CN113845828B - 一款具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一款具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料,包括如下重量份的原料:聚氨酯乳液100‑150份,填料60‑100份,增稠剂2‑10份,活性纳米钙1‑5份,气相二氧化硅1‑3份,液体聚脲触变剂0.1‑2份,润湿剂0‑5份,消泡剂0‑5份,成膜助剂0‑3份,杀菌剂0‑1份,防腐剂0‑1份。本发明使用水性聚氨酯乳液,通过引入抗流变助剂,形成一款具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料。抗流变助剂包括气相二氧化硅、活性纳米钙和液体聚脲触变剂,高触变性的产生需要三者复合使用,实现更好的抗流挂效果。本发明的水性聚氨酯防水涂料可以与水互混,极低VOC含量,环保性能提升属于数量级别跃迁。
Description
技术领域
本发明属于建筑涂料领域,具体涉及一款具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料。
背景技术
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。关于聚氨酯防水涂料,目前市场通用的是油性聚氨酯防水涂料,油性聚氨酯防水涂料含VOC,环保性能有待提高;且施工过程对水汽敏感,有严格的施工环境要求。因此越来越多的人关注和研究水性聚氨酯防水涂料,水性聚氨酯防水涂料首先要解决的问题就是流挂。
涂膜上留有漆液向下流淌痕迹的现象叫做流挂,多出现于建筑面的垂直面或棱角处。一般出现在垂直面的为垂幕状流挂,出现在棱角处的为泪痕状流挂,流挂的产生影响涂膜的外观以及耐久性能。水性涂料由于水分含量比一般的油性涂料多,水的挥发速度慢,因此在使用水性涂料时更加要注意流挂的产生。
CN201811411706.1公开了具有抗流挂特性的双组份水性聚氨酯中涂涂料组合物,主要由甲组分和乙组分制得,所述甲组分由以下质量百分数的原料制得:羟基功能化水性丙烯酸树脂:28~45%,助溶剂A:2~9%,分散剂:0.2~1.2%,流平剂:0.2~0.35%,消泡剂:0.1~0.3%,pH调节剂:0.1~0.45%,颜料:6~17%,填料:14~40%,含聚脲基团的水性抗流挂聚合物:4.5~12.5%,去离子水:6.55~12%;所述乙组分由以下质量百分数的原料制得:水性聚异氰酸酯固化剂:70~95%,助溶剂G:5~30%。上述水性聚氨酯涂料添加了含聚脲基团的水性抗流挂聚合物,但双组份水性聚氨酯涂料加入了一些固化剂,虽然固化剂不含甲醛、苯等物质,但是会增加一些VOC的排放和气味,因此在环保方面还是略逊于单组份水性漆,另外涂装成本也要高很多。CN201911135947.2公开了一种高硬度抗流挂聚氨酯水性功能涂料,按重量份计,其组成为:APAO改性聚氨酯水性树脂100.0~150.0份、硅改性水性聚氨酯树脂20.0~40.0份、成膜助剂5.0~10.0份、纳米玻璃微珠6.0~10.0份、白色石墨烯4.0~8.0份、硅烷偶联剂3.0~6.0份、流平剂0.3~0.8份、分散剂0.5~1.0份、消泡剂0.3~0.6份、润湿剂0.2~0.6份、增稠剂0.3~1.0份、去离子水15.0~40.0份;其中,所述的APAO改性聚氨酯水性树脂由二异氰酸酯、低聚物多元醇、丙烯酸羟乙酯接枝APAO、扩链剂、二羟甲基丙酸、丙烯酸羟丙酯、乙醇、乙二胺与中和剂通过反应制得。上述聚氨酯涂料通过改性聚氨酯树脂来提高涂料的硬度,其生产成本高,且抗流挂性能效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于提供一款具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料,其制备成本低,抗流挂性能优异,环保性好。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案如下:
一款具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料,包括如下重量份的原料:
聚氨酯乳液 100-150份
填料 60-100份
增稠剂 2-10份
活性纳米钙 1-5份
气相二氧化硅 1-3份
液体聚脲触变剂 0.1-2份
润湿剂 0-5份
消泡剂 0-5份
成膜助剂 0-3份
杀菌剂 0-1份
防腐剂 0-1份。
本发明的水性聚氨酯防水涂料可以与水互混,极低VOC含量,环保性能提升属于数量级别跃迁。特别地,本发明聚氨酯防水涂料具有较好的抗流挂特性,立面施工性能优异。本发明使用水性聚氨酯乳液,通过引入抗流变助剂,形成一款具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料。抗流变助剂包括气相二氧化硅、活性纳米钙和液体聚脲触变剂,高触变性的产生需要三者复合使用,气相二氧化硅、活性纳米钙、液体聚脲触变剂的搭配使用能更好实现抗流挂效果。活性纳米钙是指纳米活性碳酸钙。
聚脲类触变剂的触变性是通过析出晶体形成三维网状结构来实现。此类物料的触变性效力非常高,较少的添加量能提高很好的触变效果,但其对产品的物性有影响,需要谨慎使用。气相二氧化硅是在液体体系中极易形成均匀的三维网状结构(氢键)。这种三维网状结构(氢键)有外力(剪切力、电场力等)时会破坏,介质变稀,粘度下降,外力一旦消失,三维结构(氢键)会自行恢复,粘度上升。此物品的触变效力较好,使用量要高于聚脲类产品,对涂料成膜后的拉伸性能有一定影响,使用量要控制。纳米活性碳酸钙具有空间位阻效应,在涂料制备中,能使配方密度较大的粉体悬浮,起防沉降作用。此物料的触变效力一般,作为补充料使用,能降低成本。三者各自的触变机理不一样,但组合在一起使用,能够相互补充,很好地调整涂料的触变性,使用效果最佳。
优选地,水性聚氨酯防水涂料包括如下重量份的原料:
聚氨酯乳液 100-150份
填料 60-100份
粉体增稠剂 1-5份
液体增稠剂 1-5份
润湿剂 1-5份
消泡剂 1-5份
活性纳米钙 1-5份
成膜助剂 1-3份
气相二氧化硅 1-3份
液体聚脲触变剂 0.1-1份
杀菌剂 0-1份
防腐剂 0-1份。
进一步优选地,水性聚氨酯防水涂料由如下重量份的原料组成:
聚氨酯乳液 110份
填料 80份
水 11.5份
粉体增稠剂 3份
液体增稠剂 3份
润湿剂 3份
消泡剂 2份
活性纳米钙 1.5份
成膜助剂 1份
气相二氧化硅 1份
液体聚脲触变剂 0.5份
杀菌剂 0.5份
防腐剂 0.5份。
粉体增稠剂搭配液体增稠剂的组合使用有利于形成产品质量与成本控制达到平衡,杀菌剂和防腐剂的复合使用,有利于产品质量的提供。本发明水性聚氨酯防水涂料的组分选择和含量设置,是发明人经过大量的实验和生产实践中总结出来的,是本发明的较优方案。
在本发明中,配方中各组分可选用本领域常规使用的产品。优选地,所述聚氨酯乳液选用8355,润湿剂选用4480,消泡剂选用632,成膜助剂选用醇酯十二,杀菌剂选用十二烷基二甲基苄基氯化铵1227,防腐剂选用卡松类EG-CLF。
优选地,所述活性纳米钙为B100型,所述气相二氧化硅为CAB-O-SIL TS720,所述液体聚脲触变剂选用ECO-6500。
优选地,所述液体增稠剂选用LH-91,所述粉体增稠剂选用羟乙基纤维素HEC。
本发明所述水性聚氨酯防水涂料的制备包括如下步骤:
S1.将水和粉体增稠剂混合均匀,加入成膜助剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、40%-70%的聚氨酯乳液,混合均匀;
S2.加入硫酸钡、碳酸钙和高岭土,混合均匀,再加入气相二氧化硅和活性纳米钙,搅拌均匀;
S3.加入剩余聚氨酯乳液,然后搅拌均匀;
S4.加入防腐剂、液体增稠剂、液体聚脲触变剂,混合均匀后出料。
本发明的制备工艺,通过长期的实验研究和调整,优化了各组分的添加顺序,使各组分更容易分散均匀,生产成本低,质量可控度高。
优选地,所述水性聚氨酯防水涂料的制备包括如下步骤:
S1.将水和粉体增稠剂混合,800-1200转/min分散3-10min,加入成膜助剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、50%-70%的聚氨酯乳液,搅拌混合均匀;
S2.在搅拌形成液面中间旋涡的状态下,缓慢加入硫酸钡、碳酸钙、高岭土、气相二氧化硅和活性纳米钙,在加入过程中搅拌速度随时调整,确保粉体能快速分散到液体中,不团聚;
S3.粉体加入完毕,800-1200转/min分散1-4min,然后200-500转/min搅拌1-2min,循环3次;
S4.加入剩余聚氨酯乳液后搅拌速度控制在400-600转/min,保持3-6min;
S5.加入防腐剂、液体增稠剂、液体聚脲触变剂,搅拌速度控制在400-600转/min,保持3-6min后出料。
如上所述,本发明的制备工艺进一步优化了涂料各组分混合过程中的参数设计,使各组分分散均匀。
优选地,本发明所述填料由硫酸钡、碳酸钙和高岭土组成,硫酸钡、碳酸钙和高岭土的质量比为4-6:7-10:2-5,其中高岭土的目数为1000-2000目。在本发明中,填料不仅仅起到骨料填充的作用,其还可以调节涂料的流变性能,起到一定的抗流挂性能。
本发明还保护所述具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料在防水卷材中的应用。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
1、本发明的水性聚氨酯防水涂料可以与水互混,极低VOC含量,环保性能提升属于数量级别跃迁。特别地,本发明聚氨酯防水涂料具有较好的抗流挂特性,立面施工性能优异。
2、本发明使用水性聚氨酯乳液,通过引入抗流变助剂,形成一款具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料。抗流变助剂包括气相二氧化硅、活性纳米钙和液体聚脲触变剂,高触变性的产生需要三者复合使用,实现更好的抗流挂效果。
3、本发明水性聚氨酯防水涂料进一步优化了制备工艺,通过工艺步骤的设计和工艺参数的设置,生产成本低,制备得到的涂料抗流挂性能优异。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进一步详细说明,但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。
下述实施例和对比例所采用的原料如无特殊说明,均为市售。
其中,所述聚氨酯乳液选用万华8355,润湿剂选用4480,消泡剂选用632,成膜助剂选用醇酯十二,杀菌剂选用十二烷基二甲基苄基氯化铵1227,防腐剂选用卡松类EG-CLF,活性纳米钙为B100型,气相二氧化硅为CAB-O-SIL TS720,液体聚脲触变剂选用ECO-6500,液体增稠剂选用LH-91,粉体增稠剂选用羟乙基纤维素HEC。
所述高岭土的目数为1000-2000目。
实施例1:
水性聚氨酯防水涂料的制备,步骤如下:
S1.将水和粉体增稠剂混合,800转/min分散10min,加入成膜助剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、50%的聚氨酯乳液,搅拌混合均匀;
S2.在搅拌形成液面中间旋涡的状态下,缓慢加入硫酸钡、碳酸钙、高岭土、气相二氧化硅和活性纳米钙,在加入过程中搅拌速度随时调整,确保粉体能快速分散到液体中,不团聚;
S3.粉体加入完毕,800转/min分散4min,然后200转/min搅拌2min,循环3次;
S4.加入剩余聚氨酯乳液后搅拌速度控制在400转/min,保持6min;
S5.加入防腐剂、液体增稠剂、液体聚脲触变剂,搅拌速度控制在400转/min,保持6min后出料。
其中,水性聚氨酯防水涂料配方如下:
聚氨酯乳液 100Kg
填料 60Kg(硫酸钡、碳酸钙和高岭土按质量比为4:7:2组成)
水 10Kg
粉体增稠剂 1Kg
液体增稠剂 1Kg
润湿剂 1Kg
消泡剂 1Kg
活性纳米钙 1Kg
成膜助剂 1Kg
气相二氧化硅 1Kg
液体聚脲触变剂 0.1Kg。
实施例2:
水性聚氨酯防水涂料的制备,步骤如下:
S1.将水和粉体增稠剂混合,1200转/min分散3min,加入成膜助剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、70%的聚氨酯乳液,搅拌混合均匀;
S2.在搅拌形成液面中间旋涡的状态下,缓慢加入硫酸钡、碳酸钙、高岭土、气相二氧化硅和活性纳米钙,在加入过程中搅拌速度随时调整,确保粉体能快速分散到液体中,不团聚;
S3.粉体加入完毕,1200转/min分散1min,然后500转/min搅拌1min,循环3次;
S4.加入剩余聚氨酯乳液后搅拌速度控制在600转/min,保持3min;
S5.加入防腐剂、液体增稠剂、液体聚脲触变剂,搅拌速度控制在600转/min,保持3min后出料。
其中,水性聚氨酯防水涂料配方如下:
聚氨酯乳液 150Kg
填料 100Kg(硫酸钡、碳酸钙和高岭土按质量比为6:10:5组成)
水 18Kg
粉体增稠剂 5Kg
液体增稠剂 5Kg
润湿剂 5Kg
消泡剂 5Kg
活性纳米钙 5Kg
成膜助剂 3Kg
气相二氧化硅 3Kg
液体聚脲触变剂 1Kg
杀菌剂 1Kg
防腐剂 1Kg。
实施例3:
水性聚氨酯防水涂料的制备,步骤如下:
S1.将水和粉体增稠剂混合,1000转/min分散6min,加入成膜助剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、60%的聚氨酯乳液,搅拌混合均匀;
S2.在搅拌形成液面中间旋涡的状态下,缓慢加入硫酸钡、碳酸钙、高岭土、气相二氧化硅和活性纳米钙,在加入过程中搅拌速度随时调整,确保粉体能快速分散到液体中,不团聚;
S3.粉体加入完毕,1000转/min分散2min,然后400转/min搅拌2min,循环3次;
S4.加入剩余聚氨酯乳液后搅拌速度控制在500转/min,保持5min;
S5.加入防腐剂、液体增稠剂、液体聚脲触变剂,搅拌速度控制在500转/min,保持4min后出料。
其中,水性聚氨酯防水涂料配方如下:
聚氨酯乳液 110Kg
填料 80Kg(硫酸钡、碳酸钙和高岭土按质量比为5:8:3组成)
水 11.5Kg
粉体增稠剂 3Kg
液体增稠剂 3Kg
润湿剂 3Kg
消泡剂 2Kg
活性纳米钙 1.5Kg
成膜助剂 1Kg
气相二氧化硅 1Kg
液体聚脲触变剂 0.5Kg
杀菌剂 0.5Kg
防腐剂 0.5Kg。
实施例4:
水性聚氨酯防水涂料的制备,步骤如下:
S1.将水和粉体增稠剂混合,900转/min分散7min,加入成膜助剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、65%的聚氨酯乳液,搅拌混合均匀;
S2.在搅拌形成液面中间旋涡的状态下,缓慢加入硫酸钡、碳酸钙、高岭土、气相二氧化硅和活性纳米钙,在加入过程中搅拌速度随时调整,确保粉体能快速分散到液体中,不团聚;
S3.粉体加入完毕,1100转/min分散2min,然后300转/min搅拌2min,循环3次;
S4.加入剩余聚氨酯乳液后搅拌速度控制在400转/min,保持6min;
S5.加入防腐剂、液体增稠剂、液体聚脲触变剂,搅拌速度控制在500转/min,保持5min后出料。
其中,水性聚氨酯防水涂料配方如下:
聚氨酯乳液 120Kg
填料 75Kg(硫酸钡、碳酸钙和高岭土按质量比为5:9:4组成)
水 13kg
粉体增稠剂 2Kg
液体增稠剂 3Kg
润湿剂 2Kg
消泡剂 2Kg
活性纳米钙 2Kg
成膜助剂 1Kg
气相二氧化硅 2Kg
液体聚脲触变剂 0.3Kg
杀菌剂 0.6Kg
防腐剂 0.4Kg。
对比例1:
水性聚氨酯防水涂料的制备步骤与实施例3相同,配方如下:
聚氨酯乳液 110Kg
填料 80Kg(硫酸钡、碳酸钙和高岭土按质量比为5:8:3组成)
水 11.5Kg
粉体增稠剂 3Kg
液体增稠剂 3Kg
润湿剂 3Kg
消泡剂 2Kg
活性纳米钙 2.0Kg
成膜助剂 1Kg
气相二氧化硅 1Kg
液体聚脲触变剂 0Kg
杀菌剂 0.5Kg
防腐剂 0.5Kg。
对比例2:
水性聚氨酯防水涂料的制备步骤与实施例3相同,配方如下:
聚氨酯乳液 110Kg
填料 80Kg(硫酸钡、碳酸钙和高岭土按质量比为5:8:3组成)
水 11.5Kg
粉体增稠剂 3Kg
液体增稠剂 3Kg
润湿剂 3Kg
消泡剂 2Kg
活性纳米钙 0Kg
成膜助剂 1Kg
气相二氧化硅 1Kg
液体聚脲触变剂 2.0Kg
杀菌剂 0.5Kg
防腐剂 0.5Kg。
对比例3:
水性聚氨酯防水涂料的制备步骤与实施例3相同,配方如下:
聚氨酯乳液 110Kg
填料 80Kg(硫酸钡、碳酸钙和高岭土按质量比为5:8:3组成)
水 11.5Kg
粉体增稠剂 3Kg
液体增稠剂 3Kg
润湿剂 3Kg
消泡剂 2Kg
活性纳米钙 1.5Kg
成膜助剂 1Kg
气相二氧化硅 0Kg
液体聚脲触变剂 1.5Kg
杀菌剂 0.5Kg
防腐剂 0.5Kg。
对比例4:
水性聚氨酯防水涂料的制备步骤与实施例3相同,配方如下:
聚氨酯乳液 110Kg
填料 80Kg(硫酸钡、碳酸钙和高岭土按质量比为5:8:3组成)
水 11.5Kg
粉体增稠剂 3Kg
液体增稠剂 3Kg
润湿剂 3Kg
消泡剂 2Kg
活性纳米钙 0Kg
成膜助剂 1Kg
气相二氧化硅 0Kg
液体聚脲触变剂 3.0Kg
杀菌剂 0.5Kg
防腐剂 0.5Kg。
对比例5:
水性聚氨酯防水涂料的配方与实施例3相同,制备步骤如下:
S1.将水和粉体增稠剂、液体增稠剂混合,1000转/min分散6min,加入成膜助剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、聚氨酯乳液、液体聚脲触变剂,搅拌混合均匀;
S2.缓慢加入硫酸钡、碳酸钙、高岭土、气相二氧化硅、活性纳米钙和防腐剂,搅拌速度控制在1000转/min,保持10min后出料。
性能测试
按照GB/T 19250-2013的测试方法,测试上述实施例1-4制备的水性聚氨酯防水涂料的基本性能指标(见表1),测试结果如表2所示。按照GB/T 9264-2012的测试方法,测试实施例1-4和对比例1-5制备的水性聚氨酯防水涂料的抗流挂性能,测试结果如表3所示。
表1测试项目及技术指标
表2基本性能指标测试结果
表3抗流挂性测试结果
小结:通过比较实施例3与对比例1-5的抗流挂性测试结果,可发现本发明的气相二氧化硅、活性纳米钙、液体聚脲触变剂的搭配使用能更好实现抗流挂效果,缺少其中的任何一个,抗流挂性明显下降,高触变性的产生需要三者复合使用。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。
Claims (7)
1.一款具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料,其特征在于,包括如下重量份的原料:
聚氨酯乳液100-150份
填料60-100份
粉体增稠剂1-5份
液体增稠剂1-5份
润湿剂1-5份
消泡剂1-5份
活性纳米钙1-5份
成膜助剂1-3份
气相二氧化硅1-3份
液体聚脲触变剂0.1-1份
杀菌剂0-1份
防腐剂0-1份;
所述活性纳米钙为B100型,所述填料由硫酸钡、碳酸钙和高岭土组成,硫酸钡、碳酸钙和高岭土的质量比为4-6:7-10:2-5,其中高岭土的目数为1000-2000目;
所述水性聚氨酯防水涂料的制备包括如下步骤:
S1.将水和粉体增稠剂混合均匀,加入成膜助剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、40%-70%的聚氨酯乳液,混合均匀;
S2.加入硫酸钡、碳酸钙和高岭土,混合均匀,再加入气相二氧化硅和活性纳米钙,搅拌均匀;
S3.加入剩余聚氨酯乳液,然后搅拌均匀;
S4.加入防腐剂、液体增稠剂、液体聚脲触变剂,混合均匀后出料。
2.根据权利要求1所述具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料,其特征在于,由如下重量份的原料组成:
聚氨酯乳液110份
填料80份
水11.5份
粉体增稠剂3份
液体增稠剂3份
润湿剂3份
消泡剂2份
活性纳米钙1.5份
成膜助剂1份
气相二氧化硅1份
液体聚脲触变剂0.5份
杀菌剂0.5份
防腐剂0.5份。
3.根据权利要求1所述具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料,其特征在于,所述聚氨酯乳液选用万华8355乳液,所述润湿剂选用4480,所述消泡剂选用632,所述成膜助剂选用醇酯十二,所述杀菌剂选用十二烷基二甲基苄基氯化铵1227,所述防腐剂选用卡松类防腐剂。
4.根据权利要求1所述具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料,其特征在于,所述气相二氧化硅为CAB-O-SIL TS720,所述液体聚脲触变剂选用ECO-6500。
5.根据权利要求1所述具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料,其特征在于,所述液体增稠剂选用LH-91,所述粉体增稠剂选用羟乙基纤维素HEC。
6.根据权利要求1所述具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料,其特征在于,所述水性聚氨酯防水涂料的制备包括如下步骤:
S1.将水和粉体增稠剂混合,800-1200转/min分散3-10min,加入成膜助剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、50%-70%的聚氨酯乳液,搅拌混合均匀;
S2.在搅拌形成液面中间旋涡的状态下,加入硫酸钡、碳酸钙、高岭土、气相二氧化硅和活性纳米钙,在加入过程中搅拌速度随时调整,确保粉体能快速分散到液体中,不团聚;
S3.粉体加入完毕,800-1200转/min分散1-4min,然后200-500转/min搅拌1-2min,循环3次;
S4.加入剩余聚氨酯乳液后搅拌速度控制在400-600转/min,保持3-6min;
S5.加入防腐剂、液体增稠剂、液体聚脲触变剂,搅拌速度控制在400-600转/min,保持3-6min后出料。
7.权利要求1-6任一所述具有抗流挂功能的水性聚氨酯防水涂料在防水卷材中的应用。
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