CN114574080B - 单组分半聚脲防水涂料及其制备方法 - Google Patents

单组分半聚脲防水涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种单组分半聚脲防水涂料及其制备方法，包括改性硅烷封端剂，改性硅烷封端剂具有式1所示的结构，式1中，m≥2，1≤n≤25，0≤m1≤3，0≤n1≤3，且m1+n1＝3，R选自烷基或苯基中的一种，R1选自亚甲基，R2选自C1～C7的烷基或C1～C6的烷氧基中的一种，R3、R4分别独立的选自C1～C7的烷基中的一种，R5选自C3～C17的烷基或C3～C17的不饱和烃基中的一种。本申请提供的单组分半聚脲防水涂料中由于引入了改性硅烷封端剂，形成的涂膜具有优异的粘接性能和疏水性，可以有效避免涂膜在使用过程中水解或降解，具有优异的耐水性能。

Description

单组分半聚脲防水涂料及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑防水材料技术领域，尤其涉及一种单组分半聚脲防水涂料及其制备方法。
背景技术
单组分聚脲防水涂料或半聚脲涂料是以聚醚多元醇、IPDI等脂肪族异氰酸酯为主要成分，通过添加封闭胺潜固化剂所形成的一种涂料，它与空气中的水汽接触后可以固化成膜，在基层表面形成一道柔韧坚固的无接缝防水膜，其能够解决传统防水涂料产品易生针孔、与水泥基层粘接不牢的弱点。相对于在建筑防水领域已经广泛应用的聚氨酯防水涂料，单组分聚脲涂料具有更加合理的应力应变特性，更加宽泛的弹性区域，因而单组分聚脲涂膜有更好和更广的适应性，具备更加优异的性能。
然而，现有的单组分聚脲涂料或半聚脲涂料，由于采用的是NCO交联固化体系，因而施工后涂膜极易受到施工环境的影响而出现针孔、起泡等问题，而且还存在对基材粘接不良的现象，尤其是涂膜在长期浸水的情况下容易出现起鼓、脱落、剥离等现象，导致涂膜串水而使防水层防水失效，因此不能满足市场对多环境、全天候、长期浸水的防水需求。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种单组分半聚脲防水涂料及其制备方法，该单组分半聚脲防水涂料形成的涂膜具备优异的粘接性能和耐水性能。
本申请第一方面提供一种单组分半聚脲防水涂料，包括改性硅烷封端剂，改性硅烷封端剂具有式1所示的结构，
Figure GDA0003567254960000021
式1中，m≥2，1≤n≤25，0≤m1≤3，0≤n1≤3，且m1+n1＝3，
R选自烷基或苯基中的一种，
R1选自亚甲基，
R2选自C1～C7的烷基或C1～C6的烷氧基中的一种，
R3、R4分别独立的选自C1～C7的烷基中的一种，
R5选自C3～C17的烷基或C3～C17的不饱和烃基中的一种。
根据本申请第一方面的任一实施方式，1≤m1≤3，1≤n1≤3，且m1+n1＝3。
根据本申请第一方面的任一实施方式，防水涂料还包括有机硅多元醇、聚醚多元醇、多元胺及二异氰酸酯。
根据本申请第一方面的任一实施方式，防水涂料包括：
有机硅多元醇，100重量份；
聚醚多元醇，35～70重量份；
多元胺，55～100重量份；
二异氰酸酯，45～65重量份；
改性硅烷封端剂，55～70重量份。
根据本申请第一方面的任一实施方式，有机硅多元醇的数均分子量为1000～4000，羟值范围为30～55mgKOH/g；和/或
聚醚多元醇选自聚醚二元醇、聚醚三元醇中的一种或几种，优选的，所述聚醚多元醇选自数均分子量为1000～4000的聚醚二元醇、数均分子量为2000～5000的聚醚三元醇中的一种或几种，更优选的，所述聚醚多元醇选自聚醚330N、聚醚MN1000、聚乙二醇及聚四氢呋喃二醇中的一种或几种；和/或
多元胺的数均分子量为1000～3000；和/或
二异氰酸酯选自芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯中的一种或几种，优选的，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯及四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
根据本申请第一方面的任一实施方式，防水涂料还包括：
增塑剂，25～40重量份；
颜填料，155～210重量份；
扩链剂，3～5.5重量份；
催化剂，1.5～4重量份；
溶剂，20～40重量份。
根据本申请第一方面的任一实施方式，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、磷酸三辛酯、柠檬酸酯及氯化石蜡中的一种或几种；和/或
颜填料选自炭黑、钛白粉、高岭土、气相二氧化硅、重钙、硫酸钡、硅微粉及滑石粉中的一种或几种；和/或
扩链剂选自4,4'-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺及甲基环己二胺中的一种或几种；和/或
催化剂选自有机金属催化剂或叔胺类催化剂中的一种或几种，优选的，有机金属催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡及异辛酸铅中的一种或几种，叔胺类催化剂选自脂肪胺类、脂环胺类、芳香胺类及醇胺类中的一种或几种；和/或
溶剂选自甲苯、二甲苯、四甲苯、三甲苯、溶剂油、乙酸乙酯、乙酸丁酯及丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
本申请第二方面提供一种用于制备单组分半聚脲防水涂料的方法，包括：
将有机硅多元醇、聚醚多元醇、二异氰酸酯、多元胺、增塑剂、颜填料、催化剂及溶剂在升高的温度下进行反应，得到第一反应物；
向第一反应物中加入扩链剂、改性硅烷封端剂及催化剂，在降低的温度下继续反应，得到单组分半聚脲防水涂料。
根据本申请第二方面的任一实施方式，将有机硅多元醇、聚醚多元醇、二异氰酸酯、多元胺、增塑剂、颜填料、催化剂及溶剂在升高的温度下进行反应，得到第一反应物包括：
将有机硅多元醇、聚醚多元醇、增塑剂及颜填料混合，搅拌升温至100～110℃，在-0.08MPa～-0.1MPa的真空条件下脱水2～3h；
降温至70～80℃，在搅拌状态下加入溶剂、二异氰酸酯和催化剂，之后升温至75～85℃，反应3～4h；
保持温度在75～85℃，在搅拌状态下加入多元胺，反应0.5～1h，得到第一反应物。
根据本申请第二方面的任一实施方式，向第一反应物中加入扩链剂、改性硅烷封端剂及催化剂，在降低的温度下继续反应，得到单组分半聚脲防水涂料包括：
在75～85℃的条件下，向第一反应物中加入扩链剂，反应0.5～1h；
降温至70～80℃，在搅拌状态下加入改性硅烷封端剂，反应1.5～2h；
降温至50～60℃，在搅拌状态下加入催化剂，反应0.5～1h；
降温至50℃以下，充氮保护，出料，得到单组分半聚脲防水涂料。
相对于现有技术，本申请至少具备以下有益效果：
本申请提供的单组分半聚脲防水涂料中由于引入了改性硅烷封端剂，因而涂料在形成涂膜的过程中不产生针孔和起泡的现象，力学性能优异，形成的涂膜具有优异的粘接性能和疏水性，可以有效避免涂膜在使用过程中水解或降解，具有优异的耐水性能，能够满足地下高湿或者浸水环境的使用需求。
具体实施方式
为了使本申请的申请目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请，并非为了限定本申请。
为了简便，本文仅明确地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围；以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外，尽管未明确记载，但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而，每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“以上”、“以下”为包含本数，“一种或多种”中的“多种”的含义是两种以上。
本申请的上述申请内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处，通过一系列实施例提供了指导，这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中，列举仅作为代表性组，不应解释为穷举。
在本说明书的各处，化合物的取代基以组或范围公开。明确地预期这种描述包括这些组和范围的成员的每一个单独的子组合。例如，明确地预期术语“C1～C7烷基”单独地公开C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C1～C7、C1～C6、C1～C5、C1～C4、C1～C3、C1～C2、C2～C7、C2～C6、C2～C5、C2～C4、C2～C3、C3～C7、C3～C6、C3～C5、C3～C4、C4～C7、C4～C6、C4～C5、C5～C7、C5～C6、C6～C7的烷基。
本申请实施例第一方面提供一种单组分半聚脲防水涂料，包括改性硅烷封端剂，改性硅烷封端剂具有式1所示的结构，
Figure GDA0003567254960000061
式1中，m≥2，1≤n≤25，0≤m1≤3，0≤n1≤3，且m1+n1＝3，
R选自烷基或苯基中的一种，
R1选自亚甲基，
R2选自C1～C7的烷基或C1～C6的烷氧基中的一种，
R3、R4分别独立的选自C1～C7的烷基中的一种，
R5选自C3～C17的烷基或C3～C17的不饱和烃基中的一种。
在一些实施例中，1≤m1≤3，1≤n1≤3，且m1+n1＝3。
在一些实施例中，m1为1，2或3。优选的，m1为1或2。
在一些实施例中，n1为1，2或3。优选的，n1为1或2。
在一些实施例中，m1＝0，n1＝3。
在一些实施例中，m1＝1，n1＝2。
在一些实施例中，m1＝2，n1＝1。
在一些实施例中，m1＝3，n1＝0。
在一些实施例中，改性硅烷封端剂的分子量为900～1300。
在一些实施例中，改性硅烷封端剂的粘度为20000～40000mPa.S。
本申请实施例中，改性硅烷封端剂的分子量和粘度在合适范围内，有利于单组分半聚脲防水涂料与基材表面的基团发生反应并提升涂料的粘接性能。
在一些实施例中，改性硅烷封端剂的合成方法至少包括以下步骤S02～S08：
S02、将式2所示的双酚A型环氧树脂与式3所示的二异氰酸酯按摩尔比为1:1～1:1.05混合均匀，搅拌升温至75～85℃进行反应，生成式4所示的反应物，反应方式如下。在式4中，R选自烷基或苯基中的一种。
Figure GDA0003567254960000071
在一些实施例中，步骤S02中，双酚A型环氧树脂优选为E44。
在一些实施例中，步骤S02中，二异氰酸酯包括但不限于芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯中的一种或几种。优选的，二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种
在一些实施例中，步骤S02的反应中还可选的加入有机溶剂和催化剂。优选的，有机溶剂可选用丙酮，催化剂可选用1,4-重氮二环[2,2,2]辛烷(DABCO)。
在一些实施例中，步骤S02的反应具体可以包括如下步骤：
S022、将计算量的已干燥的双酚A型环氧树脂E44投入反应器中，加入丙酮，开动搅拌至环氧树脂完全溶解；
S024、向反应器中加入计算量的二异氰酸酯和催化剂1,4-重氮二环[2,2,2]辛烷(DABCO)，混合搅拌均匀；
S026、油浴中升温搅拌反应，温度控制为75～85℃，恒温反应2～3h。
在一些实施例中，有机溶剂丙酮的用量为步骤S02中所有制备原料的总质量的10％～20％，催化剂1,4-重氮二环[2,2,2]辛烷的用量为步骤S02中所有制备原料的总质量的0.01％～0.03％。
S04、向步骤S02得到的反应物中加入式5所示的巯基醇化物，其中，所述反应物与式5所示的巯基醇化物的摩尔比为1:0.95～1:1，保持温度为75～85℃继续进行反应，生成式6所示的反应物，反应方式如下。式6中，R选自烷基或苯基中的一种，R1选自亚甲基，1≤n≤25，m≥2。
Figure GDA0003567254960000081
在一些实施例中，步骤S04的反应时间为1～2h。
在一些实施例中，巯基醇化物包括但不限于2-巯基乙醇、2,3-二巯基丙醇及3-巯基-1-丙醇等。优选的，巯基醇化物选用2-巯基乙醇或3-巯基-1-丙醇。
S06、向步骤S04得到的反应物中加入式7所示的乙烯基肟基硅烷以及偶氮二异丁腈，其中，所述反应物与乙烯基肟基硅烷的摩尔比为1:1～1:1.05，偶氮二异丁腈用量为步骤S04所得反应物质量的万分之一～万分之三，搅拌升温至80～95℃进行反应，生成式8所示的反应物改性环氧树脂，反应方式如下。式8中，1≤n≤25，m≥2，0≤m1≤3，0≤n1≤3，且m1+n1＝3；R选自烷基或苯基中的一种，R1选自亚甲基，R2选自C1～C7的烷基或C1～C6的烷氧基中的一种，R3、R4分别独立的选自C1～C7的直链或支链烷基中的一种。
Figure GDA0003567254960000091
在一些实施例中，在式8中，1≤m1≤3，1≤n1≤3，且m1+n1＝3。
在一些实施例中，在式8中，m1为1，2或3。优选的，m1为1或2。
在一些实施例中，在式8中，n1为1，2或3。优选的，n1为1或2。
在一些实施例中，在式8中，m1＝0，n1＝3。
在一些实施例中，在式8中，m1＝1，n1＝2。
在一些实施例中，在式8中，m1＝2，n1＝1。
在一些实施例中，在式8中，m1＝3，n1＝0。
在一些实施例中，乙烯基肟基硅烷选自乙烯基肟基硅烷、乙烯基烷基肟基硅烷、乙烯基芳基肟基硅烷、乙烯基烷基烷氧基肟基硅烷、乙烯基烷氧基肟基硅烷中的一种或几种。
在一些实施例中，步骤S04得到的反应物与乙烯基肟基硅烷进行混合反应的摩尔比为1:1。
在一些实施例中，步骤S06的反应中还可选的加入催化剂。优选的，催化剂可选用1,4-重氮二环[2,2,2]辛烷(DABCO)。
在一些实施例中，步骤S06的反应具体可以包括如下步骤：
S062、向步骤S04得到的反应物中继续加入计算量的乙烯基肟基硅烷和偶氮二异丁腈，搅拌升温至80～95℃，恒温反应2～3h，得到改性环氧树脂；
S064、反应完成后抽真空，蒸馏0.5～1h，降温至50～60℃，出料备用。
在一些实施例中，上述步骤S02、S04及S06中的反应均在保护气体中进行。优选的，保护气体包括但不限于氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氮气等。更优选的，保护气体选用氮气。
在一些实施例中，催化剂1,4-重氮二环[2,2,2]辛烷的用量为步骤S06中所有制备原料的总质量的0.01％～0.03％。
S08、将步骤S06得到的改性环氧树脂与有机酸按摩尔比为1:1混合均匀，搅拌升温至110～120℃进行反应，可以生成式1所示的改性硅烷封端剂，反应方式如下。
Figure GDA0003567254960000111
在一些实施例中，步骤S08的反应中还可选的加入催化剂。优选的，催化剂可选用N,N-二甲基甲酰胺。
在一些实施例中，步骤S08的反应具体可以包括如下步骤：
S082、将步骤S06得到的计算量的改性环氧树脂投入反应器中，加入计算量的有机酸，开动搅拌0.5h；
S084、往反应器中加入计算量的催化剂N,N-二甲基甲酰胺，油浴中升温搅拌反应，温度控制为110～120℃，恒温反应4～5h，降温出料，得到开环带有活性硅氧烷的改性环氧树脂，即本申请实施例的改性硅烷封端剂。
在一些实施例中，催化剂N,N-二甲基甲酰胺的用量为步骤S08中所有制备原料的总质量的0.03％～0.05％。
在一些实施例中，步骤S08中的有机酸包括但不限于羧酸、磺酸、亚磺酸及硫羧酸等。优选的，有机酸选用正丁酸、正壬酸、正辛酸、月桂酸、硬脂酸、油酸中的一种或几种。
本申请实施例中的合成工艺可根据本领域已知的任何适宜方法来监控。例如，产物生成可通过光谱手段如核磁共振波谱法(NMR，例如1H或13C)、红外光谱法(IR)、分光光度法(例如UV可见的)、质谱法(MS)或通过色谱法如高效液相色谱法(HPLC)、气相色谱法(GC)、凝胶渗透色谱法(GPC)或薄层色谱法(TLC)来监控。
在一些实施例中，单组分半聚脲防水涂料还包括有机硅多元醇、聚醚多元醇、多元胺、二异氰酸酯。
本申请实施例的防水涂料中引入了改性硅烷封端剂，改性硅烷封端剂与预聚物反应后能够形成具有高度反应活性的端基酮肟基硅烷；同时改性硅烷封端剂中的环氧基基团仍然具有优异的粘接性能。端基酮肟基硅烷水解后释放出高活性的端羟基，端羟基能够通过自身缩合反应形成稳定的三维网状弹性体。此外，端羟基也能与基材表面的基团发生水解缩聚反应，由此能够发挥偶联剂的作用。
综上所述，本申请实施例中的改性硅烷封端剂可以作为“分子桥”连接防水涂膜与混凝土基材，一方面提高了半聚脲防水涂膜的粘结强度，另一方面使半聚脲防水涂膜与混凝土基材通过共价键连接，这样即使长期浸水后共价键也不易受水分子影响被破坏，半聚脲防水涂膜在长期浸水后仍具有高粘结强度保持率。
因此，本申请实施例中的改性硅烷封端剂能够从分子结构上提高半聚脲防水涂膜的粘结强度以及长期浸水性，可以有效避免涂膜在使用过程中水解或降解，具有优异的耐水性能，能够满足地下高湿或者浸水环境的使用需求。
在一些实施例中，防水涂料包括：有机硅多元醇，100重量份；聚醚多元醇，35～70重量份；多元胺，55～100重量份；二异氰酸酯，45～65重量份；改性硅烷封端剂，55～70重量份。
在一些实施例中，防水涂料中聚醚多元醇的含量优选为35～50重量份。
在一些实施例中，防水涂料中多元胺的含量优选为55～75重量份。
在一些实施例中，防水涂料中二异氰酸酯的含量优选为55～65重量份。
在一些实施例中，防水涂料中改性硅烷封端剂的含量优选为60～70重量份。
在本申请实施例中，有机硅多元醇的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。
在一些实施例中，有机硅多元醇的数均分子量为1000～4000，羟值范围为30～55mgKOH/g。
优选的，有机硅多元醇选用有机硅双端二元醇。更优选的，有机硅双端二元醇的结构式如下式9所示：
Figure GDA0003567254960000131
在一些实施例中，式9中，n＝8～50，R1为烷基。
作为具体的示例，有机硅多元醇可选用上海泰格tech-2120或tech-2140。
在本申请实施例中，聚醚多元醇的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。
在一些实施例中，聚醚多元醇包括聚醚二元醇、聚醚三元醇中的一种或几种。
在一些实施例中，聚醚多元醇可同时包括聚醚二元醇和聚醚三元醇。
优选的，聚醚多元醇包括数均分子量为1000～4000的聚醚二元醇、数均分子量为2000～5000的聚醚三元醇中的一种或几种。
作为具体的示例，聚醚二元醇可选自聚乙二醇、聚氧化丙烯二醇、聚四氢呋喃二醇、聚丁二烯二醇、聚丁二烯-丙烯腈共聚二醇、氧化乙烯-氧化丙烯共聚二醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇中的一种或几种。
作为具体的示例，聚醚多元醇选自聚醚330N、聚醚MN1000、聚乙二醇及聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。
在本申请实施例中，多元胺的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。
在一些实施例中，多元胺的数均分子量为1000～3000。优选的，多元胺可选用有机硅二元胺。更优选的，有机硅二元胺的结构式如下式10所示：
Figure GDA0003567254960000141
在一些实施例中，在式10中，m＝10～40，R2为烷基。
作为具体的示例，多元胺可选用上海泰格tech-2420。
在本申请实施例中，二异氰酸酯的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。
在一些实施例中，二异氰酸酯包括芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯中的一种或几种。
优选的，二异氰酸酯可选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
在一些实施例中，防水涂料还包括：增塑剂，25～40重量份；颜填料，155～210重量份；扩链剂，3～5.5重量份；催化剂，1.5～4重量份；溶剂，20～40重量份。
在一些实施例中，增塑剂的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。
在一些实施例中，增塑剂可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、磷酸三辛酯、柠檬酸酯及氯化石蜡中的一种或几种。
在一些实施例中，颜填料的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。作为示例，颜填料可选自炭黑、钛白粉、高岭土、气相二氧化硅、重钙、硫酸钡、硅微粉及滑石粉中的一种或几种。
在一些实施例中，扩链剂的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。作为示例，扩链剂可选自4,4'-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺及甲基环己二胺中的一种或几种。
在一些实施例中，催化剂的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。
在一些实施例中，催化剂选自有机金属催化剂或叔胺类催化剂中的一种或几种。优选的，有机金属催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡及异辛酸铅中的一种或几种，叔胺类催化剂选自脂肪胺类、脂环胺类、芳香胺类及醇胺类中的一种或几种。
在一些实施例中，溶剂的种类没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。作为示例，溶剂可选自甲苯、二甲苯、四甲苯、三甲苯、溶剂油、乙酸乙酯、乙酸丁酯及丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
本申请实施例第二方面提供一种单组分半聚脲防水涂料的制备方法，包括步骤：
S12、将有机硅多元醇、聚醚多元醇、二异氰酸酯、多元胺、增塑剂、颜填料、催化剂及溶剂在升高的温度下进行反应，得到第一反应物；
S14、向第一反应物中加入扩链剂、改性硅烷封端剂及催化剂，在降低的温度下继续反应，得到单组分半聚脲防水涂料。
在一些实施例中，步骤S12可以进一步包括：
S120、将有机硅多元醇、聚醚多元醇、增塑剂及颜填料混合，搅拌升温至100～110℃，在-0.08MPa～-0.1MPa的真空条件下脱水2～3h；
S122、降温至70～80℃，在搅拌状态下加入溶剂、二异氰酸酯和催化剂，之后升温至75～85℃，反应3～4h；
S124、保持温度在75～85℃，在搅拌状态下加入多元胺，反应0.5～1h，得到第一反应物。
在一些实施例中，步骤S14可以进一步包括：
S140、在75～85℃的条件下，向第一反应物中加入扩链剂，反应0.5～1h；
S142、降温至70～80℃，在搅拌状态下加入改性硅烷封端剂，反应1.5～2h；
S144、降温至50～60℃，在搅拌状态下加入催化剂，反应0.5～1h；
S146、降温至50℃以下，充氮保护，出料，得到单组分半聚脲防水涂料。
在一些实施例中，上述制备方法中的催化剂分两次加入。这是因为第一次加入催化剂时反应并不充分，加入催化剂会立刻提高反应速率并产生大量的热，如果此时将催化剂全部加入，由于反应速率立刻提高，短时间内产生的热量较多且无法及时发散，容易引发反应体系局部过热。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
以下实施例、对比例所用的原料来源如下：
有机硅多元醇：上海泰格tech-2140(数均分子量为2000)。
聚醚多元醇：蓝星东大EP330N(官能度为3，数均分子量为5000)，蓝星东大MN1000(官能度为3，数均分子量为1000)，蓝星东大DL-2000D(官能度为2，数均分子量为2000)，均购自江西东大化工有限公司。
多元胺：上海泰格tech-2420(数均分子量为2000)。
其他未特别说明的原料均为普通市售产品。
实施例1
一种单组分半聚脲防水涂料，包括原料：tech-2120，24重量份；EP330N，12重量份；tech-2420，18重量份；TDI，13重量份；改性硅烷封端剂，16重量份；邻苯二甲酸二丁酯，8重量份；滑石粉，32重量份；气相二氧化硅，8重量份；钛白粉，2重量份；4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷，1.2重量份；二月桂酸二丁基锡，0.5重量份；乙酸丁酯，6重量份。
实施例2
一种单组分半聚脲防水涂料，包括原料：tech-2120，28重量份；EP330N，10重量份；tech-2420，16重量份；TDI，13重量份；改性硅烷封端剂，16重量份；邻苯二甲酸二丁酯，7重量份；滑石粉，34重量份；气相二氧化硅，7重量份；钛白粉，2重量份；4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷，1.2重量份；二月桂酸二丁基锡，0.5重量份；乙酸丁酯，6重量份。
实施例3
一种单组分半聚脲防水涂料，包括原料：tech-2120，24重量份；EP330N，12重量份；tech-2420，18重量份；TDI，14重量份；改性硅烷封端剂，15重量份；邻苯二甲酸二丁酯，8重量份；滑石粉，32重量份；气相二氧化硅，8重量份；钛白粉，2重量份；4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷，1.2重量份；二月桂酸二丁基锡，0.8重量份；乙酸丁酯，6重量份。
实施例4
一种单组分半聚脲防水涂料，包括原料：tech-2120，20重量份；EP330N，14重量份；tech-2420，20重量份；TDI，13重量份；改性硅烷封端剂，14重量份；邻苯二甲酸二丁酯，7重量份；滑石粉，32重量份；气相二氧化硅，8重量份；钛白粉，2重量份；4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷，0.8重量份；二月桂酸二丁基锡，0.6重量份；乙酸丁酯，6重量份。
上述实施例1～4中防水涂料的制备过程如下：
在反应容器内加入有机硅多元醇、聚醚多元醇、增塑剂、颜填料，分散均匀；
将分散好的浆料转移至反应釜内，搅拌升温至100～110℃，相对真空度为-0.08MPa～-0.1MPa下脱水2～3h；
将温度降低至70～80℃，加入溶剂，然后逐渐加入二异氰酸酯，搅拌，然后加入1/4～1/2配方量的催化剂，升温至75～85℃,，反应3～4h；
控制一定的滴加速度，逐渐加入多元胺，加完后反应1h；
加入扩链剂，75～85℃反应0.5～1h；
降温至70～80℃，加入改性硅烷封端剂，搅拌1.5～2h；
降温至50～60℃，加入剩余配方量的催化剂，搅拌0.5～1h；
降温至50℃以下，充氮保护，出料。
对比例1
防水涂料的组成和制备过程同实施例1，区别在于：不包含改性硅烷封端剂。
对比例2
防水涂料的组成和制备过程同实施例1，区别在于：用潜固化剂3-羟乙基-1,3-噁唑烷代替实施例1中的改性硅烷封端剂。
测试部分
将实施例1～4及对比例1～2中的防水涂料进行性能测试，结果示于如下表1。
表1
Figure GDA0003567254960000181
Figure GDA0003567254960000191
测试方法：
(1)表1中的性能测试参照JC/T2435-2018和GB/T19250-2013进行，其中，厚涂起泡性测试参照JC/T2435-2018中的7.14进行。
(2)泡水粘接性的测试方法具体为：按照GB/T 16777-2008 7.1(A法)中规定的方法制备试件，在标准试验条件(23±2℃，相对湿度50±10％)下养护7天测试试件的初始粘接强度。将试件完全浸泡于水中，按预定的时间取出，在标准试验条件下放置12h后测试粘接强度，强度保持率＝(粘接强度/初始粘接强度)*100％。
从实施例1～4与对比例1～2的对比中还可以看出，实施例1～4中涂料的厚涂起泡性、泡水粘接性等各方面性能更加优异；对比例1～2中涂料的粘接性能、厚涂起泡性能和泡水粘接性明显低于实施例1～4。
对比例1泡水7天后强度保持率下降最严重，破坏形式均为界面破坏，对比例2随着泡水时间的延长粘接强度逐渐下降，泡水14天后破坏形式均为界面破坏。而实施例1～4中由于采用了改性硅烷封端剂，可以明显看出经过30天泡水后依然保持优良的强度保持率，破坏形式依然保持内聚破坏，而且在高温湿度情况下厚涂也没有起泡产生。
因此，经对比可以看出，在体系中使用改性硅烷封端剂后，能够极大地提高涂膜对水泥基材的粘接力，尤其是涂膜在长期泡水条件下的粘接力，同时消除了涂膜在高温、高湿度情况下容易起泡的现象，由此解决了传统单组分聚脲或聚氨酯防水密封胶对水泥基材粘接不牢以及不耐水的问题。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (22)

1.一种单组分半聚脲防水涂料，其特征在于，包括改性硅烷封端剂，所述改性硅烷封端剂具有式1所示的结构，
Figure FDA0003755866430000011
式1中，m≥2，1≤n≤25，0≤m1≤3，0≤n1≤3，且m1+n1＝3，
R选自烷基或苯基中的一种，
R1选自亚甲基，
R2选自C1～C7的烷基或C1～C6的烷氧基中的一种，
R3、R4分别独立的选自C1～C7的烷基中的一种，
R5选自C3～C17的烷基或C3～C17的不饱和烃基中的一种。
2.如权利要求1所述的防水涂料，其特征在于，1≤m1≤3，1≤n1≤3，且m1+n1＝3。
3.如权利要求1所述的防水涂料，其特征在于，所述防水涂料还包括有机硅多元醇、聚醚多元醇、多元胺及二异氰酸酯。
4.如权利要求3所述的防水涂料，其特征在于，所述防水涂料包括：
所述有机硅多元醇，100重量份；
所述聚醚多元醇，35～70重量份；
所述多元胺，55～100重量份；
所述二异氰酸酯，45～65重量份；
所述改性硅烷封端剂，55～70重量份。
5.如权利要求3所述的防水涂料，其特征在于，所述有机硅多元醇的数均分子量为1000～4000，羟值范围为30～55mgKOH/g。
6.如权利要求3所述的防水涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚醚二元醇、聚醚三元醇中的一种或几种。
7.如权利要求6所述的防水涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇选自数均分子量为1000～4000的聚醚二元醇、数均分子量为2000～5000的聚醚三元醇中的一种或几种。
8.如权利要求6所述的防水涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚醚330N、聚醚MN1000、聚乙二醇及聚四氢呋喃二醇中的一种或几种。
9.如权利要求3所述的防水涂料，其特征在于，所述多元胺的数均分子量为1000～3000。
10.如权利要求3所述的防水涂料，其特征在于，所述二异氰酸酯选自芳香族二异氰酸酯或脂肪族二异氰酸酯中的一种或几种。
11.如权利要求10所述的防水涂料，其特征在于，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷-4,4’-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯及四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
12.如权利要求3～11任一项所述的防水涂料，其特征在于，所述防水涂料还包括：
增塑剂，25～40重量份；
颜填料，155～210重量份；
扩链剂，3～5.5重量份；
催化剂，1.5～4重量份；
溶剂，20～40重量份。
13.如权利要求12所述的防水涂料，其特征在于，所述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、磷酸三辛酯、柠檬酸酯及氯化石蜡中的一种或几种。
14.如权利要求12所述的防水涂料，其特征在于，所述颜填料选自炭黑、钛白粉、高岭土、气相二氧化硅、重钙、硫酸钡、硅微粉及滑石粉中的一种或几种。
15.如权利要求12所述的防水涂料，其特征在于，所述扩链剂选自4,4'-亚甲基-双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)、4,4'-双仲丁氨基二苯基甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺及甲基环己二胺中的一种或几种。
16.如权利要求12所述的防水涂料，其特征在于，所述催化剂选自有机金属催化剂或叔胺类催化剂中的一种或几种。
17.如权利要求16所述的防水涂料，其特征在于，所述有机金属催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡及异辛酸铅中的一种或几种。
18.如权利要求16所述的防水涂料，其特征在于，所述叔胺类催化剂选自脂肪胺类、脂环胺类、芳香胺类及醇胺类中的一种或几种。
19.如权利要求12所述的防水涂料，其特征在于，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、四甲苯、三甲苯、溶剂油、乙酸乙酯、乙酸丁酯及丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。
20.一种用于制备如权利要求12～19任一项所述的单组分半聚脲防水涂料的方法，其特征在于，包括：
将所述有机硅多元醇、聚醚多元醇、二异氰酸酯、多元胺、增塑剂、颜填料、催化剂及溶剂在升高的温度下进行反应，得到第一反应物；
向所述第一反应物中加入扩链剂、改性硅烷封端剂及催化剂，在降低的温度下继续反应，得到所述单组分半聚脲防水涂料。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述将所述有机硅多元醇、聚醚多元醇、二异氰酸酯、多元胺、增塑剂、颜填料、催化剂及溶剂在升高的温度下进行反应，得到第一反应物包括：
将所述有机硅多元醇、聚醚多元醇、增塑剂及颜填料混合，搅拌升温至100～110℃，在-0.08MPa～-0.1MPa的真空条件下脱水2～3h；
降温至70～80℃，在搅拌状态下加入所述溶剂、二异氰酸酯和催化剂，之后升温至75～85℃，反应3～4h；
保持温度在75～85℃，在搅拌状态下加入所述多元胺，反应0.5～1h，得到所述第一反应物。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述向所述第一反应物中加入扩链剂、改性硅烷封端剂及催化剂，在降低的温度下继续反应，得到所述单组分半聚脲防水涂料包括：
在75～85℃的条件下，向所述第一反应物中加入扩链剂，反应0.5～1h；
降温至70～80℃，在搅拌状态下加入所述改性硅烷封端剂，反应1.5～2h；
降温至50～60℃，在搅拌状态下加入所述催化剂，反应0.5～1h；
降温至50℃以下，充氮保护，出料，得到所述单组分半聚脲防水涂料。
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