CN115637099A - 一种无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于防水涂料技术领域，具体涉及一种无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料及其制备方法和应用。本发明通过将聚醚、异氰酸酯、聚天门冬氨酸酯树脂等成分复合，获得一种无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，所述防水涂料在施工时能够延长凝固时间，提高了成型效果，适合小面积人工施工，解决喷涂聚脲对施工环境和设备要求高的问题。本发明所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，由A组分和B组分组成；所述A组分包括聚醚I、聚醚II、甲苯二异氰酸酯和拟薄水铝石；所述B组分包括聚天门冬氨酸酯、钛白粉、玻璃鳞片、消泡剂、流平剂、降粘剂和分散剂。本发明所述防水涂料的阻根性能持久，并且涂料在施工时不留搭接缝，一体成型，施工简单。

Description

一种无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于防水涂料技术领域，具体涉及一种无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料及其制备方法和应用。

背景技术

随着住房品质的不断提升，特别是第四代住房理念的提出和实施，在车库顶板和种植屋面等建筑施工面，在做防水时，不仅需要防水材料能够达到相应的防水标准，还要能够能抵抗植物根系的穿刺。现有技术中，在防止植物根系穿刺时，常常采用的方式是使用热熔型的耐根穿刺防水卷材，但是这种防水卷材在施工过程中存在搭接边和搭接缝，特别是小面积的异型建筑，搭接边和搭接缝特别多，容易造成施工不完善或待材料老化后容易出现漏水、窜水的现象。

在具体的防水涂料分类中，现有的柔性防水涂料如水乳型沥青防水涂料、聚合物乳液防水涂料、聚氨酯防水涂料等材料在强度和耐腐蚀性方面达不到要求；而刚性防水涂料在耐候性、耐腐蚀性以及热胀冷缩适应性、基面形变等达不到耐根穿刺的标准或要求；同时，添加阻根剂的耐根穿刺防水涂料由于阻根剂和其他组分存在不相容的现象，容易出现持久性达不到要求的问题。

现有技术中，有多项耐根穿刺类防水涂料的专利，例如，授权公告号为CN103275611B的中国专利公开了一种环保型耐根穿刺聚氨酯防水涂料，采用A、B组分的形式制成，其组分包括聚醚、聚醚多元醇、阻根剂等，通过多种组分复合后能够获得良好的拉伸强度和抗穿刺能力。又如，公开号为CN104277667A的中国专利公开了一种耐植物根穿刺防水涂料，包括聚四氟乙烯树脂、环氧树脂、异氰酸酯、丁醚化氨基树脂等成分，具有耐老化、耐磨、耐植物根系穿刺等性能。但是，上述两种防水涂料的耐根穿刺性能和防水性能还有待提高，并且也不适用于小面积或者异型结构的建筑种植屋面。

所以，急需研发一种高强度、耐腐蚀、耐候性好、阻根性能持久且具有一定柔性的防水涂料，用于解决现有技术中，在小面积或异型结构多的种植屋面铺设耐根穿刺防水用卷材时，施工难度大等弊端而导致的种植面漏水的问题，以及施工时聚脲喷涂难度大的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明通过将聚醚、异氰酸酯、聚天门冬氨酸酯等成分复合，获得一种无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，所述防水涂料在施工时能够延长凝固时间，提高了成型效果，适合小面积人工施工，解决喷涂聚脲对施工环境和设备要求高的问题。

本发明还提供了所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料的制备方法。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，由A组分和B组分组成；所述A组分包括聚醚I、聚醚II、甲苯二异氰酸酯和拟薄水铝石；

所述B组分包括聚天门冬氨酸酯、钛白粉、玻璃鳞片、消泡剂、流平剂、降粘剂和分散剂。

具体的，A组分的各原料质量百分比为：

聚醚I 8-15％，聚醚II 30-35％，甲苯二异氰酸酯TDI 40-45％，拟薄水铝石15-20％；

B组分的各原料质量百分比为：

聚天门冬氨酸酯60-70％，钛白粉8-12％，玻璃鳞片20-25％，消泡剂0.5-1％，流平剂0.5-1％，降粘剂0.5-1％，分散剂0.5-1％。

具体的，聚醚I型号为壳牌EDS6-200，数均分子量为1900-2000；聚醚II型号为壳牌SA34-05，重均分子量为4900-5050。

具体的，所述甲苯二异氰酸酯TDI型号为万华H-T100，此型号的甲苯二异氰酸酯TDI中对位官能团(-NCO)的含量大于99.5％，能够与聚醚形成良好的预聚体，有利于降低反应速度，增加凝固时间。

具体的，所述拟薄水铝石在使用前于550-800℃煅烧2-3小时。

具体的，所述聚天门冬氨酸酯型号为飞扬F2872，粘度小于500Mpa*S²。

具体的，所述玻璃鳞片为100-200目，优选为200目。

具体的，所述消泡剂为不含有机硅的聚合物型消泡剂，具体型号为AFCONA-2270。

具体的，所述流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯，具体型号为AFCONA-S373。

具体的，所述降粘剂为表面活性剂改性磷酸酯聚合物，具体型号为AFCONA-5052。

具体的，所述分散剂为改性聚有机羧酸铵盐，具体型号为AFCONA-S527。

进一步的，本发明还提供了所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照A组分的各原料配比，将聚醚I和聚醚II混合后，升温至110-130℃，在0.06-0.08Mpa的真空度下脱水处理1.5-2h，然后加入甲苯二异氰酸酯TDI，保持真空度不变，调节温度为115-120℃继续反应1-1.5h，加入拟薄水铝石恒温处理0.5-1小时，最后调整压力至常压并冷却至室温，封装，备用；

(2)按照B组分的各原料配比，将聚天门冬氨酸酯升温至105-120℃，脱水处理1-1.5小时，然后依次加入钛白粉、玻璃鳞片，在105-120℃温度下恒温搅拌0.5-1小时后自然降温至70-80℃，再依次加入消泡剂、流平剂、降粘剂、分散剂，搅拌0.5-1h得到混合料，研磨，封装，备用。

具体的，A组分物料和B组分物料均为液体，使用时，将A组分与B组分混合后直接涂覆于施工面，A组分与B组分的质量比为2：(1-3)。

进一步的，本发明还提供了所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料在建筑楼层板防水施工中的应用。

进一步的，本发明还提供了所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料在混凝土表面防水施工中的应用，应用时，将所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料涂覆在混凝土表面，能够提高混凝土的防水性能、韧性和强度。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种高强度、耐腐蚀、耐候性好且具有一定柔性防水涂料，本发明所述防水涂料的阻根性能持久，并且涂料在施工时不留搭接缝，一体成型，施工简单。

本发明所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，在施工过程中可以喷涂或者手刷。相较于现有技术中的聚脲类防水涂料，本发明所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料在手刷时，施工简单，成型凝固时间大于2小时，能够保证现场施工的充足操作时间，同时施工面还不存在搭接边和搭接缝，能够避免漏水隐患，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为爆破前涂覆有实施例1防水涂料的混凝土块的照片；

图2为涂覆有实施例1防水涂料的混凝土块爆破后的照片；

图3为爆破后的局部照片；

图4为爆破后将涂覆有实施例1防水涂料的混凝土块翻过来的照片；

图5为未涂覆的混凝土爆破后的照片。

具体实施方式

为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明，但所述实施例旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

聚醚I、聚醚II购自中海壳牌石油化工有限公司，聚天门冬氨酸酯购自深圳飞扬集团公司，甲苯二异氰酸酯TDI购自万华化学集团股份有限公司，消泡剂、流平剂、降粘剂、分散剂购自埃夫科纳聚合物股份有限公司。

实施例1

一种无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，由A组分和B组分制备而成；

A组分的各原料质量百分比为：聚醚I 8％，聚醚II 32％，甲苯二异氰酸酯TDI40％，拟薄水铝石20％；

聚醚I型号为壳牌EDS6-200，数均分子量为1900-2000(用于增加强度和弹性)；聚醚II型号为壳牌SA34-05，重均分子量为4900-5050，两种聚醚搭配使用，能够增加产品的强度；

所述甲苯二异氰酸酯TDI型号为万华H-T100，此型号的甲苯二异氰酸酯TDI中对位官能团(-NCO)的含量大于99.5％，能够与聚醚形成良好的预聚体，有利于降低反应速度，增加凝固时间；

甲苯二异氰酸酯TDI有两种异构体：2，4-甲苯二异氰酸酯和2，6-甲苯二异氰酸酯，本发明使用的甲苯二异氰酸酯TDI型号为万华H-T100，其中2，4-甲苯二异氰酸酯的质量占比接近100％；本发明使用的甲苯二异氰酸酯TDI，在施工过程中，反应速度慢，可以延长操作时间，更有利于增加凝固时间；

使用时，将A组分中的各原料混合，此时甲苯二异氰酸酯TDI与聚醚I和聚醚II聚合形成预聚体；

所述拟薄水铝石在使用前于600℃煅烧3小时；

B组分的各原料质量百分比为：

聚天门冬氨酸酯61％，钛白粉10％，玻璃鳞片25％，消泡剂1％，流平剂1％，降粘剂1％，分散剂1％。

所述消泡剂为不含有机硅的聚合物型消泡剂，具体型号为AFCONA-2270。

所述流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯，具体型号为AFCONA-S373。

所述降粘剂为表面活性剂改性磷酸酯聚合物，具体型号为AFCONA-5052。

所述分散剂为改性聚有机羧酸铵盐，具体型号为AFCONA-S527。

所述聚天门冬氨酸酯型号为飞扬F2872，粘度为450Mpa*S²。

所述玻璃鳞片为200目。

所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料的制备方法，具体步骤为：

(1)按照A组分的各原料配比，将聚醚I和聚醚II混合后置于反应釜中，升温至120℃，在0.08Mpa的真空度下搅拌1.5h进行脱水，然后加入甲苯二异氰酸酯TDI，保持真空度不变，调节温度为115℃继续反应1h，加入拟薄水铝石恒温处理1小时，最后调整压力至常压并冷却至室温，封装，备用；

(2)按照B组分的各原料配比，将聚天门冬氨酸酯置于反应釜中，升温至105℃脱水处理1小时，然后依次加入钛白粉、玻璃鳞片后在105℃温度下恒温搅拌1小时后自然降温至80℃，再依次加入消泡剂、流平剂、降粘剂、分散剂，搅拌0.5h得到混合料，研磨，封装，备用。

A组分物料和B组分物料均为液体，使用时，将A组分与B组分混合后直接涂覆于施工面，A组分与B组分的质量比为1：1。

实施例2

一种无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，由A组分和B组分制备而成；

A组分的各原料质量百分比为：聚醚I 10％，聚醚II 30％，甲苯二异氰酸酯TDI45％，拟薄水铝石15％；

聚醚I型号为壳牌EDS6-200，数均分子量为1900-2000(用于增加强度和弹性)；聚醚II型号为壳牌SA34-05，重均分子量为4900-5050，两种聚醚搭配使用，能够增加产品的强度；

所述甲苯二异氰酸酯TDI型号为万华H-T100，此型号的甲苯二异氰酸酯TDI中对位官能团(-NCO)的含量大于99.5％，能够与聚醚形成良好的预聚体，有利于降低反应速度，增加凝固时间；

甲苯二异氰酸酯TDI有两种异构体：2，4-甲苯二异氰酸酯和2，6-甲苯二异氰酸酯，本发明使用的甲苯二异氰酸酯TDI型号为万华H-T100，其中2，4-甲苯二异氰酸酯的质量占比接近100％；本发明使用的甲苯二异氰酸酯TDI，在施工过程中，反应速度慢，可以延长操作时间，更有利于增加凝固时间；

使用时，将A组分中的各原料混合，此时甲苯二异氰酸酯TDI与聚醚I和聚醚II聚合形成预聚体；

所述拟薄水铝石在使用前于800℃煅烧2小时；

B组分的各原料质量百分比为：

聚天门冬氨酸酯70％，钛白粉8％，玻璃鳞片20％，消泡剂0.5％，流平剂0.5％，降粘剂0.5％，分散剂0.5％。

所述消泡剂为不含有机硅的聚合物型消泡剂，具体型号为AFCONA-2270。

所述流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯，具体型号为AFCONA-S373。

所述降粘剂为表面活性剂改性磷酸酯聚合物，具体型号为AFCONA-5052。

所述分散剂为改性聚有机羧酸铵盐，具体型号为AFCONA-S527。

所述聚天门冬氨酸酯型号为飞扬F2872，粘度为450Mpa*S²。

所述玻璃鳞片为200目。

所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料的制备方法，具体步骤为：

(1)按照A组分的各原料配比，将聚醚I和聚醚II混合后置于反应釜中，升温至110℃，在0.06Mpa的真空度下搅拌2h进行脱水，然后加入甲苯二异氰酸酯TDI，保持真空度不变，调节温度为120℃继续反应1.5h，加入拟薄水铝石恒温处理0.5小时，最后调整压力至常压并冷却至室温，封装，备用；

(2)按照B组分的各原料配比，将聚天门冬氨酸酯置于反应釜中，升温至120℃脱水处理1.5小时，然后依次加入钛白粉、玻璃鳞片后在120℃温度下恒温搅拌0.5小时后自然降温至70℃，再依次加入消泡剂、流平剂、降粘剂、分散剂，搅拌1h得到混合料，研磨，封装，备用。

A组分物料和B组分物料均为液体，使用时，将A组分与B组分混合后直接涂覆于施工面，A组分与B组分的质量比为2：3。

性能测试

目前在小面积或异型现场，使用的耐根穿刺防水卷材，由于搭接边存在不能良好适配或者有缝隙的问题，施工后期容易导致漏水隐患，另外现有技术中的耐根穿刺涂料由于强度不足，抗渗性差，在厚土种植中不能满足防水要求。

现有技术中，常用的喷涂聚脲防水涂料所使用的伯胺类化合物与固化剂(异氰酸酯)反应速度过快，凝胶时间5-10秒，需要专门的喷涂设备进行施工，不仅限制了应用场所，且设备价格较高，需要仔细维护，双组分树脂的混合充分性也存在隐患。利用聚脲优异的性能达到组根效果，解决阻根剂对土壤带来的污染。

本发明所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，在施工过程中可以喷涂或者手刷。相较于现有技术中的聚脲类防水涂料，本发明所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料在手刷时，施工简单，成型凝固时间大于2小时，能够保证现场施工的充足操作时间，同时施工面还不存在搭接边和搭接缝，能够避免漏水隐患。

A组分中的固化剂(甲苯二异氰酸酯TDI)在附着于拟薄水铝石(使用前于550-800℃煅烧3小时，煅烧后的拟薄水铝石具有高比表面积和孔容的特点，能吸附游离的异氰酸酯和部分预聚体)的时候，能够达到缓释的效果，延长聚脲成型的时间，同时，具有对位官能团的异氰酸酯反应活性较低，能进一步延长聚脲的成型时间。

本发明所述防水涂料，在使用时，将A组分和B组分按照2：(1-3)的配比，混合均匀后，在施工面涂膜成型(涂覆量为1.5-2kg/m²)后，以实施例1为例，能达到国标(GB/T23446-2009《喷涂聚脲防水涂料》)中的大部分性能，且成型时间大于2h，相较于现有技术中其他耐穿刺防水涂料所使用的国标(GB/T 19250-2013《聚氨酯防水涂料》)，在使用性能上，要高出一个档次。

具体性能测试结果如下(下述表格中技术指标的定级标准详见国标(GB/T 23446-2009《喷涂聚脲防水涂料》))：

表1基本性能

表2耐久性能

表3特殊性能

根据国标(GB/T 23446-2009《喷涂聚脲防水涂料》)中的性能指标(如表1、表2、表3所示)，可以看出，本发明实施例1所制备的防水涂料能够达到国标(GB/T 23446-2009《喷涂聚脲防水涂料》)中的性能指标，具有良好的性能。

同时，从表1中的不透水性结果还可以看出，本申请的所制备的防水涂料具有良好的防水性能。

试验例1

本发明对实施例1所制备的防水涂料的凝固性能做了对照试验，按照实施例1中的方法配制A组分和B组分，并混合后得到所述防水涂料，并测定凝胶时间和硬化时间。

甲苯二异氰酸酯TDI有两种异构体：2，4-甲苯二异氰酸酯和2，6-甲苯二异氰酸酯，本发明实施例1使用的甲苯二异氰酸酯TDI100型号为万华H-T100，其中2，4-甲苯二异氰酸酯的质量占将近100％；本发明实施例1使用的甲苯二异氰酸酯TDI100，在施工过程中，反应速度慢，可以延长操作时间，更有利于增加凝固时间，使用时，将A组分中的各原料混合，甲苯二异氰酸酯TDI与聚醚I和聚醚II聚合形成预聚体；

对照组1中使用的甲苯二异氰酸酯TDI65是指2，4-甲苯二异氰酸酯的质量占比为65％，对照组1不添加聚醚和拟薄水铝石；

对照组2中使用甲苯二异氰酸酯TDI100，不添加聚醚和拟薄水铝石；

对照组3中使用甲苯二异氰酸酯TDI100和聚醚I、聚醚II，不添加拟薄水铝石，使用时，将A组分中的各原料混合，甲苯二异氰酸酯TDI与聚醚I和聚醚II聚合形成预聚体。

对照组1、2、3其余原料用量及制备方法与实施例1相同。测定的结果如表4所示。

表4

组别	聚天门冬氨酸酯与异氰酸酯TDI的质量比为2:1	凝胶时间	硬化时间
				对照组1	聚天门冬氨酸酯+TDI65	6s	15min
对照组2	聚天门冬氨酸酯+TDI100	15s	28min
				对照组3	聚天门冬氨酸酯+TDI100预聚体	1.4h	6h
实施例1	聚天门冬氨酸酯+TDI100预聚体+拟薄水铝石	2.5h	12h

从表4中可以看出，本发明实施例1的防水涂料具有良好的凝固性能，能够延长凝胶的时间和硬化的时间，能够保证现场施工的充足操作时间，同时施工面还不存在搭接边和搭接缝，能够避免漏水隐患。

试验例2

采用本发明实施例1的无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料在混凝土块表面进行施工，并检测本申请所述防水涂料的韧性和强度。

具体试验方法为：在混凝土表面涂覆实施例1所述防水涂料，涂覆量为每平方2kg，其中，A组分和B组分的配比为1:1，涂覆后用4kgTNT炸药进行爆破，观察爆破前后，混凝土块表面情况。同时做不涂覆的对照组。结果如图1、2、3、4、5所示。图1为爆破前涂覆有实施例1防水涂料的混凝土块，图2为涂覆有实施例1防水涂料的混凝土块爆破后的照片，图3为爆破后的局部照片，图4为爆破后将涂覆有实施例1防水涂料的混凝土块翻过来的照片，图5为未涂覆的混凝土爆破后的照片。

从图1-5中可以看出，本发明所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料具有良好的韧性和的强度，在混凝土表面涂覆后，能够提高混凝土的抗冲击性能。

最后所应说明的是：上述实施例仅用于说明而非限制本发明的技术方案，任何对本发明进行的等同替换及不脱离本发明精神和范围的修改或局部替换，其均应涵盖在本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，其特征在于，由A组分和B组分组成，A组分的各原料质量百分比为：聚醚I 8-15%，聚醚II 30-35%，甲苯二异氰酸酯TDI 40-45%，拟薄水铝石15-20%；

B组分的各原料质量百分比为：聚天门冬氨酸酯60-70%，钛白粉8-12%，玻璃鳞片20-25%，消泡剂0.5-1%，流平剂0.5-1%，降粘剂0.5-1%，分散剂0.5-1%。

2.根据权利要求1所述的无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，其特征在于，聚醚I型号为壳牌EDS6-200；聚醚II型号为壳牌SA34-05。

3.根据权利要求1所述的无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，其特征在于，所述甲苯二异氰酸酯TDI型号为万华H-T100。

4.根据权利要求1所述的无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，其特征在于，所述聚天门冬氨酸酯型号为飞扬F2872，粘度小于500Mpa*S²。

5.根据权利要求1所述的无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料，其特征在于，所述消泡剂型号为AFCONA-2270；所述流平剂为氟碳改性聚丙烯酸酯，型号为AFCONA-S373；所述降粘剂为改性磷酸酯聚合物，型号为AFCONA-5052；所述分散剂为改性聚有机羧酸铵盐，型号为AFCONA-S527。

6.权利要求1-5任一所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）按照A组分的各原料配比，将聚醚I和聚醚II混合后，升温至110-130℃，在0.06-0.08Mpa的真空度下脱水处理1.5-2h，然后加入甲苯二异氰酸酯TDI，保持真空度不变，调节温度为115-120℃继续反应1-1.5h，加入拟薄水铝石恒温处理0.5-1小时，最后调整压力至常压并冷却至室温，封装，备用；

（2）按照B组分的各原料配比，将聚天门冬氨酸酯升温至105-120℃，脱水处理1-1.5小时，然后依次加入钛白粉、玻璃鳞片，在105-120℃温度下恒温搅拌0.5-1小时后自然降温至70-80℃，再依次加入消泡剂、流平剂、降粘剂、分散剂，搅拌0.5-1h得到混合料，研磨，封装，备用。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，使用时，将A组分与B组分混合后直接涂覆使用，A组分与B组分的质量比为2：（1-3）。

8.权利要求1-5任一所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料在建筑楼层板防水施工中的应用。

9.权利要求1-5任一所述无溶剂耐穿刺聚脲防水涂料在混凝土表面防水施工中的应用。

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