CN115785789B - 一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料及制备方法和外露防水系统 - Google Patents

一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料及制备方法和外露防水系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于防水材料及防水施工领域，公开了一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料及制备方法和外露防水系统。防水涂料包括以下组分：聚醚多元醇、增塑剂、异氰酸酯、固体填料、催化剂、粘结促进单体、表面活性剂和溶剂，以及任选地包括潜固化剂。本发明的外露防水系统成本低，外露年限长，同时可以有效减少屋面热量吸收，有助于节能减排。

Description

一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料及制备方法和外露防水 系统
技术领域
本发明属于防水材料及防水施工领域，更具体地，涉及一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料及制备方法和外露防水系统。
背景技术
防水涂料作为防水材料中重要的一员，有着不可替代的作用，相较于防水卷材，涂料能够实现100％满粘，皮肤式防水；同时可以在复杂结构上施工，适用性更强。
多年来防水涂料的外露性能提升不明显，目前主要以耐候性能优异的树脂作为材料主体达到涂层外露的目的，这种方法的弊端在于树脂价格昂贵，导致涂料的成本居高不下，推广受限。而经济型的外露涂层多效仿卷材，采用普通防水涂层作为主体，辅以矿物粒料或耐候保护膜做为耐候性能的补充，这种方法最大的问题在于涂料与保护材料粘结性能差，保护材料容易破坏，系统耐久性差；同时材料施工工序繁琐，成本居高不下。
另外，随着“双碳”战略的实施，对于外露防水材料的要求也逐渐提高，除了保证防水效果外还要求材料有一定的装饰、隔热作用，这样可以有效降低建筑能耗。
因此，亟待提出一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料及制备方法和外露防水系统。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料及制备方法和外露防水系统。本发明的外露防水系统成本低，外露年限长，同时可以有效减少屋面热量吸收，有助于节能减排。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料，该防水涂料包括以下组分：聚醚多元醇、增塑剂、异氰酸酯、固体填料、催化剂、粘结促进单体、表面活性剂和溶剂，以及任选地包括潜固化剂。
根据本发明，优选地，该防水涂料包括以重量份计的以下组分：聚醚多元醇50-350份、增塑剂100-250份、异氰酸酯5-55份、固体填料200-500份、催化剂0.02-2份、潜固化剂0-15份、粘结促进单体0.1-30份、表面活性剂0.01-10份、溶剂50-150份。
根据本发明，优选地，该防水涂料还包括颜填料，所述颜填料为钛白、氧化锌、锌钡白、硫化锌、钛镍黄、氧化铁黄和钴绿中的至少一种。在本发明中，所述颜填料均为浅色颜填料。
根据本发明，优选地，所述聚醚多元醇为分子量介于2000-6000的聚醚二元醇、聚醚三元醇中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、氯化石蜡和环氧大豆油中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述固体填料为重钙粉、滑石粉、轻钙粉和轻质膨润土中的一种，目数为800-1250目。
根据本发明，优选地，所述催化剂为有机锡、有机铋、DMDEE和TEDA中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述溶剂为D60、D70、D80、100#、150#和200#溶剂油中的至少一种。
根据本发明，优选地，所述潜固化剂为亚胺类潜固化剂和/或噁唑烷类潜固化剂。
根据本发明，优选地，所述粘结促进单体的结构式如下：
(HO)z-[M]-(CH2)y-X；
其中，z＝1-2，y＝2-13，M为金属，X为伯胺或仲胺；
优选地，所述粘结促进单体为先创C-515.71HR和/或C-515.72HRX。
根据本发明，优选地，所述表面活性剂为含氟大分子表面活性剂，其含有终端羟基，可以进一步与聚氨酯树脂单体反应，连接到聚合物分子中。在本发明中，所述表面活性剂选购自欧诺法，型号包括PF-636、PF-6320、PF-656、PF-6520、PF-652NF，优选型号为PF-652NF。
本发明第二方面提供了所述的强粘结单组分聚氨酯防水涂料的制备方法，包括如下步骤：
S1：将所述聚醚多元醇、增塑剂和固体填料混合均匀，真空脱水，得到脱水混合物；
S2：将所述脱水混合物与异氰酸酯反应，得到第一反应物；
S3：将所述第一反应物、粘结促进单体和表面活性剂反应，得到第二反应物；
S4：将所述第二反应物、催化剂、溶剂以及任选地潜固化剂搅拌均匀，得到所述强粘结单组分聚氨酯防水涂料。
根据本发明，优选地，所述真空脱水的条件包括：温度为115-125℃，真空度控制在-0.098MPa以下。
根据本发明，优选地，所述脱水混合物的含水量控制在0.02％以下。
根据本发明，优选地，步骤S2的反应温度为80-85℃，时间为2-4h。
根据本发明，优选地，步骤S3的反应温度为80-85℃，时间为25-35min。
本发明第三方面提供了一种外露型防水系统，该防水系统包括从下到上依次设置的基层处理剂层、下涂料层、内增强层、上涂料层和反射隔热颗粒层；
所述下涂料层的材料和上涂料层的材料各自独立的为所述的强粘结单组分聚氨酯防水涂料。
根据本发明，优选地，所述基层处理剂层的材料为改性环氧类基层处理剂和/或聚氨酯类基层处理剂。在本发明中，所述基层处理剂层的材料优选东方雨虹GES-M1、EP206。
根据本发明，优选地，所述内增强层的材料为热压聚酯无纺布，单位面积质量为80-150g/m2。
根据本发明，优选地，所述反射隔热颗粒层的材料为浅色陶瓷颗粒、EPDM颗粒、TPO颗粒中的至少一种，颗粒目数为10-30目；
根据本发明，优选地，所述防水系统的厚度大于1.5mm。
在本发明中：
所述基层处理剂层为聚氨酯或环氧树脂，底涂的主要作用是渗透加固基层，保证外露型防水系统的成膜效果，增加外露型防水系统与基层的粘结强度，提高防水系统的耐久性。
所述下涂料层的材料和上涂料层的材料各自独立的为本发明所述的强粘结单组分聚氨酯防水涂料。该涂料最大的特点是采用常规原材料合成，材料成本低；同时预聚体(第一反应物)中引入增加附着力的单体(粘结促进单体)，可以有效提高材料与无机材料、树脂的粘结力，防止颗粒层脱落，因此与反射隔热颗粒层的粘结强度大大提高，保证了防水系统的耐久性；涂料体系中加入环保型非离子氟表面活性剂，在消除气泡改善外观的同时，在接触界面形成疏水保护膜，降低材料的吸水率及渗漏风险。
所述内增强层采用热压聚酯无纺布，其主要特点是强度高，延伸大，超薄，单平米克重低；赋予涂层更好的力学性能。
所述反射隔热颗粒层采用轻质耐候隔热材料，如浅色陶瓷颗粒，EPDM颗粒、TPO颗粒等，在保证系统耐候性能的同时可以起到装饰、隔热的作用，有效隔绝热量传递，降低建筑能耗用量，节约能源。
在本发明中，所述外露型防水系统的施工方法为，如图1所示：
在基层6上均匀涂刷基层处理剂层5；实干后先涂刷一层下涂料层4，同时滚铺内增强层3，铺平整后再涂覆一层上涂料层2，涂料涂布及增强布铺贴交替进行，保证最终防水系统的厚度大于1.5mm，涂料的涂刷方式可采用辊涂和机械喷涂；涂料涂刷完毕后在表干前通过人工或机械撒布反射隔热颗粒，撒布应均匀密实，不应漏撒；待涂料实干可上人后扫除涂层表面未粘附的颗粒。
本发明的技术方案的有益效果如下：
1)本发明将促粘结单体聚合到聚氨酯预聚体中，涂料粘结强度明显提升，改善了聚氨酯防水涂料与无机材料及树脂的粘接强度，进而改善了颗粒在涂料表面的粘附性。
2)本发明在减少潜固化剂的情况下，改善了单组分聚氨酯的涂膜外观，提高了涂膜的耐水性。
3)本发明能够实现防水系统外露使用，材料成本低，耐候性能优异，同时兼具反射隔热效果，经济节能。
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。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明提供的一种外露型防水系统的示意图。
附图标记说明如下：
1-反射隔热颗粒层、2-上涂料层、3-内增强层、4-下涂料层、5-基层处理剂层、6-基层。
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。
实施例1
本实施例提供一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料，该防水涂料的组分如表1所示。
表1
原材料名称 规格型号 重量份数
聚醚多元醇 DL-2000 220
聚醚多元醇 330N 80
异氰酸酯 TDI-80 39
滑石粉 1250目 200
重钙 800目 150
催化剂 PC01 0.8
粘结促进单体 C-515.71HR 1.5
表面活性剂 PF-652NF 0.5
溶剂 150# 80
增塑剂 DINP 40
增塑剂 52#氯化石蜡 100
潜固化剂 ALT-403 11
所述的强粘结单组分聚氨酯防水涂料的制备方法包括如下步骤：
S1：将所述聚醚多元醇、增塑剂和固体填料于反应釜中混合均匀，真空脱水(温度为115-125℃，真空度控制在-0.098MPa以下)，得到脱水混合物(含水量控制在0.02％以下)；
S2：将所述脱水混合物与异氰酸酯反应，反应温度为80-85℃，时间为2h，得到第一反应物；
S3：将所述第一反应物、粘结促进单体和表面活性剂反应，反应温度为80-85℃，时间为0.5h，得到第二反应物；
S4：将所述第二反应物、催化剂、溶剂以及潜固化剂搅拌均匀，得到所述强粘结单组分聚氨酯防水涂料。
由上述涂料制成的外露型防水系统包括从下到上依次设置的基层处理剂层5、下涂料层4、内增强层3、上涂料层2和反射隔热颗粒层1，如图1所示；
所述下涂料层4的材料和上涂料层2的材料各自独立的为上述的强粘结单组分聚氨酯防水涂料。
所述基层处理剂层5的材料为东方雨虹GES-M1
所述内增强层3的材料为热压聚酯无纺布，单位面积质量为80-150g/m2；
所述反射隔热颗粒层1的材料为浅色陶瓷颗粒，颗粒目数为10-30目。
外露型防水系统的具体施工方法为：
在基层6上均匀涂刷基层处理层；实干后先涂刷一层本实施例的强粘结单组分聚氨酯防水涂料，同时滚铺热压聚酯无纺布，铺平整后再涂覆一层本实施例的强粘结单组分聚氨酯防水涂料，涂料涂布及增强布铺贴交替进行，保证最终防水系统厚度大于1.5mm，涂料的涂刷方式可采用辊涂和机械喷涂；涂料涂刷完毕后在表干前通过人工或机械撒布浅色陶瓷颗粒，撒布应均匀密实，不应漏撒；待涂料实干可上人后扫除涂层表面未粘附的颗粒。
实施例2
本实施例提供一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料，该防水涂料的组分如表2所示。
表2
原材料名称 规格型号 重量份数
聚醚多元醇 DL-2000 220
聚醚多元醇 330N 80
异氰酸酯 TDI-80 39
滑石粉 1250目 200
重钙 800目 150
催化剂 TEDA 1.0
粘结促进单体 C-515.72HRX 1.2
表面活性剂 PF-636 0.3
溶剂 D80 80
增塑剂 52#氯化石蜡 140
潜固化剂 ALT-402 5
本实施例与实施例1的区别在于：反射隔热颗粒层的材料为EPDM颗粒。
实施例3
本实施例提供一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料，该防水涂料的组分如表3所示。
表3
本实施例与实施例1的区别在于：反射隔热颗粒层的材料为TPO颗粒。
实施例4
本实施例提供一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料，该防水涂料的组分如表4所示。
表4
实施例5
本实施例提供一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料，该防水涂料的组分如表5所示。
表5
原材料名称 规格型号 重量份数
聚醚多元醇 DL-2000 220
聚醚多元醇 330N 80
异氰酸酯 MDI-50 49
滑石粉 1250目 200
重钙 800目 150
催化剂 CP01 0.9
粘结促进单体 C-515.71HR 16
表面活性剂 PF-656 5
溶剂 D80 80
增塑剂 52#氯化石蜡 140
潜固化剂 ALT-402 2
实施例6
本实施例提供一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料，该防水涂料的组分如表6所示。
表6
原材料名称 规格型号 重量份数
聚醚多元醇 DL-2000 220
聚醚多元醇 330N 80
异氰酸酯 TDI-80 36
滑石粉 1250目 200
重钙 800目 150
催化剂 CP01 0.9
粘结促进单体 C-515.72HRX 10
表面活性剂 PF-6320 6
溶剂 D80 80
增塑剂 52#氯化石蜡 140
潜固化剂 ALT-402 1
实施例7
本实施例提供一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料，该防水涂料的组分如表7所示。
表7
实施例8
本实施例提供一种强粘结单组分聚氨酯防水涂料，该防水涂料的组分如表8所示。
表8
原材料名称 规格型号 重量份数
聚醚多元醇 DL-2000 220
聚醚多元醇 330N 80
异氰酸酯 MDI-50 49
滑石粉 1250目 200
重钙 800目 150
催化剂 CP01 0.9
粘结促进单体 C-515.72HRX 15
表面活性剂 PF-6520 5.5
溶剂 D80 80
增塑剂 52#氯化石蜡 140
潜固化剂 ALT-402 0
对比例1
本对比例提供一种防水涂料，该防水涂料的组分如表9所示。
表9
原材料名称 规格型号 重量份数
聚醚多元醇 DL-2000 220
聚醚多元醇 330N 80
异氰酸酯 MDI-50 49
滑石粉 1250目 200
重钙 800目 150
催化剂 CP01 0.9
粘结促进单体 / 0
表面活性剂 / 0
溶剂 D80 80
增塑剂 52#氯化石蜡 140
潜固化剂 ALT-402 20
对比例2
本对比例提供一种防水涂料，该防水涂料的组分如表10所示。
表10
测试例
本测试例对实施例1-8和对比例1-2的防水涂料进行测试，颗粒粘附性参考GB/T328.17-2007，其他检测项目参考GB/T 19250-2013，结果如表11所示。
表11
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 (5)

1.一种外露型防水系统，其特征在于，该防水系统包括从下到上依次设置的基层处理剂层、下涂料层、内增强层、上涂料层和反射隔热颗粒层；
所述反射隔热颗粒层的材料为浅色陶瓷颗粒、EPDM颗粒、TPO颗粒中的至少一种，颗粒目数为10-30目；
所述下涂料层的材料和上涂料层的材料各自独立的为强粘结单组分聚氨酯防水涂料；
所述强粘结单组分聚氨酯防水涂料包括以下组分：聚醚多元醇50-350份、增塑剂100-250份、异氰酸酯5-55份、固体填料200-500份、催化剂0.02-2份、粘结促进单体0.1-30份、表面活性剂0.01-10份、溶剂50-150份和潜固化剂0-15份；
所述表面活性剂为非离子氟类表面活性剂，型号为欧诺法PF-652NF；
所述粘结促进单体为先创C-515.71HR和/或C-515.72HRX；
强粘结单组分聚氨酯防水涂料的制备方法包括如下步骤：
S1：将所述聚醚多元醇、增塑剂和固体填料混合均匀，真空脱水，得到脱水混合物；
S2：将所述脱水混合物与异氰酸酯反应，得到第一反应物；
S3：将所述第一反应物、粘结促进单体和表面活性剂反应，得到第二反应物；
S4：将所述第二反应物、催化剂、溶剂以及任选地潜固化剂搅拌均匀，得到所述强粘结单组分聚氨酯防水涂料。
2.根据权利要求1所述的外露型防水系统，其中，该防水涂料还包括颜填料，所述颜填料为钛白、氧化锌、锌钡白、硫化锌、钛镍黄、氧化铁黄和钴绿中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的外露型防水系统，其中，
所述聚醚多元醇为分子量介于2000-6000的聚醚二元醇、聚醚三元醇中的至少一种；
所述增塑剂为邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、氯化石蜡和环氧大豆油中的至少一种；
所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的至少一种；
所述固体填料为重钙粉、滑石粉、轻钙粉和轻质膨润土中的一种，目数为800-1250目；
所述催化剂为有机锡、有机铋、DMDEE和TEDA中的至少一种；
所述溶剂为D60、D70、D80、100#、150#和200#溶剂油中的至少一种；
所述潜固化剂为亚胺类潜固化剂和/或噁唑烷类潜固化剂。
4.根据权利要求1所述的外露型防水系统，其中，
所述真空脱水的条件包括：温度为115-125℃，真空度控制在-0.098MPa以下；
所述脱水混合物的含水量控制在0.02%以下；
步骤S2的反应温度为80-85℃，时间为2-4h；
步骤S3的反应温度为80-85℃，时间为25-35min。
5.根据权利要求1所述的外露型防水系统，其中，
所述基层处理剂层的材料为改性环氧类基层处理剂和/或聚氨酯类基层处理剂；
所述内增强层的材料为热压聚酯无纺布，单位面积质量为80-150g/m2；
所述防水系统的厚度大于1.5mm。
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