CN117567932B - 单组分聚氨酯防水涂料用组合物、单组分聚氨酯防水涂料及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑防水领域，公开了单组分聚氨酯防水涂料用组合物、单组分聚氨酯防水涂料及其制备和应用。该组合物中含有聚醚多元醇组合、二异氰酸酯、增塑剂、消泡剂、分散剂、催干剂、潜固化剂。本发明提供的防水涂料在低温施工时实干速度快，极大节约了工期，有很强的实际施工应用性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑防水领域，具体涉及一种单组分聚氨酯防水涂料用组合物、一种单组分聚氨酯防水涂料及其制备和应用。
背景技术
防水施工是市政工程、基建工程中旧楼房建筑防水的修缮中必不可少的一环。在防水施工中，常规防水涂料主要分为两大类型，一是水性砂浆类防水涂料，二是油性聚氨酯防水涂料。
随着市场和产品的成熟，防水材料的产品性能趋于稳定，但市场对于施工性能的要求越来越高，因为好的施工性能不但可以把防水施工质量做得更好，更高效省时，而且还能节省时间和人工成本。
单组份聚氨酯防水涂料在标准温度(23±2℃)时完全干燥需要6-8小时，如果温度稍低就不能满足施工现场一天涂刷两遍的要求，尤其在冬季温度低湿度低时施工干燥速度更慢，常常需要2-3天才能完全固化。
为了实现单组份聚氨酯防水涂料的在施工时能快速干燥，现有技术一般是利用在防水涂料中加入环保植物酯、潜固化剂、铋锌复合催干剂、小分子扩链剂、双吗啉基二乙基醚等技术手段。
例如，郝宁等在文献《无溶剂型单组分聚氨酯防水涂料的研制》中用低黏度环保植物酯代替易挥发的石油溶剂，通过调整配方工艺制得绿色无溶剂型单组分聚氨酯防水涂料，并探讨了环保植物酯用量对防水涂料VOC含量，干燥时间，黏度及拉伸性能的影响。南博华等在文献《室温固化型高强度聚氨酯防水涂料的研制》中采用EP330-N和MOCA为混合固化剂，在HVGO含量为30.0％，轻钙含量为15.0％时，制得室温固化的高强度聚氨酯防水涂料。
因此，开发一种新的聚氨酯防水涂料具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的聚氨酯防水涂料在施工时完全干燥所需时间较长的问题。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种单组分聚氨酯防水涂料用组合物，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：聚醚多元醇组合、二异氰酸酯、增塑剂、催干剂、潜固化剂；
所述聚醚多元醇组合为含量质量比为1：0.4-0.9：0.5-1.2的第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇；
所述第一聚醚多元醇和所述第二聚醚多元醇不同且各自独立地选自聚醚多元醇A中的一种；所述聚醚多元醇A选自聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚醚三元醇中的一种；所述聚醚多元醇A的数均分子量为2000-3000，羟值为35-58mg KOH/g，官能度为2-3；
所述第三聚醚多元醇中的环氧丙烷提供的结构单元和环氧乙烷提供的结构单元的含量摩尔比为1：4-19，所述第三聚醚多元醇的数均分子量为7000-13000，羟值为20-40mgKOH/g，官能度为4.2-5；
相对于100重量份的所述聚醚多元醇组合，所述二异氰酸酯的含量为16-38重量份，所述增塑剂的含量为48-92重量份，所述催干剂的含量为0.32-0.84重量份，所述潜固化剂的含量为4.8-9.2重量份。
本发明的第二方面提供一种制备单组分聚氨酯防水涂料的方法，该方法包括：将第一方面所述的单组分聚氨酯防水涂料用组合物中的各组分进行混合接触，得到所述单组分聚氨酯防水涂料。
本发明的第三方面提供由前述第二方面所述的方法制备得到的单组分聚氨酯防水涂料。
本发明的第四方面提供前述第三方面所述的单组分聚氨酯防水涂料在建筑防水中的应用。
通过上述技术方案，本发明至少具有以下优势：
(1)本发明提供的防水涂料在涂膜后，在标准条件下，表干、实干的干燥速度更快；特别是在冬季环境条件下施工时干燥速度快。
(2)在5-10℃环境下施工时，24小时内能达到实干状态，极大节约了工期，有很强的实际施工应用性能。
(3)本发明提供的防水涂料能达到《聚氨酯防水涂料》GB/T 19250-2013单组份I型标准，防水涂料的性能参数表现优异，例如，干燥时间短、拉伸强度强、低温弯折性好、不透水性好等。
(4)本发明对防水涂料改性的技术方法，不仅适用湿固化体系单组份聚氨酯防水涂料，还适用于潜固化体系单组份聚氨酯防水涂料。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述，本发明的第一方面提供了一种单组分聚氨酯防水涂料用组合物，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：聚醚多元醇组合、二异氰酸酯、增塑剂、催干剂、潜固化剂；
所述聚醚多元醇组合为含量质量比为1：0.4-0.9：0.5-1.2的第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇；
所述第一聚醚多元醇和所述第二聚醚多元醇不同且各自独立地选自聚醚多元醇A中的一种；所述聚醚多元醇A选自聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚醚三元醇中的一种；所述聚醚多元醇A的数均分子量为2000-3000，羟值为35-58mg KOH/g，官能度为2-3；
所述第三聚醚多元醇中的环氧丙烷提供的结构单元和环氧乙烷提供的结构单元的含量摩尔比为1：4-19，所述第三聚醚多元醇的数均分子量为7000-13000，羟值为20-40mgKOH/g，官能度为4.2-5；
相对于100重量份的所述聚醚多元醇组合，所述二异氰酸酯的含量为16-38重量份，所述增塑剂的含量为48-92重量份，所述催干剂的含量为0.32-0.84重量份，所述潜固化剂的含量为4.8-9.2重量份。
优选地，在所述聚醚多元醇组合中，所述第一聚醚多元醇、所述第二聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇的含量质量比为1：0.4-0.9：0.5-0.9。
优选情况下，所述第三聚醚多元醇为聚氧化丙烯-氧化乙烯多元醇。
根据一种优选的具体实施方式，该组合物中还含有颜填料、消泡剂、分散剂和溶剂；相对于100重量份的所述聚醚多元醇组合，所述颜填料的含量为112-190重量份，所述消泡剂的含量为0.32-1.3重量份，所述分散剂的含量为0.32-0.84重量份，所述溶剂的含量为22-38重量份。本发明的发明人发现，在该优选情况下，本发明提供的单组分聚氨酯防水涂料拉伸强度更强。
优选地，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种。更优选地，所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯。
优选情况下，所述增塑剂选自磷酸三辛酯、氯化石蜡中的至少一种。
更优选地，所述增塑剂为52#氯化石蜡。
优选地，所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂。
优选情况下，所述分散剂为磷酸酯分散剂。
优选地，所述催干剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅中的至少一种。
优选情况下，所述潜固化剂选自改性噁唑烷、醛亚胺潜固化剂中的至少一种。更优选地，所述潜固化剂为醛亚胺潜固化剂。
优选情况下，所述颜填料的颗粒平均直径为13-23μm，含水率≤0.03-0.06wt％。
更优选地，所述颜填料选自碳黑、重钙粉、滑石粉中的至少两种。
根据一种特别优选的具体实施方式，所述颜填料为含量质量比为1：0.8-1.2的滑石粉和重钙的组合。
优选地，所述溶剂选自三甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯中的至少一种。
根据一种特别优选的具体实施方式，所述溶剂为含量质量比为1：0.8-1.2的三甲苯和丙二醇甲醚醋酸酯的组合。
如前所述，本发明的第二方面提供一种制备单组分聚氨酯防水涂料的方法，该方法包括：将第一方面所述的单组分聚氨酯防水涂料用组合物中的各组分进行混合接触，得到所述单组分聚氨酯防水涂料。
需要说明的是，本发明对所述混合接触的具体方法没有特殊的要求，可以采用本领域内已知的方法进行，示例性地，可以将所述聚醚多元醇组合、所述二异氰酸酯、所述增塑剂、所述催干剂和所述潜固化剂进行混合接触。但是，为了获得干燥速度更快，拉伸能力更强的单组分聚氨酯防水涂料，本发明优选采用下文中所述的优选的具体实施方式进行所述混合接触。
根据一种特别优选的具体实施方式，所述单组分聚氨酯防水涂料用组合物中含有聚醚多元醇组合、二异氰酸酯、增塑剂、消泡剂、分散剂、催干剂、潜固化剂、颜填料和溶剂；
所述混合接触的操作包括：
(1)将含有聚醚多元醇组合、增塑剂、消泡剂和分散剂的物料I与颜填料进行第一搅拌混合，得到物料II；
(2)将所述物料II与二异氰酸酯进行第二搅拌混合，得到物料III；
(3)将所述物料III依次与潜固化剂、溶剂、催干剂进行接触反应，得到单组分聚氨酯防水涂料。
优选地，相对于100重量份的所述聚醚多元醇组合，所述二异氰酸酯的用量为16-38重量份，所述增塑剂的用量为48-92重量份，所述消泡剂的用量为0.32-1.3重量份，所述分散剂的用量为0.32-0.84重量份，所述催干剂的用量为0.32-0.84重量份，所述潜固化剂的用量为4.8-9.2重量份，所述颜填料的用量为112-190重量份，所述溶剂的用量为22-38重量份。
优选地，在步骤(1)中，所述第一搅拌混合的条件包括：温度为80-90℃，时间为25-30min。
更优选地，在步骤(1)中，所述第一搅拌混合的条件还包括：搅拌速度为800-1000rpm。
根据一种优选的具体实施方式，该方法还包括：在步骤(1)中，将进行所述第一搅拌混合后得到的体系进行脱水处理以得到所述物料II。本发明的发明人发现，在该优选情况下，本发明提供的单组分聚氨酯防水涂料拉伸强度更强、干燥速度更快。
更优选地，所述脱水处理的条件包括：温度为95-115℃，时间为2-3h，真空度为-0.09MPa至-0.1MPa。
需要说明的是，在步骤(1)中，在进行所述第一搅拌混合之前可以先将物料I进行预热处理，待物料I的温度达到第一搅拌混合的温度时，再和所述颜填料进行所述第一搅拌混合。
根据一种特别优选的具体实施方式，该方法还包括，在步骤(1)中，先将所述颜填料进行烘干处理后，再与已预热的物料I进行所述第一搅拌混合。本发明的发明人发现，在该优选情况下，采用本发明的方法制备单组分聚氨酯防水涂料的脱水处理效率更高。
优选地，所述烘干处理的条件包括：温度为105-110℃，时间为1.5-2h。
优选地，在步骤(2)中，所述第二搅拌混合的条件包括：温度为75-90℃，时间为2-3h。
优选地，在步骤(3)中，所述接触反应的条件包括：温度为50-90℃，时间为1-2h。
根据一种特别优选的具体实施方式，该方法还包括，在步骤(3)中，所述接触反应的操作包括：
(S1)将所述物料III依次与潜固化剂进行第一反应、与溶剂进行第二反应，得到反应物I；
(S2)将所述反应物I与催干剂进行第三反应，得到反应物II；
(S3)将所述反应物II进行脱泡处理，得到单组分聚氨酯防水涂料。
在步骤(S1)、步骤(S2)中，本发明均可以先将物料进行降温/升温处理，通过所述降温/升温处理使得物料在进行各个反应之前的温度达到将要进行的各个反应所需的温度。
优选情况下，在步骤(S1)中，所述第一反应的温度和第二反应的温度各自独立地为70-80℃，所述第一反应的时间为30-50min；所述第二反应的时间为15-20min。
优选情况下，在步骤(S2)中，所述第三反应的条件包括：温度为50-60℃，时间为20-30min。
优选地，脱泡处理的条件包括：脱泡时间为10-20min，真空度为＜-0.01MPa。
在本发明中的制备单组分聚氨酯防水涂料的方法中，对所述第二搅拌混合和所述接触反应的搅拌速度均没有特殊要求，可以按照本领域内已知的速度进行，本文在此不再赘述，本领域的技术人员不应理解为对本发明的限制。
如前所述，本发明的第三方面提供由前述第二方面所述的方法制备得到的单组分聚氨酯防水涂料。
如前所述，本发明的第四方面提供前述第三方面所述的单组分聚氨酯防水涂料在建筑防水中的应用。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中，在没有特别说明的情况下，使用的各种原料和仪器均为市售品，具体的原料来源如表1所示。
表1
以下实例中的原料用量除非特殊说明，均为重量份，并且每重量份表示1g。
实施例1
(1)将含有聚醚多元醇组合(第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇)、增塑剂、消泡剂和分散剂的物料I预热处理后与已经过烘干处理的颜填料进行第一搅拌混合，得到物料II；
(2)将上述物料II进行脱水处理后再与二异氰酸酯进行第二搅拌混合，得到物料III；
(3)将所述物料III进行降温处理后依次与潜固化剂进行第一反应、与溶剂进行第二反应，得到反应物I；
(4)将所述反应物I进行降温处理后与催干剂进行第三反应，得到反应物II；
(5)将所述反应物II进行脱泡处理，得到单组分聚氨酯防水涂料。
颜填烘干处理条件包括：温度为110℃，时间为1.5h。
脱泡处理条件包括：时间为15min，真空度为-0.02MPa。
实施例2
实施例2参照实施例1的方法进行，所不同的是，实施例2中应用的原料和工艺参数不尽相同，原料的具体用量见表2，具体的工艺参数见表3。
实施例3
实施例3参照实施例1的方法进行，所不同的是，实施例3中应用的原料和工艺参数不尽相同，原料的具体用量见表2，具体的工艺参数见表3。
实施例4
实施例4参照实施例1的方法进行，所不同的是，本实施例中原料种类和用量与实施例1不同，具体参见表2。
实施例5
实施例5参照实施例1的方法进行，所不同的是，本实施例中第一聚醚多元醇I的用量为35重量份，第二聚醚多元醇I的用量为26重量份，第三聚醚多元醇I的用量为39重量份。
对比例1
对比例1参照实施例1的方法进行，所不同的是，本对比例中采用等重量份的第二聚醚多元醇III替代实施例1中的第二聚醚多元醇I。
对比例2
对比例2参照实施例1的方法进行，所不同的是，本对比例中采用等重量份的第三聚醚多元醇III替代实施例中的第三聚醚多元醇I。
对比例3
对比例3参照实施例1的方法进行，所不同的是，本对比例中不加第二聚醚多元醇，第一聚醚多元醇I的用量为61重量份，第三聚醚多元醇I的用量为39重量份。
对比例4
对比例4参照实施例1的方法进行，所不同的是，本对比例中二异氰酸酯的用量为40重量份。
对比例5
对比例5参照实施例1的方法进行，所不同的是，本对比例中第一聚醚多元醇I的用量为33重量份，第二聚醚多元醇I的用量为33重量份，第三聚醚多元醇I的用量为34重量份。
对比例6
对比例6参照实施例1的方法进行，所不同的是，本对比例中原料的用量与实施例1不同，具体参见表2。
对比例7
对比例7参照实施例1的方法进行，所不同的是，本对比例中原料的用量与实施例1不同，具体参见表2。
表2
表3
测试例
采用GB/T 16777-2008方法测试实例中单组分聚氨酯防水涂料的性能，具体性能参数结果见表4。
表4
通过表4的结果可以看出，采用本发明提供的单组分聚氨酯防水涂料性能优异，干燥速度快，在施工时能够节约工期，有很强的实际施工应用性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种单组分聚氨酯防水涂料用组合物，其特征在于，该组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：聚醚多元醇组合、二异氰酸酯、增塑剂、催干剂、潜固化剂；
所述聚醚多元醇组合为含量质量比为1：0.4-0.9：0.5-1.2的第一聚醚多元醇、第二聚醚多元醇和第三聚醚多元醇；
所述第一聚醚多元醇和所述第二聚醚多元醇不同且各自独立地选自聚醚多元醇A中的一种；所述聚醚多元醇A选自聚丙二醇、聚四氢呋喃二醇、聚醚三元醇中的一种；所述聚醚多元醇A的数均分子量为2000-3000，羟值为35-58mg KOH/g，官能度为2-3；
所述第三聚醚多元醇中的环氧丙烷提供的结构单元和环氧乙烷提供的结构单元的含量摩尔比为1：4-19，所述第三聚醚多元醇的数均分子量为7000-13000，羟值为20-40mgKOH/g，官能度为4.2-5；
相对于100重量份的所述聚醚多元醇组合，所述二异氰酸酯的含量为16-38重量份，所述增塑剂的含量为48-92重量份，所述催干剂的含量为0.32-0.84重量份，所述潜固化剂的含量为4.8-9.2重量份。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述第三聚醚多元醇为聚氧化丙烯-氧化乙烯多元醇。
3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，在所述聚醚多元醇组合中，所述第一聚醚多元醇、所述第二聚醚多元醇和所述第三聚醚多元醇的含量质量比为1：0.4-0.9：0.5-0.9。
4.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，该组合物中还含有颜填料、消泡剂、分散剂和溶剂；
相对于100重量份的所述聚醚多元醇组合，所述颜填料的含量为112-190重量份，所述消泡剂的含量为0.32-1.3重量份，所述分散剂的含量为0.32-0.84重量份，所述溶剂的含量为22-38重量份。
5.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述二异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；
和/或，所述增塑剂选自磷酸三辛酯、氯化石蜡中的至少一种；
和/或，所述催干剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、异辛酸铅中的至少一种。
6.一种制备单组分聚氨酯防水涂料的方法，其特征在于，该方法包括：将权利要求1-5中任意一项所述的单组分聚氨酯防水涂料用组合物中的各组分进行混合接触，得到所述单组分聚氨酯防水涂料。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述单组分聚氨酯防水涂料用组合物中含有聚醚多元醇组合、二异氰酸酯、增塑剂、消泡剂、分散剂、催干剂、潜固化剂、颜填料和溶剂；
所述混合接触的操作包括：
（1）将含有聚醚多元醇组合、增塑剂、消泡剂和分散剂的物料I与颜填料进行第一搅拌混合，得到物料II；
（2）将所述物料II与二异氰酸酯进行第二搅拌混合，得到物料III；
（3）将所述物料III依次与潜固化剂、溶剂、催干剂进行接触反应，得到单组分聚氨酯防水涂料。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述第一搅拌混合的条件包括：温度为80-90℃，时间为25-30min；
和/或，在步骤（2）中，所述第二搅拌混合的条件包括：温度为75-90℃，时间为2-3h；
和/或，在步骤（3）中，所述接触反应的条件包括：温度为50-90℃，时间为1-2h。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，该方法还包括：在步骤（1）中，将进行所述第一搅拌混合后得到的体系进行脱水处理以得到所述物料II。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述脱水处理的条件包括：温度为95-115℃，时间为2-3h，真空度为-0.09MPa至-0.1MPa。
11.由权利要求6-10中任意一项所述的方法制备得到的单组分聚氨酯防水涂料。
12.权利要求11所述的单组分聚氨酯防水涂料在建筑防水中的应用。
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