧性以及直角撕裂强度。
在本发明的一种方案中,A组分中还包括按质量份数计的第一增塑剂5~25份和纳米助剂0.2~2份,以利于提高漆膜的柔软性、韧性、强度和稳定性。
典型但非限制性的,A组分中,第一增塑剂的质量份数如为5、8、10、12、15、18、20、22或25份;纳米助剂的质量份数如为0.2、0.5、0.8、1、1.5或2份。
在本发明的一种方案中,第一增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、氯化石蜡、柠檬酸酯类增塑剂中的任意一种或两种以上的混合物,以使得增塑剂与聚氨酯具有优异的相容性,减少增塑剂迁移,提高聚氨酯防水涂料的稳定性。
在本发明的一种方案中,纳米助剂选自纳米二氧化硅、纳米氧化铋和纳米碳酸钙中的任意一种或两种以上的混合物。
在本发明的一种方案中,A组分中,第一增塑剂为18~25质量份,纳米助剂为0.2~1质量份时,制备得到的双组份聚氨酯防水涂料的强度更高,韧性更佳。
在本发明的一种方案中,B组分还包括按质量份数计的第二增塑剂10~40份,颜填料45~70份,高性能助剂0.1~0.9份和酸性助剂0.05~0.3份。
典型但非限制性的,B组分中,第二增塑剂的质量份数如为10、15、20、25、30、35或40份;颜填料的质量份数如为45、50、55、60、65或70份;高性能助剂的质量份数如为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8或0.9份;酸性助剂的质量份数如为0.05、0.1、0.15、0.2、0.25或0.3份。
在本发明的一种方案中,第二增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、氯化石蜡、柠檬酸酯类增塑剂中的任意一种或两种以上的混合物,以使得增塑剂与聚氨酯具有优异的相容性,减少增塑剂迁移,提高聚氨酯防水涂料的稳定性。
在本发明的一种方案中,颜填料选自炭黑、钛白粉、靛蓝、铁黄、氧化铁棕、高岭土、水泥、重质碳酸钙、硫酸钡、氧化镁、氧化钙、硅灰石、硅微粉和滑石粉中的任意一种或两种以上的混合物。通过在B组分中加入填料一方面能够降低聚氨酯防水涂料的成本,另一方面也有利于提高聚氨酯防水涂料的强度,同时还能够制备出适宜的颜色。
在本发明的一种方案中,高性能助剂选自消泡剂、流平剂、防沉剂、偶联剂、抗氧剂、缓凝剂和分散剂中的任意一种或两种以上的混合助剂。
通过在B组分中加入高性能助剂以利于制备得到性能更加稳定的B组分。
在本发明的一种方案中,酸性助剂选自异辛酸、正辛酸、正庚酸、异庚酸、正癸酸和油酸中的任意一种或两种以上的混合助剂。
通过在B组分中加入酸性助剂以促进硫化速率,改善结晶结构,促进晶核的形成,降低异氰酸酯的自聚反应和交联反应,有利于形成结构完整的聚氨酯聚合物结构,增强防水涂膜的物理性能,同时酸性助剂还与催化剂具有一定的协同作用,能够调节产品的固化速率,使其涂膜良好。
根据本发明的第二个方面,本发明提供了双组份聚氨酯防水涂料的制备方法,包括如下步骤:
(a)将异氰酸酯、聚醚二元醇、第一催化剂、任选的第一增塑剂和任选的纳米助剂混合均匀,得到A组分;
(b)将端羟基聚醚多元醇、聚天门冬氨酸树脂、固化剂、第二催化剂、溶剂、任选的第二增塑剂、任选的颜填料、任选的高性能助剂以及任选的酸性助剂混合均匀,得到B组分。
步骤(a)中,将异氰酸酯与聚醚二元醇在第一催化剂的作用下进行反应得到聚氨酯预聚体。
在A组分中加入纳米助剂以及第一增塑剂,以利于增塑剂和纳米助剂在后续生成的聚氨酯防水涂料中分布均匀,保证聚氨酯防水涂料性能的稳定性。
步骤(b)中,采用聚天门冬氨酸树脂、固化剂与端羟基聚醚多元醇在第二催化剂的作用下进行反应,更有利于控制B组分的反应速率和粘度,从而制备得到分子量更均一的聚氨酯,更有利于保证聚氨酯防水涂料性能的稳定性。
通过在B组分中加入第二增塑剂以及酸性助剂更有利于各助剂在B组分中混合均匀,从而提高聚氨酯防水涂料的韧性以及结晶性能,使得制备得到的聚氨酯防水涂料具有更为优异的强度和韧性。
通过在B组分中加入高性能助剂更有利于保持B组分的稳定性。
在本发明的一种方案中,步骤(a)中,先将聚醚二元醇、任选的第一增塑剂和任选的纳米助剂混合后在100~120℃,真空度为-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱水2~3h,以将原料中的水分去除,避免由于水分的存在影响后续的聚合反应。
典型但非限制性的,聚醚二元醇、任选的第一增塑剂和任选的纳米助剂混合后的脱水温度如为100、105、110、115或120℃,真空度如为-0.1MPa、-0.2MPa、-0.3MPa、-0.4MPa或-0.5MPa,脱水时间如为2、2.2、2.5、2.8或3h。
将脱水后的聚醚二元醇、任选的第一增塑剂和任选的纳米助剂降温至50~70℃加入异氰酸酯,反应1~2h,使得聚醚二元醇与异氰酸酯之间发生聚合反应,生成低聚物,然后在升温至70~100℃,反应3-4h,使得二聚体和三聚体之间发生聚合反应,进一步促进聚合反应的进行,生成再降温至50~60℃,加入第一催化剂再升温至70~100℃,反应1-2h,更进一步促进聚合反应的进行,生成分子量适中的预聚体,最后降温至50~60℃,在真空度-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱气25~40min,得到A组分。
典型但非限制性的,A组分制备过程中,脱气时温度如为50、52、55、58或60℃;真空度如为-0.1MPa、-0.2MPa、-0.3MPa、-0.4MPa或-0.5MPa;脱气时间如为25、30、35或40min。
在本发明的一种方案中,步骤(b)中,将端羟基聚醚多元醇、第二增塑剂、任选的高性能助剂混合后升温至100~120℃,加入固化剂、聚天门冬氨酸树脂以及任选的颜填料混合均匀,在真空度-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱水2~3h,以将原料中的水分去除,避免由于水分的存在影响后续的聚合反应。
典型但非限制性的,B组分制备过程中,脱水时的温度如为100、105、110、115或120℃,真空度如为-0.1MPa、-0.2MPa、-0.3MPa、-0.4MPa或-0.5MPa,脱水时间如为2、2.2、2.5、2.8或3h。
将端羟基聚醚多元醇、第二增塑剂、任选的高性能助剂脱水后再将温度降至50~70℃加入溶剂、第二催化剂以及任选的酸性助剂混合均匀,以利于控制端羟基聚醚多元醇与固化剂以及聚天门冬氨酸树脂的反应速率,从而控制预聚物的结构规整性,最后再降温至40~50℃,在真空度-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱气25~40min,得到B组分。
典型但非限制性的,B组分制备过程中,典型但非限制性的,B组分制备过程中,脱气时温度如为40、42、45、48或50℃;真空度如为-0.1MPa、-0.2MPa、-0.3MPa、-0.4MPa或-0.5MPa;脱气时间如为25、30、35或40min。
下面结合实施例和对比例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本实施例中所采用的原料物质名称及采购厂家如表1所示,如无特殊说明的物质均可通过市售购买得到。
实施例1
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,按质量份数计,A组分各原料配比如下:
甲苯二异氰酸酯26.57份,聚醚二元醇51.51份,邻苯二甲酸二异壬酯21.62份,纳米助剂0.26份,第一催化剂0.04份,其中,聚醚二元醇为C2020与C2010(两者质量比为4.4:1),购置于万华化学集团股份有限公司厂家;纳米助剂为气相二氧化硅,购置于赢创工业集团厂家,第一催化剂为CUCAT-WS8/WS2,购置于广州优润合成材料有限公司厂家。
B组分各原料配比如下:
聚醚三元醇330N 7份,邻苯二甲酸二异壬酯24.88份,消泡剂0.11份,分散剂0.32份,固化剂10份,聚天门冬氨酸树脂4份,碳酸钙33.28份,滑石粉15.6份,氧化铁棕0.54份,二月桂酸二丁基锡0.03份,酸性助剂0.31份和溶剂3.93份,其中消泡剂为BYK-065,购置于毕克化学厂家,分散剂为S527,购置于埃夫科纳化学有限公司厂家,固化剂为MOCA,酸性助剂为异辛酸,溶剂为150#溶剂油。
本实施例的双组分聚氨酯防水涂料通过以下方法制备得到:
(1)先将聚醚二元醇、第一增塑剂(邻苯二甲酸二异壬酯)和纳米助剂混合后在温度100℃,真空度为-0.1MPa条件下脱水2h,然后降温至50℃加入甲苯二异氰酸酯,反应1h,再升温至100℃,反应4h,再降温至60℃,加入第一催化剂后再升温100℃,再继续反应2h,最后再降温至60℃,在真空度-0.1MPa条件下脱气25min,得到A组分;
(2)将端羟基聚醚多元醇、第二增塑剂(邻苯二甲酸二异壬酯)、消泡剂和分散剂混合后升温至100℃,加入固化剂、聚天门冬氨酸树脂、碳酸钙、滑石粉和氧化铁棕混合均匀,在真空度-0.1MPa条件下脱水2h,再将温度降至50℃加入溶剂、第二催化剂以及酸性助剂混合均匀,最后再降温至40℃,在真空度-0.1MPa条件下脱气25min,得到B组分。
以下实施例2-14提供的双组份聚氨酯防水涂料均采用实施例1提供的制备方法制备而成,在此不再赘述。
实施例2
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,按质量份数计,A组分各原料配比如下:
甲苯二异氰酸酯25份,聚醚二元醇51.70份,邻苯二甲酸二异壬酯22.76份,纳米助剂0.5份,第一催化剂0.04份,其中,聚醚二元醇为C2020与C2010(两者质量比为4.7:1),购置于万华化学集团股份有限公司厂家;纳米助剂为气相二氧化硅,购置于赢创工业集团厂家,第一催化剂为CUCAT-WS8/WS2,购置于广州优润合成材料有限公司厂家。
B组分各原料配比如下:
聚醚三元醇330N 8.56份,邻苯二甲酸二异壬酯23.32份,消泡剂0.10份,分散剂0.33份,固化剂10.5份,聚天门冬氨酸树脂2份,碳酸钙34.78份,滑石粉15.6份,氧化铁棕0.68份,二月桂酸二丁基锡0.03份,酸性助剂0.17份和溶剂3.93份,其中消泡剂为BYK-065,购置于毕克化学厂家,分散剂为S527,购置于埃夫科纳化学有限公司厂家,固化剂为MOCA,酸性助剂为异辛酸,溶剂为120#溶剂油。
实施例3
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,按质量份数计,A组分各原料配比如下:
甲苯二异氰酸酯25份,聚醚二元醇51.70份,第一增塑剂23.26份,纳米助剂0.5份,第一催化剂0.04份,其中,聚醚二元醇为C2020与C2010(两者质量比为4.6:1),购置于万华化学集团股份有限公司厂家;纳米助剂为气相二氧化硅,购置于赢创工业集团厂家,第一催化剂为CUCAT-WS8/WS2,购置于广州优润合成材料有限公司厂家。
B组分各原料配比如下:
聚醚三元醇330N 8.56份,第二增塑剂23.32份,消泡剂0.1份,分散剂0.33份,固化剂12.5份,聚天门冬氨酸树脂8份,碳酸钙30.81份,滑石粉11.6份,氧化铁棕0.68份,二月桂酸二丁基锡0.03份,酸性助剂0.17份和溶剂3.90份,其中,第二增塑剂为复合增塑剂323(52#氯化石蜡、环保型增塑剂108和环保型增塑剂109复合而成,三者的质量比为6:2:2),其中消泡剂为BYK-065,购置于毕克化学厂家,分散剂为S527,购置于埃夫科纳化学有限公司厂家,固化剂为MOCA,酸性助剂为异辛酸,溶剂为100A#溶剂油。
实施例4
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中B组分的原料配比同实施例3,A组分的原料配比与实施例3中A组分的原料配比的不同之处在于,甲苯二异氰酸酯的用量为20质量份,聚醚二元醇的用量为54.96质量份,第一增塑剂的用量为25质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中A组分原料,在此不再赘述。
实施例5
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中B组分的原料配比同实施例3,A组分的原料配比与实施例3中A组分的原料配比的不同之处在于,甲苯二异氰酸酯的用量为30质量份,聚醚二元醇的用量为49.96质量份,第一增塑剂的用量为20质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中A组分原料,在此不再赘述。
实施例6
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中B组分的原料配比同实施例3,A组分的原料配比与实施例3中A组分的原料配比的不同之处在于,甲苯二异氰酸酯的用量为30质量份,聚醚二元醇的用量为45质量份,第一增塑剂的用量为24.96质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中A组分原料,在此不再赘述。
实施例7
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中B组分的原料配比同实施例3,A组分的原料配比与实施例3中A组分的原料配比的不同之处在于,甲苯二异氰酸酯的用量为20质量份,聚醚二元醇的用量为60质量份,第一增塑剂的用量为19.96质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中A组分原料,在此不再赘述。
实施例8
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中B组分的原料配比同实施例3,A组分的原料配比与实施例3中A组分的原料配比的不同之处在于,甲苯二异氰酸酯的用量为40质量份,聚醚二元醇的用量为35质量份,第一增塑剂的用量为24.96质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中A组分原料,在此不再赘述。
实施例9
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中A组分的原料配比同实施例3,B组分的原料配比与实施例3中B组分的原料配比的不同之处在于,聚醚三元醇330N用量为5份,第二增塑剂的用量为26.88质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中B组分原料,在此不再赘述。
实施例10
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中A组分的原料配比同实施例3,B组分的原料配比与实施例3中B组分的原料配比的不同之处在于,聚醚三元醇330N用量为10份,第二增塑剂的用量为24.76质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中B组分原料,在此不再赘述。
实施例11
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中A组分的原料配比同实施例3,B组分的原料配比与实施例3中B组分的原料配比的不同之处在于,聚醚三元醇330N用量为20份,第二增塑剂的用量为14.76质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中B组分原料,在此不再赘述。
实施例12
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中A组分的原料配比同实施例3,B组分的原料配比与实施例3中B组分的原料配比的不同之处在于,聚天门冬氨酸树脂用量为10份,第二增塑剂的用量为18.32质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中B组分原料,在此不再赘述。
实施例13
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中A组分的原料配比同实施例3,B组分的原料配比与实施例3中B组分的原料配比的不同之处在于,固化剂用量为5份,第二增塑剂的用量为30.82质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中B组分原料,在此不再赘述。
实施例14
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中A组分的原料配比同实施例3,B组分的原料配比与实施例3中B组分的原料配比的不同之处在于,固化剂用量为15份,第二增塑剂的用量为21.82质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中B组分原料,在此不再赘述。
实施例15
本实施例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中A组分的原料配比同实施例3,B组分的原料配比与实施例3中B组分的原料配比的不同之处在于,固化剂用量为25份,碳酸钙的用量为22.28质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中B组分原料,在此不再赘述。
本实施例的双组份聚氨酯防水涂料的制备方法,具体包括如下步骤:
(1)先将聚醚二元醇、第一增塑剂和纳米助剂混合后在温度120℃,真空度为-0.05MPa条件下脱水3h,然后降温至70℃加入甲苯异氰酸酯,反应2h,再升温至70℃,反应3h,再降温至50℃,加入第一催化剂后再升温70℃,再继续反应1h,最后再降温至60℃,在真空度-0.05MPa条件下脱气40min,得到A组分;
(2)将端羟基聚醚多元醇、第二增塑剂、消泡剂和分散剂混合后升温至120℃,加入固化剂、聚天门冬氨酸树脂、碳酸钙、滑石粉和氧化铁棕混合均匀,在真空度-0.05MPa条件下脱水3h,再将温度降至70℃加入溶剂、第二催化剂以及酸性助剂混合均匀,最后再降温至50℃,在真空度-0.05MPa条件下脱气40min,得到B组分。
对比例1
本对比例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中A组分的原料配比同实施例3,B组分的原料配比与实施例3中B组分的原料配比的不同之处在于,未加入聚天门冬氨酸树脂,第二增塑剂的用量为31.32份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中B组分原料,在此不再赘述。
对比例2
本对比例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中A组分的原料配比同实施例3,B组分的原料配比与实施例3中B组分的原料配比的不同之处在于,聚醚三元醇330N的用量为25份,碳酸钙的用量为18.34份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中B组分原料,在此不再赘述。
对比例3
本对比例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中A组分的原料配比同实施例3,B组分的原料配比与实施例3中B组分的原料配比的不同之处在于,聚天门冬氨酸树脂用量为20份,碳酸钙的用量为18.78份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中B组分原料,在此不再赘述。
对比例4
本对比例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中B组分的原料配比同实施例3,A组分的原料配比与实施例3中A组分的原料配比的不同之处在于,甲苯二异氰酸酯的用量为15质量份,聚醚二元醇的用量为58.7质量份,第一增塑剂的用量为26.26质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中A组分原料,在此不再赘述。
对比例5
本对比例提供了一种双组分聚氨酯防水涂料,由A组分和B组分制成,其中B组分的原料配比同实施例3,A组分的原料配比与实施例3中A组分的原料配比的不同之处在于,甲苯二异氰酸酯的用量为40质量份,聚醚二元醇的用量为30质量份,第一增塑剂的用量为29.26质量份,其余原料用量均同实施例3,其中,所用原料均同实施例3中A组分原料,在此不再赘述。
上述对比例1-5提供的双组份聚氨酯防水涂料的制备方法同实施例16,在此不再赘述。
试验例1
将实施例1-15及对比例1-5提供的双组份聚氨酯防水材料分按照国标GB/T19250的方法进行试件的制备以及检测,结果如表2所示:
表2双组份聚氨酯防水涂料性能数据表
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种双组份聚氨酯防水涂料,其特征在于,包括A组分和B组分,所述A组分包括按质量份数计的如下原料:
异氰酸酯20~40份,聚醚二元醇35~60份和第一催化剂0.01~2份;
所述B组分包括按质量份数计的如下原料:
端羟基聚醚多元醇5~20份,聚天门冬氨酸树脂2~10份,固化剂5~25份,第二催化剂0.02~0.05份和溶剂2~8份。
2.根据权利要求1所述的双组份聚氨酯防水涂料,其特征在于,所述A组分包括按质量份数计的如下原料:
异氰酸酯20~30份,聚醚二元醇45~60份和第一催化剂0.01~0.1份;
所述B组分包括按质量份数计的如下原料:
端羟基聚醚多元醇5~10份,聚天门冬氨酸树脂2~10份,固化剂5~15份,第二催化剂0.02~0.05份和溶剂2~8份。
3.根据权利要求1或2所述的双组份聚氨酯防水涂料,其特征在于,所述A组分还包括按质量份数计的第一增塑剂5~25份和纳米助剂0.2~2份;
优选地,所述A组分还包括按质量份数计的第一增塑剂18~25份和纳米助剂0.2~1份。
4.根据权利要求1或2所述的双组份聚氨酯防水涂料,其特征在于,所述B组分还包括按质量份数计的第二增塑剂10~40份,颜填料45~70份,高性能助剂0.1~0.9份和酸性助剂0.05~0.3份;
优选地,所述B组分包括按质量份数计的第二增塑剂20~30份,颜填料45~60份,高性能助剂0.1~0.9份和酸性助剂0.05~0.3份。
5.根据权利要求1或2所述的双组份聚氨酯防水涂料,其特征在于,所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯;和/或,
所述聚醚二元醇为数均分子量2000~5000的端羟基聚醚二元醇与数均分子量200~1000的端羟基聚醚二元醇的混合物;优选地,所述聚醚二元醇中,数均分子量2000~5000的端羟基聚醚二元醇与数均分子量200~1000的端羟基聚醚二元醇的质量比为(1~4):(1~6),优选为(1~3):(2~3);和/或,
所述端羟基聚醚多元醇选自PPG类聚醚多元醇和POP类聚醚多元醇中的至少一种;优选地,所述PPG类聚醚多元醇和POP类聚醚多元醇各自选自聚醚二元醇;和/或,
所述端羟基聚醚多元醇的数均分子量为500~5000,羟值为40~400mg KOH/g。
6.根据权利要求1或2所述的双组份聚氨酯防水涂料,其特征在于,所述第一催化剂和所述第二催化剂均各自独立的选自有机金属催化剂和叔胺类催化剂中的至少一种;优选地,所述有机金属催化剂选自二月桂酸二丁锡、锌铋复合催化剂、辛酸亚锡、异辛酸铋和新葵酸锌中的至少一种;和/或,所述叔胺类催化剂选自脂肪叔胺类、脂环叔胺类、芳香叔胺类和醇叔胺类以及它们的铵盐化合物中的至少一种;
和/或,
所述固化剂选自乙二醇、1,4-丁二醇、1,2-丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、三乙醇胺、二乙醇胺、MOCA、DMTDA、3,5-二氨基-4-氯苯甲酸异丁酯和甲苯二胺中的至少一种;
和/或,
所述溶剂为有机溶剂;优选地,所述有机溶剂选自100#溶剂油、120#溶剂油、150#溶剂油、乙酸乙酯、乙酸丁酯、DBE和EGDA的至少一种。
7.根据权利要求3所述的双组份聚氨酯防水涂料,其特征在于,所述第一增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、氯化石蜡和柠檬酸酯类增塑剂中的至少一种;和/或,
所述纳米助剂选自纳米二氧化硅、纳米氧化铋和纳米碳酸钙中的至少一种。
8.根据权利要求4所述的双组份聚氨酯防水涂料,其特征在于,所述第二增塑剂选自邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、氯化石蜡和柠檬酸酯类增塑剂中的至少一种;
和/或,所述颜填料选自炭黑、钛白粉、靛蓝、铁黄、氧化铁棕、高岭土、水泥、重质碳酸钙、硫酸钡、氧化镁、氧化钙、硅灰石、硅微粉和滑石粉中的至少一种;
和/或,所述高性能助剂选自消泡剂、流平剂、防沉剂、偶联剂、抗氧剂、缓凝剂和分散剂中的至少一种;
和/或,所述酸性助剂选自异辛酸、正辛酸、正庚酸、异庚酸、正癸酸和油酸中的至少一种。
9.根据权利要求1~8任一项所述的双组份聚氨酯防水涂料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(a)将异氰酸酯、聚醚二元醇、第一催化剂、任选的第一增塑剂和任选的纳米助剂混合,得到A组分;
(b)将端羟基聚醚多元醇、聚天门冬氨酸树脂、固化剂、第二催化剂、溶剂、任选的第二增塑剂、任选的颜填料、任选的高性能助剂以及任选的酸性助剂混合,得到B组分。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(a)将聚醚二元醇、任选的第一增塑剂和任选的纳米助剂混合、加热、真空脱水,添加异氰酸酯反应,再加入第一催化剂继续反应,降温反应物并真空脱气;
(b)将端羟基聚醚多元醇、任选的第二增塑剂、任选的高性能助剂混合、加热,加入固化剂、聚天门冬氨酸树脂以及任选的颜填料混合、真空脱水,降温加入溶剂、第二催化剂以及任选的酸性助剂混合、降温、真空脱气;
优选地,所述方法包括如下步骤:
(a),先将聚醚二元醇、任选的第一增塑剂和任选的纳米助剂混合后在温度100~120℃,真空度为-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱水2~3h,然后降温至50~70℃加入异氰酸酯,反应1~2h,再升温至70~100℃,反应3~4h,再降温至50~60℃,加入第一催化剂后再升温70~100℃,再继续反应1~2h,最后再降温至50~60℃,在真空度-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱气25~40min,得到A组分;
(b),将端羟基聚醚多元醇、任选的第二增塑剂、任选的高性能助剂混合后升温至100~120℃,加入固化剂、聚天门冬氨酸树脂以及任选的颜填料混合均匀,在真空度-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱水2~3h,再将温度降至50~70℃加入溶剂、第二催化剂以及任选的酸性助剂混合均匀,最后再降温至40~50℃,在真空度-0.1MPa~-0.05MPa条件下脱气25~40min,得到B组分。
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