CN114410201B - 一种防水涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防水涂料及其制备方法。该防水涂料包括以下重量份的原料：聚醚多元醇15～50份，甲苯二异氰酸酯15～40份，羟乙基纤维素3～7份，乙烯基硅氧烷3～7份，催化剂0.05～1份，潜固化剂1～5份，扩链剂3～15份，助剂2～10份。利用这几种组分制备得到的涂料具备优异的防水性能，涂膜密实无气泡，具有良好的综合性能。

Description

一种防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种防水涂料及其制备方法。
背景技术
从古至今，建筑防水在建筑工程中有着十分重要的地位。屋面、厕浴间、外墙墙体以及地下室(“四漏”)出现漏水是建筑防水领域中的重中之重。建筑物在使用时出现漏水、渗水或由于长期渗漏等会恶化居住环境，严重损坏办公设施和生产设备，对人们的正常生活、生产秩序造成了困扰，严重时会对人们的生命安全存在威胁，并且需要花费大量的资金和劳动力进行维修。
目前常用的防渗漏方法主要是在建筑物表面铺设防水卷材或者刷涂料。近年来，聚合物防水涂料越来越受到关注，已被广泛应用于许多工程建设中，具有非常好的工业应用前景。
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，经混合等加工工序制成的防水涂料，是目前普遍应用的一种防水涂料，其具有优良的物理性能，能够满足各种建筑防水工程的要求，保证建筑工程的防水防渗的质量，并且能够克服传统的含沥青的防水材料和防水卷材的不足，因而备受青睐。然而，现有的聚氨酯防水涂料的实际效果和预期效果差距较大，并且长期使用后会容易出现耐水性差，长时间与水接触时，水会渗透到聚合物中，导致聚合物发胀变软，降低涂膜强度，使得聚氨酯防水涂料的防水性能变差，最终导致建筑防水工程的失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防水涂料及其制备方法，该防水涂料具有优异的耐水性能，并且具有良好的综合性能，完全能够满足建筑用防水涂料的标准。
根据本发明的第一个方面，提供一种防水涂料，该防水涂料包括以下重量份的原料：聚醚多元醇15～50份，甲苯二异氰酸酯15～40份，羟乙基纤维素3～7份，乙烯基硅氧烷3～7份，催化剂0.05～1份，潜固化剂1～5份，扩链剂3～15份，助剂2～10份。
本发明提供的防水涂料含有聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、羟乙基纤维素、乙烯基硅氧烷、催化剂、潜固化剂、扩链剂和助剂。甲苯二异氰酸酯中含有高度不饱和的异氰酸酯基团，化学性质非常活泼，能够与聚醚多醇中的羟基反应，生成具有聚氨酯结构的聚合物(-NCO基封端的聚合体)，具有良好的附着力和耐水性；具有聚氨酯结构的聚合物与催化剂、潜固化剂配合时，能够使得涂料具有较高的拉伸强度、撕裂强度以及粘结强度等力学性能，并且涂膜不会出现针孔和气泡问题；羟乙基纤维素的加入使得涂料的拉伸强度得到进一步的提升；加入乙烯基硅氧烷则能够进一步提高涂料的防水效果；扩链剂则能够与异氰酸酯中未反应的一部分-NCO基团发生扩链反应使得分子链增长，同时能够作为不同分子之间的交联点，有利于提高防水涂料的拉伸强度；加入一定量的助剂则有助于提高防水涂料的综合性能，提高涂料中各物质之间的相容性，并有利于改善防水涂料的后续涂布性能。本发明正是通过这几种物质之间良好的协同作用，使得制备出来的防水涂料具有优异的防水性能，储存稳定性高，成膜性能好，涂膜致密无接缝，水浸不侵，粘结强度优异。
优选地，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比0.5～2:0.1～1混合得到。
优选地，聚醚二元醇的羟值为50～58mgKOH/g，聚醚三元醇的羟值为60～75mgKOH/g。
本方案提供的聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照一定的质量比混合得到，通过对聚醚多元醇中二元醇和三元醇的比例进行调节，同时把羟值限定在一定的范围内，使得甲苯二异氰酸酯与聚醚多元醇反应更好，合成的聚氨酯结构更加稳定，制备得到的涂料的防水性能得到进一步的提升。
优选地，催化剂包括五甲基二亚丙基三胺、四甲基乙二胺、三亚乙基二胺中的至少一种。
优选地，潜固化剂为胺潜固化剂或噁唑烷潜固化剂。
优选地，噁唑烷潜固化剂包括2-异丙基恶唑烷、2,2-二氢恶唑烷、2-异丙基-N-羟乙基-恶唑烷、2,2-二氢-N-羟乙基恶唑烷的酯类化合物中的至少一种。
优选地，扩链剂包括丙三醇、1,4-丁二醇、1,4-环己二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇中的至少一种。
优选地，扩链剂由丙三醇和1,7-庚二醇组成。
本方案使用丙三醇和1,7-庚二醇的组合作为扩链剂，其中，丙三醇的碳链较短并且含有较多的羟基基团，而1,7-庚二醇的碳链较长并且头尾碳原子上均含有羟基基团，两个之间能够形成互补，提高了其与甲苯二异氰酸酯形成网状立体结构高分子中的交联点，使得制备得到的防水涂料所形成的防水涂层性能得到了极大的提高。
优选地，助剂包括以下重量份的原料：溶剂1～5份，消泡剂0.5～3份，稀释剂0.5～2份。
优选地，溶剂选自甲苯、二甲苯、丙酮、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种。
优选地，稀释剂包括聚丙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的至少一种。
优选地，消泡剂由物理消泡剂和化学消泡剂以质量比1:0.5～2混合得到。
优选地，物理消泡剂包括聚硅氧烷消泡剂、硅酮消泡剂中的至少一种。
优选地，化学消泡剂包括氧化钙、氧化镁、氢氧化钙中的至少一种。
根据本发明的第二个方面，提供一种防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、羟乙基纤维素、乙烯基硅氧烷、催化剂、潜固化剂混合均匀，升温至75～90℃，在搅拌状态下反应1～2h，保温0.5～1.5h，得到混合液，；
(2)将扩链剂、助剂混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为20～40min，75～90℃下保温0.5～1.5h，降温，出料，得到防水涂料。
本发明提供的防水涂料的制备工艺简单、易操作，适用于大规模工业化生产。
本发明的有益效果为：本发明提供的防水涂料通过改善涂料配方，使得涂料具备优异的防水性能，涂膜表干时间短、密实无气泡，具有良好的综合性能，符合国家标准。并且该防水涂料的制备工艺简单，适合大规模生产，符合经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明提供的技术方案中的技术特征作进一步清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
实施例1
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚多元醇15份、甲苯二异氰酸酯30份、羟乙基纤维素7份、乙烯基硅氧烷3份、催化剂0.05份、潜固化剂2.5份，混合均匀并升温至75℃，在搅拌状态下反应2h，保温0.5h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂9份、助剂2份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为20min，75℃下保温1h，降温，出料，得到防水涂料；
其中，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比0.5:1混合得到；
扩链剂由丙三醇和1,7-庚二醇组成；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
实施例2
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚多元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、羟乙基纤维素5份、乙烯基硅氧烷5份、催化剂0.5份、潜固化剂5份，混合均匀并升温至85℃，在搅拌状态下反应1.5h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂15份、助剂6份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为30min，85℃下保温1.5h，降温，出料，得到防水涂料；
其中，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比2:0.5混合得到；
扩链剂由丙三醇和1,7-庚二醇组成；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
实施例3
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚多元醇50份、甲苯二异氰酸酯15份、羟乙基纤维素3份、乙烯基硅氧烷7份、催化剂1份、潜固化剂1份，混合均匀并升温至90℃，在搅拌状态下反应1h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂3份、助剂10份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为40min，90℃下保温0.5h，降温，出料，得到防水涂料；
其中，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比1:0.1混合得到；
扩链剂由丙三醇和1,7-庚二醇组成；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
实施例4
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚多元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、羟乙基纤维素5份、乙烯基硅氧烷5份、催化剂0.5份、潜固化剂5份，混合均匀并升温至85℃，在搅拌状态下反应1.5h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂15份、助剂6份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为30min，85℃下保温1.5h，降温，出料，得到防水涂料；
其中，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比2:0.5混合得到；
扩链剂为丙三醇；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
实施例5
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚多元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、羟乙基纤维素5份、乙烯基硅氧烷5份、催化剂0.5份、潜固化剂5份，混合均匀并升温至85℃，在搅拌状态下反应1.5h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂15份、助剂6份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为30min，85℃下保温1.5h，降温，出料，得到防水涂料；
其中，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比2:0.5混合得到；
扩链剂为1,7-庚二醇；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
实施例6
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚多元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、羟乙基纤维素5份、乙烯基硅氧烷5份、催化剂0.5份、潜固化剂5份，混合均匀并升温至85℃，在搅拌状态下反应1.5h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂15份、助剂6份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为30min，85℃下保温1.5h，降温，出料，得到防水涂料；
其中，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比2:0.5混合得到；
扩链剂由丙三醇和1,4-丁二醇组成；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
实施例7
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚二元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、羟乙基纤维素5份、乙烯基硅氧烷5份、催化剂0.5份、潜固化剂5份，混合均匀并升温至85℃，在搅拌状态下反应1.5h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂15份、助剂6份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为30min，85℃下保温1.5h，降温，出料，得到防水涂料；
扩链剂由丙三醇和1,7-庚二醇组成；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
实施例8
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚三元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、羟乙基纤维素5份、乙烯基硅氧烷5份、催化剂0.5份、潜固化剂5份，混合均匀并升温至85℃，在搅拌状态下反应1.5h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂15份、助剂6份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为30min，85℃下保温1.5h，降温，出料，得到防水涂料；
扩链剂由丙三醇和1,7-庚二醇组成；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
对比例1
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚多元醇35份、脂肪族二异氰酸酯40份、羟乙基纤维素5份、乙烯基硅氧烷5份、催化剂0.5份、潜固化剂5份，混合均匀并升温至85℃，在搅拌状态下反应1.5h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂15份、助剂6份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为30min，85℃下保温1.5h，降温，出料，得到防水涂料；
其中，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比2:0.5混合得到；
扩链剂由丙三醇和1,7-庚二醇组成；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
对比例2
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚多元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、羟乙基纤维素5份、乙烯基硅氧烷5份、催化剂0.5份、潜固化剂5份，混合均匀并升温至85℃，在搅拌状态下反应1.5h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取助剂6份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为30min，85℃下保温1.5h，降温，出料，得到防水涂料；
其中，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比2:0.5混合得到；助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
对比例3
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚多元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、乙烯基硅氧烷5份、催化剂0.5份、潜固化剂5份，混合均匀并升温至85℃，在搅拌状态下反应1.5h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂15份、助剂6份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为30min，85℃下保温1.5h，降温，出料，得到防水涂料；
其中，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比2:0.5混合得到；
扩链剂由丙三醇和1,7-庚二醇组成；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
对比例4
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚多元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、羟乙基纤维素5份、催化剂0.5份、潜固化剂5份，混合均匀并升温至85℃，在搅拌状态下反应1.5h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂15份、助剂6份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为30min，85℃下保温1.5h，降温，出料，得到防水涂料；
其中，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比2:0.5混合得到；
扩链剂由丙三醇和1,7-庚二醇组成；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
对比例5
一种防水涂料，制备方法包括以下步骤：
(1)按照重量份数称取聚醚多元醇35份、甲苯二异氰酸酯40份、羟乙基纤维素5份、乙烯基硅氧烷5份、催化剂0.5份，混合均匀并升温至85℃，在搅拌状态下反应1.5h，保温1h，得到混合液；
(2)按照重量份数称取扩链剂15份、助剂6份，混合均匀并缓慢滴加到混合液中，滴加时间为30min，85℃下保温1.5h，降温，出料，得到防水涂料；
其中，聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比2:0.5混合得到；
扩链剂由丙三醇和1,7-庚二醇组成；
助剂为质量比为1:1:1的溶剂、消泡剂、稀释剂的组合。
测试例
1.实验构建方式
本测试例所采用的参试对象为实施例1～6和对比例1～3所制得的防水涂料，对参试对象进行各项性能测试，利用国家标准GB/T 19250-2003中的防水涂料进行检验。其中，拉伸强度、断裂伸长率、低温弯折性、不透水性采用国家标准GB/T16777-1997进行测试；撕裂强度采用国家标准GB/T529-1999进行测试。
2.实验结果
表1防水涂料的各项性能测试结果
Figure BDA0003397247370000081
实施例1～8和对比例1～5所制得的防水涂料的各项性能测试结果如表1所示。由表1可知，本发明提供的防水涂料中含有聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、羟乙基纤维素、乙烯基硅氧烷、催化剂、潜固化剂、扩链剂和助剂，这几种组分之间具有良好的协同作用，制备得到的涂料具有优异的防水性能，在0.4MPa，2h条件下不透水，符合国家标准，并且具备良好的综合性能，比如表干时间短，涂膜密实无气泡，拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度均较高，低温弯折性好。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但这些修改或替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种防水涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚醚多元醇15～50份，甲苯二异氰酸酯15～40份，羟乙基纤维素3～7份，乙烯基硅氧烷3～7份，催化剂0.05～1份，潜固化剂1～5份，扩链剂3～15份，助剂2～10份；
所述聚醚多元醇由聚醚二元醇和聚醚三元醇按照质量比0.5～2:0.1～1混合得到；
所述聚醚二元醇的羟值为50～58mgKOH/g，所述聚醚三元醇的羟值为60～70mgKOH/g；
所述扩链剂由丙三醇和1,7-庚二醇组成。
2.如权利要求1所述防水涂料，其特征在于：所述催化剂包括五甲基二亚丙基三胺、四甲基乙二胺、三亚乙基二胺中的至少一种。
3.如权利要求1所述防水涂料，其特征在于：所述潜固化剂为胺潜固化剂或噁唑烷潜固化剂；
所述噁唑烷潜固化剂包括2-异丙基恶唑烷、2,2-二氢恶唑烷、2-异丙基-N-羟乙基-恶唑烷、2,2-二氢-N-羟乙基恶唑烷的酯类化合物中的至少一种。
4.如权利要求1所述防水涂料，其特征在于，所述助剂包括以下重量份的原料：溶剂1～5份，消泡剂0.5～3份，稀释剂0.5～2份。
5.如权利要求4所述防水涂料，其特征在于：所述溶剂选自甲苯、二甲苯、丙酮、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种；
所述稀释剂包括聚丙二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的至少一种；
所述消泡剂由物理消泡剂和化学消泡剂以质量比1:0.5～2混合得到，所述物理消泡剂包括聚硅氧烷消泡剂、硅酮消泡剂中的至少一种，所述化学消泡剂包括氧化钙、氧化镁、氢氧化钙中的至少一种。
6.如权利要求1～5任意一项所述防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述聚醚多元醇、所述甲苯二异氰酸酯、所述羟乙基纤维素、所述乙烯基硅氧烷、所述催化剂、所述潜固化剂混合均匀，升温至75～90℃，在搅拌状态下反应1～2h，保温0.5～1.5h，得到混合液；
(2)将扩链剂、助剂混合均匀并缓慢滴加到所述混合液中，滴加时间为20～40min，75～90℃下保温0.5～1.5h，降温，出料，得到所述防水涂料。
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