CN114621667A - 一种畜牧养殖领域用耐磨型聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种畜牧养殖领域用耐磨型聚氨酯防水涂料及其制备方法，该聚氨酯防水涂料包括：A组分和B组分；A组分包括聚氨酯预聚体和溶剂；其中，聚氨酯预聚体由树枝状聚合物、聚醚多元醇和异氰酸酯反应制得；树枝状聚合物为含羟基树枝状聚合物和/或含氨基树枝状聚合物；B组分包括：增塑剂、扩链剂、助剂、抗菌剂、填料和溶剂。本发明利用末端含羟基树枝状聚合物和/或末端含氨基的树枝状聚合物合成聚氨酯，通过辅以抗菌剂制备应用于养殖领域耐磨型聚氨酯防水涂料，增强了聚氨酯防水层的耐磨性能。
Description
技术领域
本发明属于防水涂料技术领域，更具体地，涉及一种畜牧养殖领域用耐磨型聚氨酯防水涂料及其制备方法。
背景技术
在目前日益兴起的楼房立体养殖领域中，所用的防水施工方案基本与传统建筑物防水施工方案一致，采用卷材或者涂料施工，但是立体养殖建筑与普通民用建筑构造不同，立柱细部节点非常多，并且酸碱性的动物粪在楼板存留时间长，动物粪便定期采用推粪车或者水冲等方式处理，所以要求不仅具有防水功能，而且要有一定的耐磨和耐酸碱性。
防水材料主要包含高分子卷材、聚氨酯防水涂料、聚合物水泥防水涂料，由于楼房猪舍建筑结构决定了细部节点比较多，采用卷材类防水材料需要拼接，搭接边是最易出现漏水隐患的部位，后期维修成本与难度较大；聚合物水泥防水涂料防水效果差，延展性不足，后期易发生开裂脱落；聚氨酯防水涂料具有优异的耐酸碱性和延展性，适用于复杂施工环境，但是普通聚氨酯防水涂料耐磨性不足。目前常用的防水施工方案是在聚氨酯防水层上做混凝土保护层，由于每平米混凝土保护层约40-50Kg，这样就大大增加了楼板承重，进而成为影响建筑物寿命的重要因素。也有人采用聚脲作为聚氨酯防水层上的保护层，例如，CN201220202602.1该专利提供了一种聚氨酯+喷涂聚脲复合地坪系统，本实用新型涉及一种高性能的弹性聚脲/聚氨酯复合地坪结构，自下而上包括刚性基层、弹性聚氨酯层及喷涂聚脲层。但是，由于喷涂聚脲凝胶速度快，表干时间短，流动性差，对基材没有渗透性，并且聚脲内聚能高，聚氨酯防水层受到混凝土基层和聚脲两个方向的作用力，这就导致聚脲材料与基材粘接强度低，须搭配底涂使用，否则后期易出现与聚氨酯防水层粘结不牢的问题，增加了施工工艺与成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种畜牧养殖领域用耐磨型聚氨酯防水涂料，该防水涂料具有良好的耐磨性，既可以直接作为畜牧养殖领域防水涂料使用，也可以代替传统混凝土保护层作为防水面层涂覆于普通聚氨酯防水层上，在改善了聚氨酯防水涂层耐磨性问题的同时，还能够减轻楼板承重，提高建筑使用寿命。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种畜牧养殖领域用耐磨型聚氨酯防水涂料，该聚氨酯防水涂料包括：A组分和B组分；
所述A组分包括聚氨酯预聚体和溶剂；其中，所述聚氨酯预聚体由树枝状聚合物、聚醚多元醇和异氰酸酯反应制得；所述树枝状聚合物为含羟基树枝状聚合物和/或含氨基树枝状聚合物；
所述B组分包括：增塑剂、扩链剂、助剂、抗菌剂、填料和溶剂。
本发明中，本发明针对养殖领域用聚氨酯防水涂料对耐磨的要求，以及在目前施工中存在的承载过重、粘接不牢与成本高的问题而设计。所发明的聚氨酯防水涂料具有优异的耐磨抗菌性能、优异的粘接性能和优异的经济成本性。其中，(1)所制备的耐磨型聚氨酯防水涂料中引入了末端含羟基和/或氨基的树枝状聚合物，提高聚氨酯自身物性与漆膜的硬度，使聚氨酯漆膜具备优异的耐磨性能；(2)本发明的耐磨型聚氨酯防水涂料与普通聚氨酯防水涂料具有相同的溶剂和相类似的原材料，固化速度相近，且均含氨基甲酸酯键，内聚能相同，有效解决了例如喷涂聚脲与聚氨酯的粘接需搭配底涂的问题。(3)结合应用环境，在聚氨酯防水涂料中添加抗菌剂，兼顾防水的同时具有一定的抗菌作用，降低畜禽生病几率；(4)用耐磨型聚氨酯防水涂料代替混凝土保护层，减轻楼板承重，延长建筑物使用寿命。
根据本发明，优选地，所述聚氨酯预聚体由如下方法制得：将所述树枝状聚合物、所述聚醚多元醇在90-120℃，真空条件下脱水，然后降温至50-80℃加入所述异氰酸酯，升温至80-100℃进行反应，得到所述聚氨酯预聚体。
本发明中，真空条件优选为-0.1至-0.05MPa，脱水时间优选为1-2h；反应时间优选为3-4h。
根据本发明，优选地，以制备所述A组分的原料的总重量计，所述树枝状聚合物的用量为5～10wt％、所述聚醚多元醇的用量为40～55wt％，所述异氰酸酯的用量为20～45wt％、所述溶剂的用量为5-20wt％；
以所述B组分的总重量计，所述增塑剂的用量为25～40wt％、所述扩链剂的用量为10～20wt％、所述助剂的用量为0.4～2wt％、所述抗菌剂的用量为0.5～2.5wt％、所述填料的用量为20～40wt％和所述溶剂的用量为15～25wt％。
根据本发明，优选地，所述A组分与B组分的质量比为1：0.8～2.5。
根据本发明，优选地，所述树枝状聚合物为树枝状聚醚多元醇和/或树枝状聚酰胺-胺(PAMAM)聚合物；
所述树枝状聚合物优选为式Ⅰ所示物质、C22H48N10O4(如式Ⅱ所示)、C22H44N6O8、C62H128N26O12(如式Ⅲ所示)、C46H72N10O20Na8(如式Ⅳ所示)、C142H288N58O28、C142H272N42O44和C302H608N122O60中的至少一种；
本发明中，
本发明中，C22H48N10O4、C22H44N6O8、C62H128N26O12、C46H72N10O20Na8、C142H288N58O28、C142H272N42O44和C302H608N122O60均购自威海晨源分子新材料有限公司，牌号分别为CYD-100A、CYD-100H、CYD-110A、CYD-105S、CYD-120A、CYD-120H和CYD-130A。
本发明所涉及的耐磨型聚氨酯防水涂料，其通过在聚氨酯分子链中引入含羟基和/或氨基的树枝状聚合物，改变聚合物分子链段的构象，分子链的空间位阻变大，分子链间氢键数量增多，进而来提升聚氨酯漆膜的硬度，从而漆膜的耐磨性得到提升。
根据本发明，优选地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；
所述聚醚多元醇为PPG类聚醚多元醇、POP类聚合物聚醚多元醇和PTMEG类聚四氢呋喃型多元醇中的至少一种；其中，所述聚醚多元醇选自聚醚二元醇、聚醚三元醇和聚醚四元醇中的至少一种；
所述聚醚多元醇优选为PPG类聚醚多元醇。
根据本发明，优选地，所述抗菌剂为反应型季铵盐类抗菌剂、纳米银离子无机抗菌剂和五氯酚锌有机类抗菌剂中的至少一种。
本发明中，反应型季铵盐类抗菌剂能够与异氰酸酯反应，保持长期有效的抗菌性能。
根据本发明，优选地，所述助剂为消泡剂、流平剂、防沉剂、催化剂和抗氧剂中的至少一种；
优选地，以所述B组分的总重量计，所述消泡剂的用量为0.2-1wt％、所述流平剂的用量为0-0.2wt％、所述防沉剂的用量为0-0.3wt％、所述催化剂的用量为0.2-1wt％和所述抗氧剂的用量为0-0.5wt％。
本发明中，所述催化剂优选为有机金属催化剂、脂肪胺类催化剂、脂环胺类催化剂和芳香胺类催化剂中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡、柠檬酸酯类和热塑性丙烯酸树脂中的至少一种；
所述扩链剂为二元胺类扩链剂、二元醇类扩链剂和醇胺类扩链剂中的至少一种；所述二元胺类扩链剂优选为4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷；所述二元醇类扩链剂优选为1,4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇和新戊二醇中的至少一种；所述醇胺类扩链剂优选为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺和N,N'-双(2-羟丙基)苯胺中的至少一种；
所述填料为炭黑、钛白粉、高岭土、重质碳酸钙、硫酸钡和滑石粉中中的至少一种；
所述溶剂为二甲苯、乙酸乙酯、溶剂油和乙酸丁酯中的至少一种。
本发明的畜牧养殖领域用耐磨型聚氨酯防水涂料，既可以直接作为畜牧养殖领域防水涂料使用，施工方法为直接涂覆于混凝土施工基层表面，厚度优选为1.0-1.5mm；也可以作为防水面层涂覆于普通聚氨酯防水层上，施工方法为在混凝土施工基层上涂覆普通聚氨酯防水底层，厚度优选为1mm，24h实干上人后，在普通聚氨酯防水底层上涂覆畜牧养殖领域用耐磨型聚氨酯防水涂料层，厚度优选为0.5mm；涂覆的施工方式可以刮涂、辊涂、喷涂。
本发明的另一方面提供上述聚氨酯防水涂料的制备方法，该制备方法包括：
A组分的制备：将所述树枝状聚合物、所述聚醚多元醇在90-120℃，真空条件下脱水，然后降温至50-80℃加入所述异氰酸酯，升温至80-100℃进行反应，降温至50-60℃加入溶剂，得到所述A组分；
B组分的制备：在容器中加入所述增塑剂，然后升温至80-100℃，加入所述填料、扩链剂，在100-115℃，真空条件下脱水，降温至50-80℃加入所述抗菌剂、溶剂和助剂，脱气，制得B组分。
本发明中，A组分的制备中，真空条件优选为-0.1至-0.05MPa，脱水时间优选为1-2h；反应时间优选为3-4h；
B组分的制备中，真空条件优选为-0.1至-0.05MPa，脱水时间优选为1-2h；脱气时间优选为0.5-1h。
本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明利用末端含羟基树枝状聚合物和/或末端含氨基的树枝状聚合物合成聚氨酯，通过辅以抗菌剂制备应用于养殖领域耐磨型聚氨酯防水涂料，增强了聚氨酯防水层的耐磨性能，当利用其作为防水面层使用时，减轻了楼房养殖建筑的楼板承重，延长了建筑使用寿命；添加抗菌剂提升了涂料的抗菌性，降低了畜禽的患病几率；不仅适用于新建畜禽舍，而且适用于后期维修。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
以下通过实施例进一步说明本发明：
以下各实施例和对比例中，所用树枝状聚合物为含羟基树枝状聚合物和/或含氨基树枝状聚合物；其中，C22H48N10O4购自威海晨源分子新材料有限公司、牌号为CYD-100A；C22H44N6O8购自威海晨源分子新材料有限公司、牌号为CYD-100H；C62H128N26O12购自威海晨源分子新材料有限公司、牌号为CYD-110A；
聚醚多元醇2000D为PPG类聚醚多元醇，为聚醚二元醇；聚醚多元醇330N为PPG类聚醚多元醇，为聚醚三元醇；
所用抗菌剂为反应型季铵盐类抗菌剂，购自佛山市南海佳畅化工有限公司，牌号为JC5700；催化剂为二月桂酸二丁基锡；溶剂油为150号溶剂油；消泡剂为购自毕克公司，牌号为BYK-065。
实施例1
原料配比见表1，其中，A组分与B组分的质量比为1：1，具体制备方法如下：
制备A组分：将树枝状聚合物(C22H48N10O4)、聚醚多元醇在100℃，真空-0.1MPa条件下脱水1小时，然后，降温至60℃加入异氰酸酯，升温至95℃反应4小时，再降温至50℃加入溶剂出料，即可制得A组分。
制备B组分：在容器中加入增塑剂，然后升温至100℃，加入填料、扩链剂，在100℃，真空-0.1MPa条件下脱水1小时，然后降温至60℃加入抗菌剂、溶剂和助剂，脱气1小时出料，制得B组分。
表1
实施例2
原料配比见表2，其中，A组分与B组分的质量比为1：1，具体制备方法同实施例1。
表2
实施例3
原料配比见表3，其中，A组分与B组分的质量比为1：1，具体制备方法同实施例1。
表3
实施例4
原料配比见表4，其中，A组分与B组分的质量比为1：1，具体制备方法同实施例1。
表4
实施例5
原料配比见表5，其中，A组分与B组分的质量比为1：1，具体制备方法同实施例1。
表5
对比例
将实施例3中树枝状聚合物和抗菌剂分别用溶剂油进行替换，具体原料配比见表6；其中，A组分与B组分的质量比为1：1，具体制备方法如下：
制备A组分：将聚醚多元醇在100℃，真空-0.01MPa条件下脱水3小时，然后，降温至60℃加入异氰酸酯，升温至95℃反应4小时，再降温至50℃加入溶剂出料，即可制得A组分。
制备B组分：在容器中加入增塑剂，然后升温至100℃，加入填料、扩链剂，在100℃，真空-0.1MPa条件下脱水1小时，然后降温至60℃加入溶剂和助剂，脱气1小时出料，制得B组分。
表6
测试例
性能测试：(1)力学性能按照GB/T 19250-2013《聚氨酯防水涂料》测试，具体测试结果见表7；(2)抗菌性能按照HG/T 3950-2007《抗菌涂料》测试，具体测试结果见表8。
表7畜牧养殖领域用耐磨型聚氨酯防水涂料力学性能
表8畜牧养殖领域用耐磨型聚氨酯防水涂料抗菌性能
| 金黄色葡萄球菌抑菌率/％ | 大肠杆菌抑菌率/％ | |
| 实施例1 | 96.70％ | 97.10％ |
| 实施例2 | 85.60％ | 87.40％ |
| 实施例3 | 97.50％ | 96.80％ |
| 实施例4 | 99.20％ | 98.90％ |
| 实施例5 | 98.40％ | 97.60％ |
| 对比例 | 0.00％ | 0.00％ |
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。
Claims (10)
1.一种畜牧养殖领域用耐磨型聚氨酯防水涂料，其特征在于，该聚氨酯防水涂料包括：A组分和B组分；
所述A组分包括聚氨酯预聚体和溶剂；其中，所述聚氨酯预聚体由树枝状聚合物、聚醚多元醇和异氰酸酯反应制得；所述树枝状聚合物为含羟基树枝状聚合物和/或含氨基树枝状聚合物；
所述B组分包括：增塑剂、扩链剂、助剂、抗菌剂、填料和溶剂。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯防水涂料，其中，所述聚氨酯预聚体由如下方法制得：将所述树枝状聚合物、所述聚醚多元醇在90-120℃，真空条件下脱水，然后降温至50-80℃加入所述异氰酸酯，升温至80-100℃进行反应，得到所述聚氨酯预聚体。
3.根据权利要求1所述的聚氨酯防水涂料，其中，以制备所述A组分的原料的总重量计，所述树枝状聚合物的用量为5～10wt％、所述聚醚多元醇的用量为40～55wt％，所述异氰酸酯的用量为20～45wt％、所述溶剂的用量为5-20wt％；
以所述B组分的总重量计，所述增塑剂的用量为25～40wt％、所述扩链剂的用量为10～20wt％、所述助剂的用量为0.4～2wt％、所述抗菌剂的用量为0.5～2.5wt％、所述填料的用量为20～40wt％和所述溶剂的用量为15～25wt％。
4.根据权利要求1所述的聚氨酯防水涂料，其中，所述A组分与B组分的质量比为1：0.8～2.5。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚氨酯防水涂料，其中，所述树枝状聚合物为树枝状聚醚多元醇和/或树枝状聚酰胺-胺聚合物；
所述树枝状聚合物优选为式Ⅰ所示物质、C22H48N10O4、C22H44N6O8、C62H128N26O12、C46H72N10O20Na8、C142H288N58O28、C142H272N42O44和C302H608N122O60中的至少一种；
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚氨酯防水涂料，其中，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种；
所述聚醚多元醇为PPG类聚醚多元醇、POP类聚合物聚醚多元醇和PTMEG类聚四氢呋喃型多元醇中的至少一种；其中，所述聚醚多元醇选自聚醚二元醇、聚醚三元醇和聚醚四元醇中的至少一种；
所述聚醚多元醇优选为PPG类聚醚多元醇。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚氨酯防水涂料，其中，所述抗菌剂为反应型季铵盐类抗菌剂、纳米银离子无机抗菌剂和五氯酚锌有机类抗菌剂中的至少一种。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚氨酯防水涂料，其中，所述助剂为消泡剂、流平剂、防沉剂、催化剂和抗氧剂中的至少一种；
优选地，以所述B组分的总重量计，所述消泡剂的用量为0.2-1wt％、所述流平剂的用量为0-0.2wt％、所述防沉剂的用量为0-0.3wt％、所述催化剂的用量为0.2-1wt％和所述抗氧剂的用量为0-0.5wt％。
9.根据权利要求1-4中任意一项所述的聚氨酯防水涂料，其中，所述所述增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯、氯化石蜡、柠檬酸酯类和热塑性丙烯酸树脂中的至少一种；
所述扩链剂为二元胺类扩链剂、二元醇类扩链剂和醇胺类扩链剂中的至少一种；所述二元胺类扩链剂优选为4,4'-二氨基-3,3'-二氯二苯甲烷；所述二元醇类扩链剂优选为1,4-丁二醇、乙二醇、丙二醇、一缩二乙二醇和新戊二醇中的至少一种；所述醇胺类扩链剂优选为乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、三异丙醇胺和N,N'-双(2-羟丙基)苯胺中的至少一种；
所述填料为炭黑、钛白粉、高岭土、重质碳酸钙、硫酸钡和滑石粉中中的至少一种；
所述溶剂为二甲苯、乙酸乙酯、溶剂油和乙酸丁酯中的至少一种。
10.权利要求1-9中任意一项所述的聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：
A组分的制备：将所述树枝状聚合物、所述聚醚多元醇在90-120℃，真空条件下脱水，然后降温至50-80℃加入所述异氰酸酯，升温至80-100℃进行反应，降温至50-60℃加入溶剂，得到所述A组分；
B组分的制备：在容器中加入所述增塑剂，然后升温至80-100℃，加入所述填料、扩链剂，在100-115℃，真空条件下脱水，降温至50-80℃加入所述抗菌剂、溶剂和助剂，脱气，制得B组分。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220614 |
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