CN1670098A

CN1670098A - 双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN1670098A
Application number: CN 200510033282
Authority: CN
Inventors: 马文石; 邓卫星
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2005-09-21
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: CN1303172C

Abstract

本发明涉及一种双组分环保型有机硅橡胶防水涂料及其制备方法。该涂料以有机硅乳液、补强剂、填料及催化剂混合制成组分A；以多官能团有机硅交联剂及增粘剂构成组分B。使用时，两者按一定比例复配后，制成双组分环保型有机硅橡胶防水涂料。该有机硅橡胶防水涂料固化成膜的拉伸强度可以大于2.0MPa，伸长率大于500％，对多种基材表面如金属、处理或未处理的木材、沥青涂层、瓷砖、屋面、油毛毡等都有良好的附着力，可用刷子或滚筒涂刷一层或多层，可用于建筑物的维护保养，如防止墙壁及屋顶漏水、卫生间防水、防霉等。

Description

双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及环保防水涂料领域，具体是一种双组分室温交联环保型有机硅橡胶防水涂料及其制备方法。

背景技术

据统计，近10年来我国城镇平均每年竣工房屋一亿多平方米，其中有约三分之一的房屋竣工当年即出现渗漏。据国家建设部对北京、上海、武汉、长沙等全国22个城市的抽样调查表明，新建房屋的平均渗漏率更是高达60％。出现如此多的房屋渗漏，与当前普遍使用的房屋墙壁及屋顶漏水处理材料有关。目前，市场上使用的新型建筑防水材料主要分为5大类：高聚物改性沥青防水卷材(包括油毯)、合成高分子防水卷材、防水涂料、密封材料和刚性防水及堵漏止水材料。其中，后两类是主要针对孔、(裂)缝等局部而开发又非常有效的建筑防水材料；防水卷材和防水油毯主要用于大面积的屋顶防水，但它在施工过程中往往发生搭边粘接不良，时间稍长，房屋就会出现漏水现象，所以在使用防水卷材或油毯时，通常先加一道防水涂料，采用双重措施才可以获得比较好的效果。只有防水涂料，操作简单，施工方便，对大面积、小孔、(裂)缝都能适用，而且对异型部位也好办，厚薄都能准确控制。目前的防水涂料按溶剂体系可分为有机溶剂防水涂料、水性(水乳型)防水涂料和无溶剂防水涂料。有机溶剂防水涂料由于在施工过程中向空气中散发大量的有机溶剂而污染环境，逐步被淘汰；无溶剂防水涂料如单、双组分聚氨酯型价格高昂，并且不容易薄涂，难以为市场接受；水性(水乳型)防水涂料既环保，又价格合适，但绝大多数水性(水乳型)防水涂料防水效果不理想，达不到油性或无溶剂防水涂料的性能。

从材料性能的角度，有机硅具有优异的疏水、透气、耐候、耐高低温及良好的化学稳定性等，用它制作的涂料拒污、防水、防霉、具有自呼吸功能，是一种优选的建筑防水材料。在以有机硅为基材的建筑防水材料中，室温硫化硅橡胶(RTV)普遍用于建筑粘接密封剂，它具有延伸率高、弹性好、耐潮湿、耐高低温及良好的耐候性与化学稳定性，并且在常温常压下，遇湿气即交联成弹性体，使用方便的特点，但它不能涂漆，即不能大面积薄层施工，不能粘附湿基材，而且大多数在使用过程中会放出难闻气味，接触硅橡胶的手及器具难以用水清洗，难以按给定形状进行处理和放置等，所以，普通的室温硫化硅橡胶不用来作涂料。目前市场上有一类强碱性的有机硅树脂防水剂——甲基硅酸钠水溶液，它虽然是水性的，但由于是强碱性，使用时腐蚀性强，固化后也容易“喷霜”，损坏建筑物的外观。因此，市场上有机硅树脂防水剂通常是溶剂型的，而中性水乳型的有机硅树脂和硅橡胶防水剂正处于开发阶段。水乳型有机硅树脂能制备成单组分，贮存、运输、使用方便，但抗开裂性欠佳，而且制备技术难度大；水乳型的硅橡胶除了具有有机硅树脂的防水性能外，还具有高弹性，抗开裂性极佳，但也存在硅橡胶如何实现交联固化的问题。因此，中性水乳型的有机硅树脂和硅橡胶防水剂是目前建筑防水材料领域中竞相开发的热点和难点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术在防渗漏和使用上的缺陷，提供了一种由组分A和组分B组成的双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料。

本发明的另一目的是提供一种双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料，包括组分A和组分B；以重量份数计，组分A包括如下物质：

填料 5～30份

补强剂 10～40份

固含量为20％～60％有机硅橡胶乳液 100份

催化剂 0～3份

颜料 0～10份

水 0～50份

所述填料为碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、硅微粉、硅藻土、高岭土、白土中的一种或一种以上的混合物；

所述补强剂为胶体二氧化硅、气相白炭黑、沉淀白炭黑、纳米碳酸钙或纳米氧化锌中的一种或一种以上的混合物；

所述催化剂为有机锡类催化剂，包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二丁基氧化锡；

以重量份数计，组分B包括0.2～6份交联剂和0.1～6份增粘剂；

所述交联剂为多官能团有机硅交联剂，如四乙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、二甲基双(N-乙基乙酰胺基)硅烷、甲基乙烯基双(N-乙基乙酰胺)基硅烷、甲基三丙酮基硅烷或乙烯基三丙酮基硅烷。

所述增粘剂为有机硅偶联剂，如γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

本发明的双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料通过下述步骤实现：

第一步：按重量份数计，5～30份填料和10～40份补强剂加入10～50份水中，经高速分散混合均匀后，加入100份固含量为20％～60％有机硅橡胶乳液，再加入0.2～1.5份催化剂，搅拌10～40分钟，制成基胶组分A；

第二步：按重量份数计，将0.2～6份交联剂与0.1～6份增粘剂混合制成组分B；

第三步：使用时，将第二步制备的组分B加入到第一步制备的组分A中，搅拌10～40分钟，制成室温交联的双组分水性有机硅橡胶防水涂料。组分B使用的量为组分A的0.8～8％。为使用效果更加良好，组分B使用的量可取为组分A的1.5～6％。

为制成不同颜色的双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料，在上述制备方法的第一步中，加入填料、补强剂的同时，按重量份数计，加入5～10份的颜料。如加入氧化铁红制备成红色防水涂料；加入氧化铁黄或氧化隔制备成黄色防水涂料；加入炭黑制备成黑色防水涂料等。

本发明涉及的有机硅橡胶乳液为硅羟基封端的聚硅氧烷乳液，为现有技术，可通过乳液聚合制得，或通过羟基硅油或液体硅橡胶乳化制得。其聚硅氧烷的结构为：

式中R₁和R₂可以相同，也可以不同，它们可以是甲基、乙基、乙烯基、氢、苯基等。

本发明的机理：与传统的双组分室温硫化硅橡胶不同，双组分水性有机硅橡胶防水涂料的主剂A组分是硅橡胶的水分散体，在使用前将A组分与固化剂B组分混合，搅拌均匀，两者则发生交联反应，混合物在施工过程中一边反应，水份则一边蒸发，稠度逐渐增大，最后不可逆地形成有机硅薄层弹性体。

本发明具有如下优点：

1.对大多数基材如不含油的木料、玻璃、金属、陶瓷、水泥、屋面等表面有良好的附着力，并且施工时不需要特别处理，可以粘附潮湿基材。

2.可以用刷子、滚筒或刮刀涂刷，实现薄层涂覆。对于新涂刷过的操作工具可以用水直接清洗，操作方便。

3.双组分有机硅橡胶防水涂料具有较好的硬度与弹性，抗开裂性好。

4.本发明双组分有机硅橡胶防水涂料属于中性或弱碱性水性体系，不含有机溶剂，对人体、环境不存在污染、危害，为环保型涂料。

5.有机硅弹性涂层具有优异的疏水、透气、拒污、耐候、耐高低温和化学稳定性，与一般的聚合物乳液防水剂比较，不但防水性能好，而且使用寿命长。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

以重量份数计，将5份超细二氧化硅加入到10份30％重量的二氧化硅溶胶中，经分散混合均匀后，加入100份固含量为20％有机硅橡胶乳胶，再加入0.2份二月桂酸二丁基锡，搅拌30分钟，混合均匀，制得组分A。将0.2份原硅酸乙酯(四乙氧基硅烷)和1.2份γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合制得组分B。使用时，以重量百分比计算，组分B的使用量为组分A的1.5％，将组分B在搅拌的情况下缓慢加入到组分A中，继续搅拌30分钟。混合均匀制得室温交联的水性有机硅橡胶防水涂料。经检测，双组分室温交联固化水性有机硅橡胶防水涂料的性能参数如表1。

将所得双组分室温交联水性有机硅橡胶涂料置于聚四氟乙烯模具上固化成膜，经过一星期，测试固化膜的机械性能参数如表1。

表1双组分室温交联水性有机硅橡胶涂料及其固化膜的基本性能

项目	性能	测试方法
项目	性能	测试方法	外观固含量/％表观粘度/cp乳液类型pH值可操作时间/h表干时间/h100％拉伸强度/MPa300％拉伸强度/MPa拉伸强度/MPa断裂伸长率/％硬度/邵尔A抗水强度/MPa渗透性粘接力/MPa	A料乳白色A料23.5A料20A料O/WA料6～103.03.51.11.92.4520400.3渗入基底0.2mm左右0.3～0.8	目测150℃烘干3小时NDJ-1型转子粘度计稀释法PHS-25型pH计粘度小于1000cp表面不粘手为准GB/T528-92GB/T528-92GB/T528-92GB/T528-92GB/T531-92恒压0.5h，试片厚1mm基底为水泥

该涂料固含量低，粘度小，可喷涂或滚涂，并能渗入基底0.2mm左右，附着力强，形成粘附牢固的、薄薄的、弹性透明涂层，用于房屋外墙的表面涂覆，既能防水、拒污、防霉变，还能基本保持建筑物原有的外观色泽。

实施例2

以重量份数计，将10份超细碳酸钙、20份气相二氧化硅和7份氧化铁黄加入到15份水中，经分散混合均匀后，加入100份50％有机硅橡胶乳胶，再加入1.5份辛酸亚锡，搅拌30分钟，混合均匀，制得组分A。将2份甲基三丁酮肟基硅烷和0.2份γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷混合制得组分B为。使用时，以重量百分比计算，组分B的使用量为组分A的6％，将组分B在搅拌的情况下缓慢加入到组分A中，继续搅拌40分钟，混合均匀制得室温交联的水性有机硅橡胶防水涂料。经检测，双组分室温交联固化水性有机硅橡胶防水涂料的性能参数如表2。

将所得双组分室温交联水性有机硅橡胶涂料置于聚四氟乙烯模具上固化成膜，经过一星期固化，测试固化膜的机械性能参数如表2。

表2双组分室温交联水性有机硅橡胶涂料及其固化膜的基本性能

项目	性能	测试方法
项目	性能	测试方法	外观固含量/％表观粘度/cp乳液类型pH值可操作时间/h表干时间/h100％拉伸强度/MPa300％拉伸强度/MPa拉伸强度/MPa断裂伸长率/％硬度/邵尔A抗水强度/MPa渗透性粘接力/MPa	A料乳白色A料57A料60A料O/WA料6～102.53.01.42.53.1560650.3渗入基底0.2mm左右0.3～0.8	目测150℃烘干3小时NDJ-1型转子粘度计稀释法PHS-25型pH计粘度小于1000cp表面不粘手为准GB/T528-92GB/T528-92GB/T528-92GB/T528-92GB/T531-92恒压0.5h，试片厚1mm基底为水泥

实施例3

以重量份数计，将15份沉淀二氧化硅、5份气相二氧化硅和10份氧化铁红加入到25份水中，经高速分散混合均匀后，加入100份60％有机硅橡胶乳胶，再加入1.0份二丁基氧化锡，搅拌10分钟，混合均匀，制得组分A。将0.2份甲基三丁酮肟基硅烷和3.6份γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合制得组分B。使用时，以重量百分比计算，组分B的使用量为组分A的4％，将组分B在搅拌的情况下缓慢加入到组分A中，继续搅拌40分钟，混合均匀制得室温交联的水性有机硅橡胶防水涂料。经检测，双组分室温交联固化水性有机硅橡胶防水涂料的性能参数如表3。

将所得双组分室温交联水性有机硅橡胶涂料置于聚四氟乙烯模具上固化成膜，经过一星期，测试固化膜的机械性能参数如表3。

表3双组分室温交联水性有机硅橡胶涂料及其固化膜的基本性能

项目	性能	测试方法
项目	性能	测试方法	外观固含量/％表观粘度/cp乳液类型pH值可操作时间/h表干时间/h100％拉伸强度/MPa300％拉伸强度/MPa拉伸强度/MPa断裂伸长率/％硬度/邵尔A抗水强度/MPa渗透性粘接力/MPa	A料乳白色A料58A料60A料O/WA料6～103.04.01.22.32.9500500.3渗入基底0.2mm左右0.3～0.8	目测150℃烘干3小时NDJ-1型转子粘度计稀释法PHS-25型pH计粘度小于1000cp表面不粘手为准GB/T528-92GB/T528-92GB/T528-92GB/T528-92GB/T531-92恒压0.5h，试片厚1mm基底为水泥

实施例4

以重量份数计，将30份超细高岭土、40份气相白碳黑和5份炭黑加入到50份水中，经分散混合均匀后，加入100份50％有机硅橡胶乳胶，再加入0.8份二月桂酸二丁基锡，搅拌30分钟，混合均匀，制得组分A。将3份甲基三甲氧基硅烷和0.1份γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合制得组分B为。使用时，以重量百分比计算，组分B的使用量为组分A的8％，将组分B在搅拌的情况下缓慢加入到组分A中，继续搅拌30分钟，混合均匀制得室温交联的水性有机硅橡胶防水涂料。

实施例5

以重量份数计，将10份超细碳酸钙、30份30％的二氧化硅溶胶和6份氧化隔加入到14份水中，经高速分散混合均匀后，加入100份50％有机硅橡胶乳胶，再加入0.8份二月桂酸二丁基锡，搅拌30分钟，混合均匀，制得组分A。将3份甲基三甲氧基硅烷和6份γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合制得组分B为。使用时，以重量百分比计算，组分B的使用量为组分A的1.5％，将组分B在搅拌的情况下缓慢加入到组分A中，继续搅拌30分钟，混合均匀制得室温交联的水性有机硅橡胶防水涂料。经检测，双组分室温交联固化水性有机硅橡胶防水涂料的性能参数如表4。

将所得双组分室温交联水性有机硅橡胶涂料置于聚四氟乙烯模具上固化成膜，经过一星期，测试固化膜的机械性能参数如表4。

表4双组分室温交联水性有机硅橡胶涂料及其固化膜的基本性能

项目	性能	测试方法
项目	性能	测试方法	外观固含量/％表观粘度/cp乳液类型pH值可操作时间/h表干时间/h100％拉伸强度/MPa300％拉伸强度/MPa拉伸强度/MPa断裂伸长率/％硬度/邵尔A抗水强度/MPa渗透性粘接力/MPa	A料乳白色A料47A料20A料O/WA料6～103.03.50.82.13.0500500.3渗入基底0.2mm左右0.3～0.8	目测150℃烘干3小时NDJ-1型转子粘度计稀释法PHS-25型pH计粘度小于1000cp表面不粘手为准GB/T528-92GB/T528-92GB/T528-92GB/T528-92GB/T531-92恒压0.5h，试片厚1mm基底为水泥

实施例6

以重量份数计，将10份硫酸钡和10份沉淀白碳黑加入到14份水中，经分散混合均匀后，加入100份50％有机硅橡胶乳胶，再加入0.5份二月桂酸二丁基锡，搅拌30分钟，混合均匀，制得组分A。将6份甲基三甲氧基硅烷和6份γ-氨丙基三乙氧基硅烷混合制得组分B为。使用时，以重量百分比计算，组分B的使用量为组分A的8％，将组分B在搅拌的情况下缓慢加入到组分A中，继续搅拌10分钟，混合均匀制得室温交联的水性有机硅橡胶防水涂料。

Claims

1、双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料，其特征在于包括组分A和组分B；以重量份数计，组分A包括如下物质：

填料 5～30份

补强剂 10～40份

固含量为20％～60％有机硅橡胶乳液 100份

催化剂 0～3份

颜料 0～10份

水 0～50份

以重量份数计，组分B包括0.2～6份交联剂和0.1～6份增粘剂；

以重量百分比计，组分B使用的量为组分A的0.8～8％。

2、根据权利要求1所述的双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料，其特征在于：所述组分A中填料为碳酸钙、硫酸钡、硅灰石、硅微粉、硅藻土、高岭土、白土中的一种或一种以上的混合物；所述补强剂为胶体二氧化硅、气相白炭黑、沉淀白炭黑、纳米碳酸钙或纳米氧化锌中的一种或一种以上的混合物；所述催化剂为有机锡类催化剂，包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二丁基氧化锡。

3、根据权利要求1所述的双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料，其特征在于：所述组分B中的交联剂为甲基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、甲基三丁酮肟基硅烷、乙烯基三丁酮肟基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、二甲基双(N-乙基乙酰胺基)硅烷、甲基乙烯基双(N-乙基乙酰胺)基硅烷、甲基三丙酮基硅烷或乙烯基三丙酮基硅烷；所述增粘剂为硅烷偶联剂，包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

4、根据权利要求1所述的双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料，其特征在于：所述组分A中还包括5～10重量份数的颜料。

5、根据权利要求4所述的双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料，其特征在于：所述颜料为氧化铁红、氧化铁黄、氧化隔、炭黑中的一种。

6、根据权利要求1所述的双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料，其特征在于：以重量百分比计，所述组分B使用的量为组分A的1.5～6％。

7、制备权利要求1所述双组分室温交联水性有机硅橡胶防水涂料的方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步：按重量份数计，将5～30份填料和10～40份补强剂加入10～50份水中，混合均匀后，加入100份固含量为20％～60％有机硅橡胶乳液，再加入0.2～1.5份催化剂，搅拌10～40分钟，制成基胶组分A；

第三步：使用时，将第二步制备的组分B，以重量百分比计，按第一步制备的组分A的0.8～8％加入到组分A中，搅拌10～40分钟，制成室温交联的双组分水性有机硅橡胶防水涂料。