CN114410214A

CN114410214A - 一种高耐水聚氨酯防水涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN114410214A
Application number: CN202210084152.9A
Authority: CN
Inventors: 李超; 孟祥雪; 马伟伟; 杨丰杰; 孟玉; 朱兆伟; 王建新; 潘玉民
Original assignee: Hongyuan Waterproof Technology Group Co ltd
Current assignee: Hongyuan Waterproof Technology Group Co ltd
Priority date: 2022-01-25
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2042-01-25
Also published as: CN114410214B

Abstract

本发明提供一种高耐水聚氨酯防水涂料及其制备方法，所述的高耐水聚氨酯防水涂料包括甲组分和乙组分；所述甲组分包括以下原料组分：固体沥青、硅烷封端聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、多元醇扩链剂、液体填料、催化剂、硬脂酸锌、超钙粉、石松粉；所述乙组分包括以下原料组分：聚四氢呋喃二醇、液化MDI。本发明聚氨酯防水涂料耐水性能好，与潮湿基面粘结强度高，且不含任何相容剂和增塑剂，更环保耐用。

Description

一种高耐水聚氨酯防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及防水涂料领域，具体涉及一种高耐水聚氨酯防水涂料及其制备方法。

背景技术

目前欧美等国家建筑防水涂料在建筑防水材料领域的市场份额占比较高，而我国建筑防水涂料在建筑防水材料领域内的市场份额占比仍相对较小，主要市场被防水卷材占据。建筑防水涂料的占比约30%，防水卷材的市场份额占比高达70%以上。随着国际质量标准和环保要求的不断提升，我国建筑防水涂料在产品质量、性能和环保方面也逐步提高，也将会加速其对传统防水卷材的替代。

目前防水涂料中应用最为广泛的就是聚合物水泥JS防水涂料和聚氨酯防水涂料。JS防水涂料为水性防水涂料，施工方便、综合造价低，工期短，且无毒环保，同时也因其是水性涂料，所以耐水解性较差，无法应用于卫生间、地下室、游泳池、消防水池等长期浸水的工程。而现有聚氨酯防水涂料基本为油性防水涂料，各项防水性能优异，但其含有的相容剂，对施工人员具有一定危害，且对施工基层的含水率、粉尘等有较高要求，容易导致与基层粘结不牢，引起窜水。

目前也有针对聚氨酯与基层粘结不牢开发的防水涂料，例如中国发明专利CN201910712580.X，公开了一种双组份常温非固化沥青聚氨酯防水涂料及其制备方法，包括A组分、B组分，所述A组分包含改性聚氨酯预聚体，所述改性聚氨酯预聚体由聚氨酯预聚体与第一端羟基聚丁二烯反应而得，所述聚氨酯预聚体由多元醇与多异氰酸酯反应制成；所述B 组分包含石油沥青、第二端羟基聚丁二烯、仲胺固化剂和/或伯胺固化剂。然而此专利是一种非固化防水涂料，涂膜没有强度，不能作为单独防水层，必须和防水卷材复合使用，所以不便应用于卫生间、厨房等结构复杂、管道纵横的防水工程；其粘接性能为内聚破坏，与基层并无高强度的粘结力；而且仍然含有增塑剂，随时间的推移增塑剂会逐渐离析出来，导致聚氨酯与沥青相互分层。

另外，沥青防水材料需加热熔化才能施工，施工过程难度大，且高温下挥发份的气味严重。

综上，现有技术具有以下技术缺陷：（1）含有沥青的聚氨酯防水涂料需要加热熔化施工；（2）涂料含有相容剂，不环保；（3）涂料含有增塑剂，易离析并导致聚氨酯与沥青分层；（4）潮湿基面的粘结性能较差。

发明内容

本发明针对上述技术问题，提供一种高耐水聚氨酯防水涂料及其制备方法，并达到以下发明目的：制备的聚氨酯防水涂料同时具有好的耐水性，提高聚氨酯防水涂料与潮湿基面的粘结性，解决含有沥青的聚氨酯防水涂料需加热熔化才能施工的弊端，避免高温下挥发份的气味问题；无相容剂，无增塑剂，安全环保，施工后聚氨酯与沥青不分层。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种高耐水聚氨酯防水涂料，以重量份计，包括以下组分：

甲组分：固体沥青20~40份、硅烷封端聚丁二烯5~10份、端羟基聚丁二烯15~30份、多元醇扩链剂1~3份、液体填料5~15份、催化剂0.1~0.2份、硬脂酸锌0.1~0.3份、超钙粉15~40份、石松粉1~3份。

乙组分：聚四氢呋喃二醇57~85份、液化MDI20~45份。

所述的硅烷封端聚丁二烯，分子量为3000~3500，其中遇水后活性Si-OH占比75~85%。

所述的多元醇扩链剂，为2-乙基-1,3-己二醇。

所述的液体填料，为端羟基环氧化聚丁二烯树脂，黏度（30℃）≤10Pa.s；

所述的石松粉，脂肪油含量为30~70%，比重为1.05~1.07；

所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯；

所述的聚四氢呋喃二醇，分子量为1900~2100，羟值为54~58 mg KOH/g。

所述的液化MDI，为碳化二亚胺改性MDI，官能度为2.1~2.2，NCO质量分数为28.5~30%。

所述的高耐水聚氨酯防水涂料中不含任何相容剂和增塑剂；

所述甲组分和乙组分的质量配比为1~2:1。使用时，甲组分和乙组分按比例混匀后即可施工，常温下刮涂、辊涂、喷涂皆可。

一种高耐水聚氨酯防水涂料的制备方法，其制备方法步骤如下：

按照上述一种高耐水聚氨酯防水涂料的原料配比准备甲组份和乙组分的各原料组分，并进行以下制备工艺：

甲组分的制备：

按照配比将硅烷封端聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、液体填料加入反应釜中，并升温至120±5℃；开启搅拌，搅拌均匀后，加入固体沥青，匀速搅拌1.5h，转速为50±5r/min；然后向反应釜中依次加入硬脂酸锌、超钙粉、石松粉，并升温至120±2℃，在真空度 -0.095~-0.1MPa条件下脱水2.5h，脱水期间通入氮气置换3次。

然后将温度降至75~80℃，通入氮气，并开启高速分散；氮气通入压力为0.02MPa，高速分散转速为500~600r/min。

向反应釜中加入多元醇扩链剂、催化剂，恒温搅拌40min后关闭氮气，真空脱泡20min，出料。

乙组分的制备：

向反应釜中加入聚四氢呋喃二醇，然后升温至110±2℃，在真空度-0.095~-0.1MPa下脱水1.5h，期间通入氮气置换1次。然后降温到55~60℃，通入氮气，加入液化MDI，升温至75~80℃，恒温搅拌2h，搅拌转速为50±5r/min；然后关闭氮气，真空脱泡20min，出料。所述氮气通入压力为0.02MPa。

上述技术方案具有以下有益效果：

1、本发明高耐水聚氨酯防水涂料的制备方法所生产出的聚氨酯防水涂料：拉伸强度3.7-4.1 MPa，断裂伸长率725-850%，撕裂强度21-25 N/mm，固体含量为99%，低温弯折性为-40℃无裂纹，不透水性为（0.4MPa，120min）不透水，标准条件下的粘结强度为2.1-2.5MPa，潮湿基面条件下的粘结强度为1.8-2.1MPa，水汽渗透率为2.2-3.1g·m^-2·d^-1，吸水率为0.2-0.4%。

2、本发明高耐水聚氨酯防水涂料中不含任何相容剂和增塑剂，更环保耐用；本发明产品施工简单，使用时，甲组分和乙组分按比例混匀后即可施工，常温下刮涂、辊涂、喷涂皆可。

3、采用本发明方法生产的高耐水聚氨酯防水涂料涂膜分子骨架中醚、酯键含量低，沥青基、硅烷基团具优异疏水特性，使防水涂膜具有极强的耐水解能力，非常低的吸水率及水汽渗透率；涂料具有良好的极性界面粘接力，可以与水泥、金属以及聚合物基材实现满粘，有效防止窜水；同时产品较高的拉伸强度和断裂伸长率，可防止因基层变形开裂导致的渗漏。本发明产品常温下即可施工，解决了含沥青的防水涂料需加热、热熔施工的难题，减少了施工过程中的污染物产生；避免了使用相容剂、增塑剂等易挥发、易迁移的有害物质，解决施工及使用过程中安全环保，施工后无增塑剂析出，聚氨酯与沥青不分层。

具体实施方式

实施例1：

一种高耐水聚氨酯防水涂料，以重量份计，包括以下组分：

甲组分：固体沥青30份、硅烷封端聚丁二烯8份、端羟基聚丁二烯25份、多元醇扩链剂2份、液体填料7份、催化剂0.1份、硬脂酸锌0.2份、超钙粉27份、石松粉1份。

乙组分：聚四氢呋喃二醇75份、液化MDI 25份。

所述的硅烷封端聚丁二烯，分子量为3000，其中遇水后活性Si-OH占比85%。

所述的多元醇扩链剂，为2-乙基-1,3-己二醇。

所述的液体填料，为端羟基环氧化聚丁二烯树脂，黏度（30℃）为7Pa.s；

所述的石松粉，脂肪油含量为30%，比重为1.05；

所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯；

所述的聚四氢呋喃二醇，分子量为1900，羟值为58 mg KOH/g。

所述的液化MDI，为碳化二亚胺改性MDI，官能度为2.1，NCO质量分数为28.5%。

1、按照上述一种高耐水聚氨酯防水涂料的原料配比准备甲组份和乙组分的各原料组分。

2、甲组分的制备：

按照配比将硅烷封端聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、液体填料加入反应釜中，并升温至120℃；开启搅拌，搅拌均匀后，加入固体沥青，匀速搅拌1.5h，转速为50r/min；然后向反应釜中依次加入硬脂酸锌、超钙粉、石松粉，并升温至120℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水2.5h，脱水期间通入氮气置换3次。

然后将温度降至78℃，通入氮气，并开启高速分散；氮气通入压力为0.02MPa，高速分散转速为550r/min。

向反应釜中加入多元醇扩链剂、催化剂，恒温搅拌40min后关闭氮气，真空脱泡20min，出料，得到甲组分。

3、乙组分的制备：

向反应釜中加入聚四氢呋喃二醇，然后升温至110℃，在真空度-0.095MPa下脱水1.5h，期间通入氮气置换1次。然后降温到58℃，通入氮气，加入液化MDI，升温至78℃，恒温搅拌2h，搅拌转速为50r/min；然后关闭氮气，真空脱泡20min，出料，得到乙组分。所述氮气通入压力为0.02MPa。

实施例2：

一种高耐水聚氨酯防水涂料，以重量份计，包括以下组分：

甲组分：固体沥青20份、硅烷封端聚丁二烯6份、端羟基聚丁二烯15份、多元醇扩链剂1份、液体填料5份、催化剂0.2份、硬脂酸锌0.1份、超钙粉15份、石松粉3份。

乙组分：聚四氢呋喃二醇57份、液化MDI20份。

所述的硅烷封端聚丁二烯，分子量为3200，其中遇水后活性Si-OH占比80%。

所述的多元醇扩链剂，为2-乙基-1,3-己二醇。

所述的石松粉，脂肪油含量为45%，比重为1.06；

所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯；

所述的聚四氢呋喃二醇，分子量为2000，羟值为56 mg KOH/g。

所述的液化MDI，为碳化二亚胺改性MDI，官能度为2.2，NCO质量分数为30%。

2、甲组分的制备：

按照配比将硅烷封端聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、液体填料加入反应釜中，并升温至115℃；开启搅拌，搅拌均匀后，加入固体沥青，匀速搅拌1.5h，转速为45r/min；然后向反应釜中依次加入硬脂酸锌、超钙粉、石松粉，并升温至118℃，在真空度-0.095MPa条件下脱水2.5h，脱水期间通入氮气置换3次。

然后将温度降至75℃，通入氮气，并开启高速分散；氮气通入压力为0.02MPa，高速分散转速为500r/min。

3、乙组分的制备：

向反应釜中加入聚四氢呋喃二醇，然后升温至108℃，在真空度-0.095MPa下脱水1.5h，期间通入氮气置换1次。然后降温到55℃，通入氮气，加入液化MDI，升温至75℃，恒温搅拌2h，搅拌转速为45r/min；然后关闭氮气，真空脱泡20min，出料，得到乙组分。所述氮气通入压力为0.02MPa。

实施例3：

一种高耐水聚氨酯防水涂料，以重量份计，包括以下组分：

甲组分：固体沥青40份、硅烷封端聚丁二烯10份、端羟基聚丁二烯30份、多元醇扩链剂3份、液体填料15份、催化剂0.15份、硬脂酸锌0.3份、超钙粉40份、石松粉2份。

乙组分：聚四氢呋喃二醇85份、液化MDI45份。

所述的硅烷封端聚丁二烯，分子量为3500，其中遇水后活性Si-OH占比75%。

所述的多元醇扩链剂，为2-乙基-1,3-己二醇。

所述的石松粉，脂肪油含量为70%，比重为1.07；

所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯；

所述的聚四氢呋喃二醇，分子量为2100，羟值为54 mg KOH/g。

2、甲组分的制备：

按照配比将硅烷封端聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、液体填料加入反应釜中，并升温至125℃；开启搅拌，搅拌均匀后，加入固体沥青，匀速搅拌1.5h，转速为55r/min；然后向反应釜中依次加入硬脂酸锌、超钙粉、石松粉，并升温至122℃，在真空度-0.1MPa条件下脱水2.5h，脱水期间通入氮气置换3次。

然后将温度降至80℃，通入氮气，并开启高速分散；氮气通入压力为0.02MPa，高速分散转速为600r/min。

3、乙组分的制备：

向反应釜中加入聚四氢呋喃二醇，然后升温至112℃，在真空度-0.1MPa下脱水1.5h，期间通入氮气置换1次。然后降温到60℃，通入氮气，加入液化MDI，升温至80℃，恒温搅拌2h，搅拌转速为55r/min；然后关闭氮气，真空脱泡20min，出料，得到乙组分。所述氮气通入压力为0.02MPa。

对比例1：

一种聚氨酯防水涂料，与实施例1相比，在其它条件完全与实施例1相同的情况下，仅改变硅烷封端聚丁二烯的份数为15份，其它各组分的重量份不改变，并按照实施例1中所述的聚氨酯防水涂料的制备方法生产，制备聚氨酯防水涂料。

对比例2：

一种聚氨酯防水涂料，与实施例1相比，在其它条件完全与实施例1相同的情况下，仅改变硅烷封端聚丁二烯的份数为0份，其它各组分的重量份不改变，并按照实施例1中所述的聚氨酯防水涂料的制备方法生产，制备聚氨酯防水涂料。

将依照上述五个实施例制备出来的高耐水聚氨酯防水涂料进行性能检测，检测标准GB/T 19250-2013。检测结果如表1中所示：

表1

通过表1中可知，硅烷封端聚丁二烯的添加量对高耐水聚氨酯防水涂料的性能起到关键性作用，其添加量决定了聚氨酯预聚体后期的扩链程度，从而影响聚氨酯固化后的分子结构，最终决定了涂料成膜后的性能。同时硅烷封端聚丁二烯影响着涂膜疏水性及与基层的粘结性能，特别是潮湿基面的粘结强度。潮湿基面粘结强度、断裂伸长率和挥发性有机化合物随着硅烷封端聚丁二烯添加量的增加而提高；吸水率、拉伸强度随着添加量的增加而降低；标准条件粘结强度、撕裂强度随着添加量的增加先提高后降低；硅烷封端聚丁二烯添加量的变化对于高耐水聚氨酯防水涂料的低温弯折性、不透水性等其它性能影响不大。

通过分析表1可知，对比例1中硅烷封端聚丁二烯的添加量过大，聚氨酯扩链较多，涂膜偏软，撕裂强度较差；对比例2未添加硅烷封端聚丁二烯，导致涂膜与基面的粘结强度较低，特别是与潮湿基面的粘结强度仅0.7MPa，而且吸水率也较高，断裂伸长率较低。因此，对比例1-2防水涂料的综合使用性能较差。

实施例1、2、3在满足目前的国家标准和行业标准的基础上，同时实现了以下技术效果：拉伸强度3.7-4.1 MPa，断裂伸长率725-850%，撕裂强度21-25 N/mm，固体含量为99%，低温弯折性为-40℃无裂纹，不透水性为（0.4MPa，120min）不透水，标准条件下的粘结强度为2.1-2.5MPa，潮湿基面条件下的粘结强度为1.8-2.1MPa，水汽渗透率为2.2-3.1g·m^-2·d^-1，吸水率为0.2-0.4%。实施例1-3防水涂料的综合使用性能优越。

需要说明的是，本发明专利除有特殊声明外，所述由成分的配比关系均按照重量份进行计算。

在上述实施例中，对本发明的最佳实施方式做了描述，很显然，在本发明的发明构思下，仍可做出很多变化。在此，应该说明，在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种高耐水聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述的高耐水聚氨酯防水涂料包括甲组分和乙组分；所述甲组分包括以下原料组分：固体沥青、硅烷封端聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、多元醇扩链剂、液体填料、催化剂、硬脂酸锌、超钙粉、石松粉；所述乙组分包括以下原料组分：聚四氢呋喃二醇、液化MDI。

2.根据权利要求1所述的一种高耐水聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述甲组分的原料组分，重量份配比为：固体沥青20~40份、硅烷封端聚丁二烯5~10份、端羟基聚丁二烯15~30份、多元醇扩链剂1~3份、液体填料5~15份、催化剂0.1~0.2份、硬脂酸锌0.1~0.3份、超钙粉15~40份、石松粉1~3份。

3.根据权利要求1所述的一种高耐水聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述乙组分的原料组分，重量份配比为：聚四氢呋喃二醇57~85份、液化MDI20~45份。

4.根据权利要求1所述的一种高耐水聚氨酯防水涂料，其特征在于：

所述的多元醇扩链剂为2-乙基-1,3-己二醇；

所述的液体填料为端羟基环氧化聚丁二烯树脂；

所述催化剂为二丁基锡二月桂酸酯。

5.根据权利要求1所述的一种高耐水聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述的高耐水聚氨酯防水涂料不含相容剂和增塑剂。

6.根据权利要求1所述的一种高耐水聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述甲组分和乙组分的质量配比为1~2:1。

7.一种高耐水聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括甲组分的制备和乙组分的制备；所述甲组分的制备：

将硅烷封端聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、液体填料加入反应釜中，并升温至120±5℃；开启搅拌，搅拌均匀后，加入固体沥青，匀速搅拌；然后向反应釜中依次加入硬脂酸锌、超钙粉、石松粉，并升温至120±2℃，脱水；然后将温度降至75~80℃，通入氮气，并开启高速分散；向反应釜中加入多元醇扩链剂、催化剂，恒温搅拌，关闭氮气，真空脱泡，出料。

8.根据权利要求7所述的一种高耐水聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于：

所述脱水：在真空度 -0.095 ~-0.1MPa条件下脱水，脱水时间为2.5±0.5h，脱水期间通入氮气置换2-3次；

所述高速分散：转速为500~600r/min。

9.根据权利要求7-8任意一项所述的一种高耐水聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于：所述乙组分的制备：向反应釜中加入聚四氢呋喃二醇，然后升温至110±2℃，脱水；然后降温到55~60℃，通入氮气，加入液化MDI，升温至75~80℃，恒温搅拌；然后关闭氮气，真空脱泡，出料。

10.根据权利要求9所述的一种高耐水聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于：所述脱水：在真空度 -0.095 ~-0.1MPa条件下脱水，脱水时间为1.5±0.5h，脱水期间通入氮气置换1-2次。