CN115260894B - 单组份聚氨酯防水涂料组合物及其制备方法、应用该单组份聚氨酯防水涂料组合物的结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种单组份聚氨酯防水涂料组合物及其制备方法、应用单组份聚氨酯防水涂料组合物的防水结构，属于防水涂料技术领域。单组份聚氨酯防水涂料组合物包括：由聚醚多元醇、端羟基聚丁二烯丙烯腈以及异氰酸酯反应得到的聚氨酯成膜树脂；增塑剂；溶剂；颜填料；附着促进剂；分散剂；潜固化剂；催化剂，异氰酸酯选自二异氰酸酯和/或多异氰酸酯，催化剂选自氨基甲酸酯化催化剂和/或脲基甲酸酯化催化剂，附着促进剂选自如本文中式1所示的化合物和/或式2所示的化合物。该单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂料层能够对沥青防水卷材的隔离膜具有良好的相容性和优异的粘接性能，从而能够提升沥青防水卷材和防水涂料层的复合防水性能。

Description

单组份聚氨酯防水涂料组合物及其制备方法、应用该单组份 聚氨酯防水涂料组合物的结构

技术领域

本申请属于防水涂料技术领域，具体涉及一种单组份聚氨酯防水涂料组合物及其制备方法、应用该单组份聚氨酯防水涂料组合物的结构。

背景技术

近年来，以涂料和卷材为代表的复合防水工艺成为建筑/路桥防水领域的一大热点，其中最常用的施工工艺是首先将防水涂料在基面上进行打底施工，然后再在涂料层上贴合沥青防水卷材，涂料层充当第二道防水层的同时也充当粘结剂的作用，把基面和沥青防水卷材通过冷施工方法粘接在一起，实现防水涂料和沥青防水卷材的复合使用，形成实际上的双道防水，进一步提升了防水稳定性。

沥青防水卷材通常由保护膜、沥青层和隔离膜组成，施工时，一般先将隔离膜揭去，再将沥青防水卷材的沥青层贴合于涂料层上。然而，由于沥青防水卷材的隔离膜与沥青层已经叠合成为整体，人工不易将隔离膜揭除以进行冷施工。此外，揭膜后，沥青层直接与涂料层相接触，还可能会导致沥青层和涂料层的成分发生迁移、析出，影响或降低了沥青卷材及涂料膜的性能，从而导致防水性能下降。

发明内容

本申请第一方面提供一种单组份聚氨酯防水涂料组合物，包括：

聚氨酯成膜树脂，聚氨酯成膜树脂由100重量份的聚醚多元醇、12~20重量份的端羟基聚丁二烯丙烯腈以及15~28重量份的异氰酸酯反应得到；

其中，异氰酸酯选自二异氰酸酯和/或多异氰酸酯，催化剂选自氨基甲酸酯化催化剂和/或脲基甲酸酯化催化剂，附着促进剂包括如式1所示的化合物和/或式2所示的化合物，

式1

式2

在式1和式2中，

R₁、R₁’、R₂、R₂’、R₅、R₅’、R₆、R₆’各自独立地选自C1~C5烷基；

R₃、R₃’、R₄、R₄’、R₇、R₇’、R₈、R₈’、R₉、R₉’、R₁₀、R₁₀’各自独立地选自C1~C3烷基；

m、m’、p、p’各自独立地选自1~3的整数，n、n’、q、q’各自独立地选自0~2的整数，且m+n=3，m’+n’=3，p+q=3，p’+q’=3。

并非意在受限于任何理论或解释，本申请的单组份聚氨酯防水涂料组合物中，聚氨酯成膜树脂由聚醚多元醇、端羟基聚丁二烯丙烯腈和异氰酸酯反应得到，端羟基聚丁二烯丙烯腈的链段结构不仅能够有效降低涂料体系的表面能、平衡涂料体系的极性，提升涂膜对低表面能材料、弱极性材料的亲和性，而且能够通过氰基进一步提高涂料体系的粘接性能。进一步地，本申请的单组份聚氨酯防水涂料组合物中还包括上述附着促进剂，该附着促进剂一方面与非极性表面具有良好的相容性，能够有效降低涂料体系的表面张力；另一方面能够在水解时释放出高活性的端羟基，该端羟基可以缩合反应形成三维网状弹性体，使形成的涂膜具有高弹性、低温柔韧性、耐老化性和耐腐蚀性，从而改善单组份聚氨酯防水涂料的粘结性能。由此，本申请的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂料层能够对沥青防水卷材的隔离膜具有良好的相容性和优异的粘接性能，从而能够在沥青防水卷材和涂料层的复合防水结构施工时省略揭膜或使用明火烧熔隔离膜的步骤，直接进行冷施工，进而在提升施工效率的同时，提升沥青防水卷材和涂料层的复合防水性能。

在本申请第一方面的任意实施方式中，聚醚多元醇选自聚醚二元醇和聚醚三元醇，优选自聚醚二元醇和聚醚三元醇按质量比1:0.5~1:0.8的混合物。

在本申请第一方面的任意实施方式中，端羟基聚丁二烯丙烯腈的数均分子量为2000~3500，羟值为0.50~0.80mmol/g。

在本申请第一方面的任意实施方式中，在式1和式2中，R₁、R₁’、R₂、R₂’、R₅、R₅’、R₆、R₆’各自独立地选自C1~C3烷基。

在本申请第一方面的任意实施方式中，R₃、R₃’、R₄、R₄’、R₇、R₇’、R₈、R₈’、R₉、R₉’、R₁₀、R₁₀’各自独立地选自C1~C2烷基。

在本申请第一方面的任意实施方式中，m、m’、p、p’均等于3，且n、n’、q、q’均等于0。

在本申请第一方面的任意实施方式中，增塑剂选自聚异丁烯、磷酸三辛酯、柠檬酸酯、氯化石蜡类、邻苯二甲酸类增塑剂中的一种或几种，优选地，增塑剂包括聚异丁烯。

在本申请第一方面的任意实施方式中，溶剂选自甲基环己烷、醋酸丁酯、甲乙酮、醋酸乙酯、醋酸正丙酯、醋酸丁酯或丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。

在本申请第一方面的任意实施方式中，颜填料选自纳米碳酸钙、滑石粉、气相二氧化硅、重钙、高岭土、硅微粉或炭黑的一种或几种。

在本申请第一方面的任意实施方式中，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，优选地，异氰酸酯选自甲苯二异酸酯、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或四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。

在本申请第一方面的任意实施方式中，分散剂选自阴离子型润湿分散剂中的一种或几种。

在本申请第一方面的任意实施方式中，潜固化剂选自亚胺型潜固化剂。

在本申请第一方面的任意实施方式中，催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅、异辛酸铋或新癸酸锌中的一种或几种。

在本申请第一方面的任意实施方式中，单组份聚氨酯防水涂料组合物还包括0.9~1.2重量份的消泡剂，优选地，消泡剂选自有机硅类或聚醚类消泡剂中的一种或几种。

本申请第二方面提供一种用于制备本申请第一方面的单组份聚氨酯防水涂料组合物的方法，包括：

制备聚氨酯预聚物的步骤，包括将100重量份的聚醚多元醇、12~20重量份的端羟基聚丁二烯丙烯腈、15~28重量份的异氰酸酯、35~80重量份的增塑剂、0.05~0.25重量份的分散剂、72~150重量份的颜填料、4.5~12重量份的溶剂以及可选的0.9~1.2重量份的消泡剂混合并在催化量的催化剂的存在下加热，以使聚醚多元醇、羟基聚丁二烯丙烯腈和异氰酸酯发生反应，从而得到包含聚氨酯预聚物的第一混合物；

制备单组份聚氨酯防水涂料组合物的步骤，包括向第一混合物中加入7~11重量份的潜固化剂、2.4~6重量份的附着促进剂以及催化剂，从而得到单组份聚氨酯防水涂料组合物，该单组份聚氨酯防水涂料组合物中，催化剂的含量为0.25~0.75重量份。

在本申请第二方面的任意实施方式中，制备聚氨酯预聚物的步骤包括：

脱水步骤，包括将100重量份的聚醚多元醇、12~20重量份的端羟基聚丁二烯丙烯腈、35~80重量份的增塑剂、0.05~0.25重量份的分散剂、72~150重量份的颜填料以及可选的0.9~1.2重量份的消泡剂混合，于100~110℃、真空的条件下脱水2~3h，从而得到第二混合物；

氨基甲酸酯化反应步骤，包括在70~80℃下向第二混合物中加入4.5~12重量份的溶剂、15~28重量份的异氰酸酯以及催化量的催化剂后，使第二混合物的温度保持在75~85℃，以使聚醚多元醇、羟基聚丁二烯丙烯腈和异氰酸酯发生反应，从而得到第一混合物。

在本申请第二方面的任意实施方式中，制备单组份聚氨酯防水涂料组合物的步骤包括：

在70~80℃下向第一混合物中加入7~11重量份的潜固化剂并混合均匀；

在50~60℃下向第一混合物中加入2.4~6重量份的附着促进剂以及催化剂，从而得到单组份聚氨酯防水涂料组合物。

本申请第三方面提供一种防水结构，包括由本申请第一方面的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂层，或者由根据本申请第二方面的方法制备的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂层。

在本申请第三方面的任意实施方式中，防水涂层包括第一表面以及与第一表面相对的第二表面，防水结构还包括位于第一表面上的沥青防水卷材，沥青防水卷材包括远离第一表面的保护膜、位于第一表面上的隔离膜以及位于保护膜和隔离膜之间的沥青层，优选地，防水涂层与沥青防水卷材之间的剥离强度≥1.8N/mm。

在本申请第三方面的任意实施方式中，防水结构还包括位于第二表面上的环氧底涂层。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将简要说明本申请实施例中所需要使用的附图；显而易见地，下面所描述的附图仅仅涉及本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种防水结构的示意图

图2为本申请实施例提供的又一种防水结构的示意图。

附图标记说明：

100 防水结构；110 防水涂层；111 第一表面；112第二表面；120 沥青防水卷材；121 保护膜；122 隔离膜；123 沥青层；130 环氧底涂层。

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，本申请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。

在本申请的描述中，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”的含义是两种及其两种以上。

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合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～C5烷基”单独地公开C1、C2、C3、C4、C5、C1～C5、C1～C4、C1～C3、C1～C2、C2～C5、C2～C4、C2～C3、C3～C5、C3～C4、C4～C5的烷基。

如背景技术所述，在防水涂料和沥青防水卷材复合使用的情况下，不仅存在着隔离膜揭膜难度大的问题，而且沥青层直接与涂料层相接触，可能会导致沥青层和涂料层的成分发生迁移、析出，从而导致防水性能下降。

相关技术中，多是从降低隔离膜与沥青层直接的粘接力或者提升沥青层与涂料层的相容性出发，对沥青层或者涂料层进行改性。但是，由于沥青层、涂料层成分复杂，改性的难度往往较高，且难以达到理想的效果。

发明人经深入思考，发现：在施工时省略揭膜的步骤，将沥青防水卷材直接铺设于涂料层表面，一方面能够减少施工工序、提高施工效率；另一方面，隔离膜可以发挥阻隔作用，避免涂料层与沥青层直接接触，从而防止沥青层和涂料层的成分发生迁移、析出。此外，隔离膜也可以发挥防水作用，从而进一步提升沥青防水卷材和涂料层的复合防水性能。

然而，现有的涂料层多为高极性、高表面能的聚氨酯防水涂料层，这种涂料层对沥青防水卷材的隔离膜的粘接性能较差，难以对隔离膜进行润湿和实现有效粘接。

鉴于此，发明人经深入研究和大量实验，提供了一种单组份聚氨酯防水涂料及其制备方法、应用该单组份聚氨酯防水涂料组合物的防水结构。

本申请第一方面提供一种单组份聚氨酯防水涂料组合物，包括：

聚氨酯成膜树脂，聚氨酯成膜树脂由100重量份的聚醚多元醇、12~20重量份的端羟基聚丁二烯丙烯腈以及15~28重量份的异氰酸酯反应得到；

其中，异氰酸酯选自二异氰酸酯和/或多异氰酸酯，催化剂选自氨基甲酸酯化催化剂和/或脲基甲酸酯化催化剂，附着促进剂包括如式1所示的化合物和/或式2所示的化合物，

式1

式2

在式1和式2中，

R₁、R₁’、R₂、R₂’、R₅、R₅’、R₆、R₆’各自独立地选自C1~C5烷基；

R₃、R₃’、R₄、R₄’、R₇、R₇’、R₈、R₈’、R₉、R₉’、R₁₀、R₁₀’各自独立地选自C1~C3烷基；

m、m’、p、p’各自独立地选自1~3的整数，n、n’、q、q’各自独立地选自0~2的整数，且m+n=3，m’+n’=3，p+q=3，p’+q’=3。

上述端羟基聚丁二烯丙烯腈是指分子链中两个端基为-OH的聚丁二烯丙烯腈。聚醚多元醇是指主链含有醚键(-R-O-R-)，端基或侧基含有大于或等于2个羟基(-OH)的低聚物。

上述氨基甲酸酯化催化剂是指可用于催化生成氨基甲酸酯类化合物的反应（即，氨基甲酸酯化反应）的催化剂，其具有本领域公知的含义，具体种类可根据需要自行选取，在此不作限定。上述脲基甲酸酯化催化剂是指可用于催化生成脲基甲酸酯类化合物的反应（即，脲基甲酸酯化反应）的催化剂，其具有本领域公知的含义，具体种类可根据需要自行选取，在此不作限定。在一些实施例中，催化剂选自可用于催化氨基甲酸酯化反应以及脲基甲酸酯化反应的催化剂。

并非意在受限于任何理论或解释，本申请的单组份聚氨酯防水涂料组合物中，聚氨酯成膜树脂由聚醚多元醇、端羟基聚丁二烯丙烯腈和异氰酸酯反应得到，端羟基聚丁二烯丙烯腈的链段结构不仅能够有效降低涂料体系的表面能、平衡涂料体系的极性，提升涂膜对低表面能材料、弱极性材料的亲和性，而且能够通过氰基进一步提高涂料体系的粘接性能。进一步地，本申请的单组份聚氨酯防水涂料组合物中还包括上述附着促进剂，该附着促进剂一方面由于具有含Si-O-Si键的有机硅链段分子结构，能够与非极性表面具有良好的相容性，能够有效降低涂料体系的表面张力；另一方面能够在水解时释放出高活性的端羟基，该端羟基可以缩合反应形成三维网状弹性体，使形成的涂膜具有高弹性、低温柔韧性、耐老化性和耐腐蚀性，从而改善单组份聚氨酯防水涂料的粘结性能。由此，本申请的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂料层能够对沥青防水卷材的隔离膜具有良好的相容性和优异的粘接性能，从而能够在沥青防水卷材和涂料层的复合防水结构施工时省略揭膜或使用明火烧熔隔离膜的步骤，直接进行冷施工，进而在提升施工效率的同时，提升沥青防水卷材和涂料层的复合防水性能。

在一些实施例中，聚醚多元醇可选自聚醚二元醇和聚醚三元醇，可优选自聚醚二元醇和聚醚三元醇按质量比1:0.5~1:0.8的混合物。

上述聚醚二元醇可以表示一个分子中包含两个羟基的聚醚多元醇，作为示例，聚醚二元醇可包括但不限于聚醚多元醇DL-2000D或聚醚多元醇DL-1000。

上述聚醚三元醇可以表示一个分子中包含三个羟基的聚醚多元醇，作为示例，聚醚三元醇可包括但不限于聚醚多元醇EP330N或聚醚多元醇MN1000。

并非意在受限于任何理论或解释，聚醚多元醇包括质量比在上述范围内的聚醚二元醇和聚醚三元醇时，聚氨酯成膜树脂能够具有合适的羟基官能度和分子量，从而能够具有高内聚强度和粘接强度，进而使得单组份聚氨酯防水涂料形成的涂膜兼具良好的力学性能和高粘接性能。

在一些实施例中，端羟基聚丁二烯丙烯腈的数均分子量可为2000~3500，羟值可为0.50~0.80mmol/g。

并非意在受限于任何理论或解释，当端羟基聚丁二烯丙烯腈的数均分子量及羟值在上述合适的范围内时，聚氨酯成膜树脂能够具有合适的分子量、氰基含量和交联度。由此，单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的涂膜不仅能够具有合适的极性和氰基含量，而且能够具有良好的柔韧性和气密性，从而能够提升涂膜与沥青防水卷材的隔离膜之间的相容性以及涂膜与沥青防水卷材的隔离膜之间的粘接力，进而能够提升沥青防水卷材和涂料层的复合防水结构的防水性能。

在一些实施例中，在式1和式2中，R₁、R₁’、R₂、R₂’、R₅、R₅’、R₆、R₆’可各自独立地选自C1~C3烷基。

在一些实施例中，R₃、R₃’、R₄、R₄’、R₇、R₇’、R₈、R₈’、R₉、R₉’、R₁₀、R₁₀’可各自独立地选自C1~C2烷基。

在一些实施例中，m、m’、p、p’均等于3，且n、n’、q、q’均等于0。

在一些实施例中，增塑剂可选自聚异丁烯、磷酸三辛酯、柠檬酸酯、氯化石蜡类、邻苯二甲酸类增塑剂中的一种或几种。优选地，增塑剂可包括聚异丁烯。

选自上述种类的增塑剂应用于单组份聚氨酯防水涂料组合物中，不仅能够允许单组份聚氨酯防水涂料组合物具有合适的成本，还能够使得单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的涂膜具备高强度、良好的抗位移能力或者拉伸性能。尤其是，当增塑剂选自聚异丁烯时，聚异丁烯与隔离膜具有极好的相容性，添加到体系中能提升涂料的初粘性和永久粘合性、耐老化性、增加低温柔软性等，从而使得沥青防水卷材和涂料层形成的复合结构具备优异的防水性能和耐久性能。

在一些实施例中，溶剂可选自甲基环己烷、醋酸丁酯、甲乙酮、醋酸乙酯、醋酸正丙酯、醋酸丁酯或丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种。

在一些实施例中，颜填料可选自纳米碳酸钙、滑石粉、气相二氧化硅、重钙、高岭土、硅微粉或炭黑的一种或几种。

在一些实施例中，异氰酸酯可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。优选地，异氰酸酯可选自甲苯二异酸酯、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或四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。

异氰酸酯选自上述二异氰酸酯，可以进一步调节涂膜中聚氨酯成膜树脂的交联结构及活性，从而使单组份聚氨酯防水涂料组合物更具稳定性及可操作性，进而提升涂膜的粘接性能。

在一些实施例中，分散剂可选自阴离子型润湿分散剂中的一种或几种。例如，分散剂可包括但不限于油酸钠（C₁₇H₃₃COONa）等羧酸盐、硫酸酯盐(例如ROSO₃Na）或磺酸盐(例如RSO₃Na）。

选自上述种类的分散剂包裹或吸附到颜填料表面后，能够降低颜填料等无机填料的表面极性，具有显著的润湿、分散、防沉降效果。单组份聚氨酯防水涂料体系中包括选自上述种类的分散剂，能够同时降低涂料体系的粘度、增加涂膜的附着力。

在一些实施例中，潜固化剂可选自亚胺型潜固化剂。例如，潜固化剂可选自醛亚胺型固化剂或酮亚胺型固化剂中的一种或几种。

在一些实施例中，催化剂可选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅、异辛酸铋或新癸酸锌中的一种或几种。

在一些实施例中，单组份聚氨酯防水涂料组合物还可包括0.9~1.2重量份的消泡剂。优选地，消泡剂可选自有机硅类或聚醚类消泡剂中的一种或几种。

本申请中，附着促进剂可通过多种手段获得。

作为一个示例，附着促进剂可通过以下步骤（1）~（2）制备得到。

（1）使溶解于溶剂的乙烯基烷氧基硅烷、三烯丙基异氰脲酸酯和四烷基二氢二硅氧烷在Karstedt催化剂的存在下、在惰性气氛中、于反应温度下反应。上述溶剂可以为丙酮和甲苯的混合溶剂，溶剂用量可以为该反应体系总质量的10%至15%，Karstedt催化剂为该反应体系总质量的0.3%至0.5%。在一些实施例中，反应温度可以为45~50℃，反应时间可以为10~12h。

（2）降温至室温后，抽真空，减压蒸馏0.5~1h，得到附着促进剂。

上述乙烯基烷氧基硅烷、三烯丙基异氰脲酸酯和四烷基二氢二硅氧烷的物质的量之比可以为2:1:2~3:1:3。当乙烯基烷氧基硅烷、三烯丙基异氰脲酸酯和四烷基二氢二硅氧烷的物质的量之比接近2:1:2时，主要生成式2所示的附着促进剂。

作为再一个示例，式1所示的附着促进剂可通过以下步骤（3）~（4）制备得到。

（3）使溶解于溶剂的乙烯基烷氧基硅烷和四烷基二氢二硅氧烷在Karstedt催化剂的存在下、在惰性气氛中、于反应温度下反应。上述溶剂可以为丙酮和甲苯的混合溶剂，溶剂用量可以为该反应体系总质量的10%至15%，Karstedt催化剂为该反应体系总质量的0.3%至0.5%。在一些实施例中，反应温度可以为45~50℃，反应时间可以为10~12h。

（4）降温至室温后，抽真空，减压蒸馏0.5~1h，得到式1所示的附着促进剂。

上述乙烯基烷氧基硅烷、四烷基二氢二硅氧烷的物质的量之比可以为2.5:1~1:1。

本申请第二方面提供一种用于制备本申请第一方面的单组份聚氨酯防水涂料组合物的方法，包括如下步骤S10~S20。

S10，制备聚氨酯预聚物的步骤，包括将100重量份的聚醚多元醇、12~20重量份的端羟基聚丁二烯丙烯腈、15~28重量份的异氰酸酯、35~80重量份的增塑剂、0.05~0.25重量份的分散剂、72~150重量份的颜填料、4.5~12重量份的溶剂以及可选的0.9~1.2重量份的消泡剂混合并在催化量的催化剂的存在下加热，以使聚醚多元醇、羟基聚丁二烯丙烯腈和异氰酸酯发生反应，从而得到包含聚氨酯预聚物的第一混合物。

S20，制备单组份聚氨酯防水涂料组合物的步骤，包括向第一混合物中加入7~11重量份的潜固化剂、2.4~6重量份的附着促进剂以及催化剂，从而得到单组份聚氨酯防水涂料组合物，该单组份聚氨酯防水涂料组合物中，催化剂的含量为0.25~0.75重量份。

步骤S10和步骤S20中，端羟基聚丁二烯丙烯腈、聚醚多元醇、催化剂、附着促进剂分别如本申请第一方面所定义，在此不再赘述。

步骤S10中，催化量的催化剂可根据反应条件进行调整，在此不作限定。步骤S10与步骤S20中所使用的催化剂总量为0.25~0.75重量份，以使得本申请的单组份聚氨酯防水涂料组合物中，催化剂的含量为0.25~0.75重量份。

并非意在受限于任何理论或解释，根据本申请的方法制备的单组份聚氨酯防水涂料组合物中，聚氨酯成膜树脂由聚醚多元醇、端羟基聚丁二烯丙烯腈和异氰酸酯反应得到，端羟基聚丁二烯丙烯腈的链段结构不仅能够有效降低涂料体系的表面能、平衡涂料体系的极性，提升涂膜对低表面能材料、弱极性材料的亲和性，而且能够通过氰基进一步提高涂料体系的粘接性能。进一步地，根据本申请的方法制备的单组份聚氨酯防水涂料组合物中还包括上述附着促进剂，该附着促进剂一方面与非极性表面具有良好的相容性，能够有效降低涂料体系的表面张力；另一方面能够在水解时释放出高活性的端羟基，该端羟基可以缩合反应形成三维网状弹性体，使形成的涂膜具有高弹性、低温柔韧性、耐老化性和耐腐蚀性，从而改善单组份聚氨酯防水涂料的粘结性能。由此，根据本申请的方法制备的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂料层能够对沥青防水卷材的隔离膜具有良好的相容性和优异的粘接性能，从而能够在沥青防水卷材和涂料层的复合防水结构施工时省略揭膜或使用明火烧熔隔离膜的步骤，直接进行冷施工，进而在提升施工效率的同时，提升沥青防水卷材和涂料层的复合防水性能。

在一些实施例中，制备聚氨酯预聚物的步骤可包括如下脱水步骤和氨基甲酸酯化反应步骤。

脱水步骤，包括将100重量份的聚醚多元醇、12~20重量份的端羟基聚丁二烯丙烯腈、35~80重量份的增塑剂、0.05~0.25重量份的分散剂、72~150重量份的颜填料以及可选的0.9~1.2重量份的消泡剂混合，于100~110℃、真空的条件下脱水2~3h，从而得到第二混合物。

氨基甲酸酯化反应步骤，包括在70~80℃下向第二混合物中加入4.5~12重量份的溶剂、15~28重量份的异氰酸酯以及催化量的催化剂后，使第二混合物的温度保持在75~85℃，以使聚醚多元醇、羟基聚丁二烯丙烯腈和异氰酸酯发生反应，从而得到第一混合物。

上述真空的条件可以表示真空或接近真空的状态，作为示例，真空的条件可以为相对真空度处于-0.08~-0.1MPa之间。

在一些实施例中，制备单组份聚氨酯防水涂料组合物的步骤可包括：

在70~80℃下向第一混合物中加入7~11重量份的潜固化剂并混合均匀；

在50~60℃下向第一混合物中加入2.4~6重量份的附着促进剂以及催化剂，从而得到单组份聚氨酯防水涂料组合物。

本申请第三方面提供一种防水结构，包括由本申请第一方面的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂层，或者由根据本申请第二方面的方法制备的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂层。

本申请的防水结构中，防水涂层可以位于基层的表面上，防水涂层与基层之间还可以包括可选的其他结构层，防水涂层远离基层的表面上还可以包括其他结构层，例如由防水卷材构成的结构层。本文所述的基层，可以是建筑物屋面、地下室底板、顶板、侧墙等部位的水泥混凝土、水泥砂浆、水泥净浆、纤维板、水泥垫层等，也可以是防水卷材等建筑材料，但不限于以上所列举的基层。

本申请的防水结构包括由特定的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂层，防水涂层不仅具有良好的柔韧性和气密性，还具有低表面能和合适的极性，对低表面能材料具有良好的相容性。由此，本申请的防水结构能够适用于非极性表面与非极性表面之间、极性表面与极性表面之间、极性表面与非极性表面之间，并且能够达到良好的粘接防水效果。

图1是本申请的防水结构的一实施例的示意图。该示例性的防水结构100包括防水涂层110和沥青防水卷材120。其中，防水涂层110包括第一表面111以及与第一表面111相对的第二表面112，沥青防水卷材120包括远离第一表面111的保护膜121、位于第一表面上的隔离膜122以及位于保护膜111和隔离膜122之间的沥青层123。如图1所示，在一些实施例中，沥青防水卷材的隔离膜122贴合于第一表面111上。优选地，防水涂层与沥青防水卷材之间的剥离强度≥1.8N/mm。

上述沥青防水卷材中，保护膜可以为本领域公知的可用于沥青防水卷材的保护膜，例如，可以为聚乙烯膜（PE膜）或聚对苯二甲酸乙二醇酯膜（PET膜）。上述沥青防水卷材中，隔离膜可以为本领域公知的可用于沥青防水卷材的隔离膜，例如可以包括但不限于由聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）、热塑性聚氨酯弹性体（TPU）、聚乙烯醇-热塑性聚氨酯弹性体复合物（PVOH-TPU）、乙烯-乙烯醇共聚物与热塑性聚氨酯弹性体的复合物（EVOH-TPU）形成的隔离膜。上述沥青防水卷材中，沥青层可以为本领域公知的可用于沥青防水卷材的沥青层，其可以包括有胎沥青层或无胎沥青层，其可以包括经改性或未经改性的沥青层。

并非意在受限于任何理论或解释，本申请的防水结构包括由特定的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂层，该防水涂层具有低表面能和合适的极性，与沥青防水卷材的隔离膜具有良好的相容性，能够与隔离膜之间具有高粘接力。由此，不仅能够降低沥青层与防水涂层中的成分相互作用而发生迁移、析出的风险，从而提升防水涂层-防水卷材复合结构的耐久性能，还能够通过隔离膜的防水作用，进一步提升防水结构的防水性能。

在一些实施例中，如图2所示，防水结构100还可以包括位于第二表面112上的环氧底涂层130。

上述环氧底涂层可以为由环氧树脂和固化剂混合后，涂布形成的底涂层。环氧树脂可以为本领域公知的环氧树脂，其可以为经改性或未经改性的环氧树脂，作为示例，环氧树脂可包括E51型环氧树脂、E44型环氧树脂等。固化剂可以为本领域公知的环氧固化剂，例如可以为胺固化剂。

上述实施例中，环氧底涂层可以位于基层的表面上。环氧底涂层可以由环氧涂料直接在潮湿基面上施工形成，该环氧底涂层与本申请的防水涂层具有高粘接力，由此，本申请的防水结构可以在潮湿环境下形成，从而提升了防水结构的适用性和施工便捷性。

实施例

下述实施例更具体地描述了本发明公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本发明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。

以下实施例所用的原料来源如下：

端羟基聚丁二烯丙烯腈：数均分子量2000~3500，羟值0.50~0.80mmol/g，购自山东淄博齐龙化工有限公司；

聚醚二元醇DL-2000D：官能度为2，数均分子量为2000，购自山东蓝星东大有限公司；

三官能度聚醚多元醇EP330N：官能度为3，数均分子量为5000，购自山东蓝星东大有限公司；

聚异丁烯：PB450（分子量450，粘度14±2cst），购自上海正上化工有限公司；

分散剂：DisuperS18，购自广州核心新材料科技有限公司；

颜填料：XTCC纳米碳酸钙，购自山西芮城华新纳米材料有限公司；

溶剂：醋酸乙酯；

潜固化剂：醛亚胺型潜固化剂；

催化剂：异辛酸铋；

附着促进剂A：自制，通过如下步骤制备：

将计算量的乙烯基三乙氧基硅烷、三烯丙基异氰脲酸酯和四甲基二氢二硅氧烷投入带有冷凝回流装置的反应器中，加入丙酮和甲苯的混合溶剂，再加入Karstedt催化剂，通微量氮气保护，开动搅拌，升温，控制料温为45~50℃，回流恒温反应10~12h；

降温至室温后，抽真空，减压蒸馏0.5~1h得到反应产物。

乙烯基三乙氧基硅烷、三烯丙基异氰脲酸酯和四甲基二氢二硅氧烷的物质的量之比为2.5:1:2，丙酮和甲苯的混合溶剂用量为该反应体系总质量的12%，Karstedt催化剂为该反应体系总质量的0.3%。

附着促进剂B：自制，通过如下步骤制备：

将计算量的乙烯基三乙氧基硅烷和四甲基二氢二硅氧烷投入带有冷凝回流装置的反应器中，加入丙酮和甲苯的混合溶剂，再加入Karstedt催化剂，通微量氮气保护，开动搅拌，升温，控制料温为45~50℃，回流恒温反应10~12h；

降温至室温后，抽真空，减压蒸馏0.5~1h得到反应产物。

乙烯基三乙氧基硅烷和四甲基二氢二硅氧烷的物质的量之比为2:1，丙酮和甲苯的混合溶剂用量为该反应体系总质量的12%，Karstedt催化剂为该反应体系总质量的0.3%。

其他未特别说明的原料均为普通市售产品。

实施例1

将聚醚多元醇、端羟基聚丁二烯丙烯腈、增塑剂、分散剂、颜填料以及消泡剂混合，于100~110℃、-0.08MPa~-0.1MPa的真空条件下脱水2~3h；

降温至70~80℃，在搅拌下加入溶剂、异氰酸酯和催化量的催化剂，升温至75~85℃，反应3~4h；

降温至70~80℃，在搅拌下加入潜固化剂，保温0.5~1h；

降温至50~60℃，在搅拌下加入附着促进剂A和催化剂，反应0.5~1h；

降温至50℃以下，充氮保护，出料，得到单组份聚氨酯防水涂料组合物。

实施例1的单组份聚氨酯防水涂料组合物的原料组份如下：

实施例2

基于实施例1的制备过程，调整原料组份中各物质的含量，制备实施例2的单组份聚氨酯防水涂料组合物，实施例2的单组份聚氨酯防水涂料组合物的原料组份如下：

实施例3

基于实施例1的制备过程，调整原料组份中各物质的含量，制备实施例3的单组份聚氨酯防水涂料组合物，实施例3的单组份聚氨酯防水涂料组合物的原料组份如下：

实施例4

基于实施例1的制备过程，调整原料组份中各物质的含量，制备实施例4的单组份聚氨酯防水涂料组合物，实施例4的单组份聚氨酯防水涂料组合物的原料组份如下：

实施例5

基于实施例1的制备过程，将附着促进剂A更换为等量的附着促进剂B，制备实施例5的单组份聚氨酯防水涂料组合物。

对比例1

基于实施例1的制备过程，将端羟基聚丁二烯丙烯腈更换为等量的DL-2000D，制备对比例1的单组份聚氨酯防水涂料组合物。

对比例2

基于实施例1的制备过程，将端羟基聚丁二烯丙烯腈更换为等量的双官能度聚醚多元醇DL-2000D，将聚异丁烯更换为等量的柠檬酸酯，制备对比例2的单组份聚氨酯防水涂料组合物。

对比例3

基于实施例1的制备过程，不使用附着促进剂A，制备对比例3的单组份聚氨酯防水涂料组合物。

对比例4

基于实施例1的制备过程，将附着促进剂A更换为等量的氯化聚烯烃，制备对比例4的单组份聚氨酯防水涂料组合物。

对比例5

基于实施例1的制备过程，将附着促进剂A更换为等量的γ-（2,3环氧丙氧）丙基三甲氧基硅烷，制备对比例5的单组份聚氨酯防水涂料组合物。

测试部分

表干时间测试

按照GB/T19250-2013中的测试标准进行测试，得到表干时间t₁。

实干时间测试

按照GB/T19250-2013中的测试标准进行测试，得到实干时间t₂。

断裂伸长率测试

按照GB/T19250-2013中的测试标准进行测试。

拉伸强度测试

按照GB/T19250-2013中的测试标准进行测试。

撕裂强度测试

按照GB/T19250-2013中的测试标准进行测试。

粘接强度测试

按照GB/T19250-2013中的测试标准进行测试。

不透水性测试

按照GB/T19250-2013中的测试标准进行测试。

PE隔离膜卷材复合剥离强度测试

试件的尺寸与制备：将沥青防水卷材进行剪裁，保持其粘接面尺寸为70mm*50mm；水泥砂浆块表面涂覆或喷涂环氧底涂并室温养护24h；将单组份聚氨酯防水涂料组合物涂覆到环氧底涂表面上，涂覆厚度为（1.5±0.2）mm；在涂料适应期内将剪裁好的带隔离膜卷材直接铺贴到聚氨酯防水涂料上，压实满粘；将制备好的试件在标准养护条件（温度（23±2）℃，相对湿度（50±10）%）下养护168h，得到试件。

将上述试件中的水泥砂浆块面装在电子拉力试验机一端的夹具上，将上述试件中的卷材的与粘接面相对的未粘接面弯曲180°夹在试验机另一端的夹具中。注意使夹头间的试件准确定位，以保证所施加的拉力均匀地分布在试件的宽度上。开动检测设备，设定拉伸速度为100mm/min。以最大剥离力除以试件宽度，作为PE隔离膜卷材复合剥离强度T，单位N/mm。观察剥离后的界面，确定剥离破坏形式。

实施例1~5与对比例1~5的测试结果分别如表1所示。

表1

通过表1的结果可以看出，实施例1~5的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的涂膜不仅具有良好的柔性、高拉伸强度、高撕裂强度，而且具有高粘接力和良好的水密性。进一步地，实施例1~5的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的涂膜还能够与非极性表面具有高粘接力。由此，实施例1~5的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂料层能够对沥青防水卷材的隔离膜具有良好的相容性和优异的粘接性能，从而能够在沥青防水卷材和涂料层的复合防水结构施工时省略揭膜或使用明火烧熔隔离膜的步骤，直接进行冷施工，进而在提升施工效率的同时，提升沥青防水卷材和涂料层的复合防水性能。

而相对于此，对比例1、2未使用端羟基聚丁二烯丙烯腈，其对应的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的涂膜不仅粘接性能和机械性能有所下降，而且与非极性表面之间的粘接力也大幅下降，远不能满足沥青防水卷材和涂料层的复合防水结构直接进行冷施工的需要。对比例3、4、5未使用本申请限定的附着促进剂，其对应的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的涂膜虽然具有良好的机械性能，但是与非极性表面之间的粘接力远小于实施例1~5，远不能满足沥青防水卷材和涂料层的复合防水结构直接进行冷施工的需要。

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，可容易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都被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 (11)

1.一种单组份聚氨酯防水涂料组合物，包括：

聚氨酯成膜树脂，所述聚氨酯成膜树脂由100重量份的聚醚多元醇、12~20重量份的端羟基聚丁二烯丙烯腈以及15~28重量份的异氰酸酯反应得到；

其中，所述异氰酸酯选自多异氰酸酯，所述催化剂选自氨基甲酸酯化催化剂和/或脲基甲酸酯化催化剂，所述附着促进剂选自如式1所示的化合物和/或式2所示的化合物，

式1

式2

在式1和式2中，

R₁、R₁’、R₂、R₂’、R₅、R₅’、R₆、R₆’各自独立地选自C1~C5烷基；

R₃、R₃’、R₄、R₄’、R₇、R₇’、R₈、R₈’、R₉、R₉’、R₁₀、R₁₀’各自独立地选自C1~C3烷基；

m、m’、p、p’各自独立地选自1~3的整数，n、n’、q、q’各自独立地选自0~2的整数，且m+n=3，m’+n’=3，p+q=3，p’+q’=3。

2.根据权利要求1所述的单组份聚氨酯防水涂料组合物，其中，所述聚醚多元醇选自聚醚二元醇和聚醚三元醇；和/或

所述端羟基聚丁二烯丙烯腈的数均分子量为2000~3500，羟值为0.50~0.80mmol/g。

3.根据权利要求1所述的单组份聚氨酯防水涂料组合物，其中，在式1和式2中，R₁、R₁’、R₂、R₂’、R₅、R₅’、R₆、R₆’各自独立地选自C1~C3烷基；和/或

R₃、R₃’、R₄、R₄’、R₇、R₇’、R₈、R₈’、R₉、R₉’、R₁₀、R₁₀’各自独立地选自C1~C2烷基；和/或

m、m’、p、p’均等于3，且n、n’、q、q’均等于0。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的单组份聚氨酯防水涂料组合物，其中，所述增塑剂选自聚异丁烯、磷酸三辛酯、柠檬酸酯、氯化石蜡类、邻苯二甲酸类增塑剂中的一种或几种；和/或

所述溶剂选自甲基环己烷、醋酸丁酯、甲乙酮、醋酸乙酯、醋酸正丙酯或丙二醇甲醚醋酸酯中的一种或几种；和/或

所述颜填料选自纳米碳酸钙、滑石粉、气相二氧化硅、重钙、高岭土、硅微粉或炭黑的一种或几种；和/或

所述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；和/或

所述分散剂选自阴离子型润湿分散剂中的一种或几种；和/或

所述潜固化剂选自亚胺型潜固化剂；和/或

所述催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅、异辛酸铋或新癸酸锌中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的单组份聚氨酯防水涂料组合物，所述单组份聚氨酯防水涂料组合物还包括0.9~1.2重量份的消泡剂。

6.一种用于制备如权利要求1-5中任一项所述的单组份聚氨酯防水涂料组合物的方法，包括：

制备聚氨酯预聚物的步骤，包括将100重量份的所述聚醚多元醇、12~20重量份的所述端羟基聚丁二烯丙烯腈、15~28重量份的所述异氰酸酯、35~80重量份的所述增塑剂、0.05~0.25重量份的所述分散剂、72~150重量份的所述颜填料、4.5~12重量份的所述溶剂以及任选的0.9~1.2重量份的消泡剂混合并在催化量的所述催化剂的存在下加热，以使所述聚醚多元醇、所述端羟基聚丁二烯丙烯腈和所述异氰酸酯发生反应，从而得到包含聚氨酯预聚物的第一混合物；

制备单组份聚氨酯防水涂料组合物的步骤，包括向所述第一混合物中加入7~11重量份的所述潜固化剂、2.4~6重量份的所述附着促进剂以及所述催化剂，从而得到所述单组份聚氨酯防水涂料组合物，所述单组份聚氨酯防水涂料组合物中，所述催化剂的含量为0.25~0.75重量份。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述制备聚氨酯预聚物的步骤包括：

脱水步骤，包括将100重量份的所述聚醚多元醇、12~20重量份的所述端羟基聚丁二烯丙烯腈、35~80重量份的所述增塑剂、0.05~0.25重量份的所述分散剂、72~150重量份的所述颜填料以及任选的0.9~1.2重量份的消泡剂混合，于100~110℃、真空的条件下脱水2~3h，从而得到第二混合物；

氨基甲酸酯化反应步骤，包括在70~80℃下向所述第二混合物中加入4.5~12重量份的所述溶剂、15~28重量份的所述异氰酸酯以及催化量的所述催化剂后，使所述第二混合物的温度保持在75~85℃，以使所述聚醚多元醇、所述端羟基聚丁二烯丙烯腈和所述异氰酸酯发生反应，从而得到所述第一混合物。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述制备单组份聚氨酯防水涂料组合物的步骤包括：

在70~80℃下向所述第一混合物中加入7~11重量份的所述潜固化剂并混合均匀；

在50~60℃下向所述第一混合物中加入2.4~6重量份的所述附着促进剂以及所述催化剂，从而得到所述单组份聚氨酯防水涂料组合物。

9.一种防水结构，包括由权利要求1-5中任一项所述的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂层，或者由根据权利要求6-8中任一项所述的方法制备的单组份聚氨酯防水涂料组合物形成的防水涂层。

10.根据权利要求9所述的防水结构，其中，所述防水涂层包括第一表面以及与所述第一表面相对的第二表面，所述防水结构还包括位于所述第一表面上的沥青防水卷材，所述沥青防水卷材包括远离所述第一表面的保护膜、位于所述第一表面上的隔离膜以及位于所述保护膜和所述隔离膜之间的沥青层。

11.根据权利要求10所述的防水结构，其中，所述防水结构还包括位于所述第二表面上的环氧底涂层。

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