CN101475772A - 一种高性能聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑用聚氨酯防水涂料及其制备方法。其由甲组分和乙组分按照1.0∶1.0～2.5的重量比组合而成，其中，甲组分包含50～130份高结晶度聚酯齐聚物，18～45份多异氰酸酯，5～15份邻苯二甲酸酯，0.1～0.8份催化剂，乙组分包含3～15份固化剂，10～25份补强剂，17～35份润滑剂，20～36份填料，5～18份颜料。本发明选择了极性较强、结晶度较高的线性聚酯与多异氰酸酯反应制备甲组份，该甲组份与乙组份有很好的配合性，双组份混合固化后的高弹性材料在拉伸力的作用下很快取向结晶，使材料具有很高的拉伸强度。

Description

一种高性能聚氨酯防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种建筑用涂料及其制备方法，特别涉及一种高性能聚氨酯防水涂料及其制备方法。

技术背景

防水(包含防漏、防渗)是建筑工程的重要组成部分。随着社会的发展和人们生活水平的提高，对防水材料不断提出新的、高的要求。这就促使了防水材料的不断改进、不断发展。主要体现在对防水材料的性能提出更高的要求，如高强度、高断裂伸长率、高弹性；对防水材料的功能也提出了更为全面的要求，如防水性能、密封性能、粘接性能于一体；更重要的是要对防水材料的环境安全、人身安全提出了要求，如无毒无味、没有挥发性组份向环境中排放等。

防水材料主要包括防水涂料和防水卷材两大类。上一世纪80年代以前防水涂料主要是沥青，防水卷材主要是纸胎油毡。这两种防水材料都需要热施工，存在火灾隐患，而且污染环境、损害健康。更突出的问题是这些防水材料不具有弹性、低温变脆等缺点，导致防水效果差、使用寿命短。进入上世纪90年代这些防水材料逐渐被淘汰，并禁止使用。随之发展起来了聚氨酯防水涂料和SBS、高分子胎油毡以及其他类型高分子防水卷材。

由于聚氨酯防水涂料弹性高、整体性好、与基面粘接性好、施工方便(特别是在复杂基面上的施工优势更为明显)等诸多优越性能，使其获得了迅速发展。这种涂料由甲、乙两组份组成，二者都为粘稠液体。甲组份主要是聚醚型聚氨酯预聚体，乙组份主要是由固化剂、煤焦油及其它助剂组成。使用时将甲、乙两组份按比例混合均匀，刮涂于基面，在室温下24小时固化形成类似橡胶的弹性材料。该聚氨酯防水涂料在固化前固含量为94％，允许添加6％的挥发性稀释剂调节粘度，固化以后形成的弹性材料的拉伸强度为1.65MPa，断裂伸长率为450％(JC500-92)。

进入本世纪初，人们对环境保护提出了更高的要求，对防水涂料性能也提出了更高的要求，禁止了焦油型聚氨酯防水涂料的生产和使用，同时将聚氨酯防水涂料的拉伸强度提高到2.00MPa(GB/T19250-2003)。

2005年以来随着国民经济的迅速发展，基础建设项目大范围展开。高速铁路等许多重点工程都对聚氨酯防水涂料的性能提出更高的要求，如拉伸强度大于6.00MPa，《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》固含量大于99％。

发明内容

本发明的目的是提供一种高抗拉伸强度、高断裂伸长率和高弹性的聚氨酯防水涂料；

本发明的另一目的在于提供上述聚氨酯防水涂料的制备方法。

本发明实现过程如下：

一种高性能聚氨酯防水涂料，其由甲组分和乙组分按照1.0:1.0～2.5的重量比组合而成，其中：

甲组分包含以下成分：

(1)高结晶度聚酯齐聚物                   50～130份

(2)多异氰酸酯                           18～45份

(3)邻苯二甲酸酯                         5～15份

(4)催化剂二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、三(二甲胺基甲基)苯酚、N，N-二甲基环己胺、N-甲基吗啉或环烷酸钴   0.1～0.8份

乙组分包含以下成分：

(1)固化剂                               3～15份

(2)补强剂：白炭黑、炭黑、焦油、沥青、石油树脂

                                        10～25份

(3)润滑剂：石蜡、氯化石蜡、蓖麻油或分子量5000以下的聚醚

                                              17～35份

(4)填料：轻钙粉、重钙粉、立德粉、滑石粉、硅灰石粉、高岭土、膨润土                                              20～36份

(5)颜料                                       5～18份

甲组分中高结晶度聚酯齐聚物为己二酸、丁二酸或苯二甲酸，与乙二醇、丁二醇、己二醇或分子量在400以下的聚二元醇反应而成双官能度线型聚酯，分子量为450～3000。

甲组分中多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯(TDI)、己二异氰酸酯(HDI)、二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、三甲基己二异氰酸酯(TMDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六氢甲苯二异氰酸酯(HTDI)。

甲组分中邻苯二甲酸酯选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二癸酯、邻苯二甲酸二月桂酯。

甲组分中还可加入0.1～0.8份苯甲酰氯。

乙组分中固化剂选自尿素、硫脲、4，4`-二氨基-3，3`-二氯二苯甲烷(MOCA)、甲苯二胺(TDA)、4，4`-二氨基二苯甲烷(DDM)、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、环己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘露醇、蓖麻油。

乙组份中的颜料为铁红、铁黑、铬黄、铬绿、钛白粉中的一种或几种。

一种高性能聚氨酯防水涂料的制备方法，包括制备甲乙组分的方法，其中，

甲组分的制备方法：

将多异氰酸酯、邻苯二甲酸酯和催化剂混合搅拌，升温至65-70℃，加入高结晶度聚酯齐聚物，再升温至72-78℃，保温2小时，升温至85-95℃反应1小时，升温至115-125℃反应30分钟，降温至室温时出料、包装；

乙组分的制备方法：

将固化剂、润滑剂、补强剂以及各种填料、颜料搅拌升温至115-125℃，抽真空脱水，继续搅拌升温至155-165℃保温半小时，然后降温至115-125℃，加入固化剂继续搅拌，降温至室温时出料、包装。

该防水涂料是由甲、乙组份按比例混合而成。固化前是可进行刮涂的液体，属于涂料，固化后高强、高弹的固体，属于材料。使用时将甲、乙两组分按照1：1～2.5的比例充分混合均匀，刮涂于防水基面上，在室温下六小时表固，二十四小时完全固化。

合理的使用了补强剂白炭黑、炭黑、焦油、沥青或石油树脂，使材料的抗拉伸强度明显提高。纳米微晶结构的补强剂具有明显表面作用，能增强分子的内聚力，提高材料的拉伸强度。由于这种作用力仍属于分子间作用力，具有自组装、自适应能力，不影响分子间的滑动，可以使材料既具有较大的抗拉伸强度，又具有较大的断裂伸长率。

本发明使用液体石蜡、氯化石蜡、蓖麻油或分子量5000以下的聚醚作为润滑剂，可以提高分子柔顺性能，使分子在外力的作用下容易滑移、容易取向结晶。当外力失去时分子容易调整构象、容易回弹。因而润滑剂使该材料既具有较大的变形性，又具有较大的回弹性。

本发明的优点与积极效果：

1、本发明选择了极性较强、结晶度较高的线性聚酯与多异氰酸酯反应制备甲组份，该甲组份与乙组份有很好的配合性。双组份混合固化后的高弹性材料在拉伸力的作用下很快取向结晶，使材料具有很高的拉伸强度。当拉伸力取消之后，在润滑剂和填料的润滑、扩散作用下聚氨酯主链又恢复线团状的卷曲状态，使材料具有很好的回弹性。

2、合理的配方设计和优化，使得本发明在不使用任何挥发性稀释剂的条件下使聚氨酯防水涂料在固化前获得了良好的使用粘度，固化后获得了很高的抗拉伸强度和断裂伸长率，这是以往同类防水涂料没有达到的。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明内容作进一步说明。

实施例1：

取TDI 35份，邻苯二甲酸二辛酯15份，环烷酸钴0.4份，将其混合均匀，升温至65℃，在搅拌加入己二酸与丁二醇缩聚而成的分子量为500的聚酯50份，逐渐升温75℃，保温2小时，再升温至90℃反应1小时、120℃反应半小时，降温出料即为甲组份。

取氯化石蜡27份，石油树脂18份，重钙粉28份，氧化铁红6份，将所有组份混合，升温至120℃真空抽气30分钟，继续搅拌升温至160℃保温半小时，然后加入MOCA 11份，搅拌、降温出料即为乙组份。

将甲、乙组分按1:2的比例混合均匀，刮涂与经表面处理的玻璃板上，一定要刮涂均匀，防止气泡产生。经多次刮涂使其厚度约2mm，24小时后将样品从玻璃板上取下，剪裁成哑铃型样件，经测试抗拉伸强度大于6.20MPa，断裂伸长率大于650％。

实施例2：

取HTDI22份，邻苯二甲酸二丁酯8份，二月桂酸二丁基锡0.3份，苯甲酰氯0.3份，将其混合均匀，升温至65℃，在搅拌加入己二酸与乙二醇缩聚而成的分子量为3000的聚酯100份，逐渐升温75℃，保温2小时，再升温至90℃反应1小时、120℃反应半小时，降温出料即为甲组份。

取石蜡20份，蓖麻油10份，石油树脂18份，滑石粉26份，氧化铁红8份，将所有组份混合，升温至120℃真空抽气30分钟，继续搅拌升温至160℃保温半小时，然后加入DDM15份，搅拌、降温出料即为乙组份。

将甲、乙组分按1.0:1.0的比例混合均匀，刮涂与经表面处理的玻璃板上，一定要刮涂均匀，防止气泡产生。经多次刮涂使其厚度约2mm，24小时后将样品从玻璃板上取下，剪裁成哑铃型样件，经测试抗拉伸强度大于6.70MPa，断裂伸长率大于750％。

实施例3：

取TMDI 21份，邻苯二甲酸二月桂酯10份，三乙烯二胺0.5份。将其混合均匀，升温至65℃，在搅拌下加入己二酸与二乙二醇缩聚而成的分子量为2000的聚酯100份，逐渐升温75℃，保温2小时，再升温至90℃反应1小时、120℃反应半小时。降温出料即为甲组份。

取氯化石蜡27份，石油树脂11份，轻钙粉21份，钛白粉6份，将所有组份混合，升温至120℃真空抽气30分钟，继续搅拌升温至160℃保温半小时，然后加入MOCA22份，搅拌、降温出料即为乙组份。

将甲、乙组分按1.0:1.5的比例混合均匀，刮涂与经表面处理的玻璃板上，一定要刮涂均匀，防止气泡产生。经多次刮涂使其厚度约2mm，24小时后将样品从玻璃板上取下，剪裁成哑铃型样件，经测试抗拉伸强度大于6.0MPa，断裂伸长率大于700％。

Claims (8)

1、一种高性能聚氨酯防水涂料，其由甲组分和乙组分按照1.0：1.0～2.5的重量比组合而成，其中：

甲组分包含以下成分：

(1)高结晶度聚酯齐聚物           50～130份

(2)多异氰酸酯                   18～45份

(3)邻苯二甲酸酯                 5～15份

(4)催化剂二月桂酸二丁基锡、三乙烯二胺、三(二甲胺基甲基)苯酚、N，N-二甲基环己胺、N-甲基吗啉或环烷酸钴　　　　　　0.1～0.8份

乙组分包含以下成分：

(1)固化剂                                        3～15份

(2)补强剂：白炭黑、炭黑、焦油、沥青、石油树脂

                                                 10～25份

(3)润滑剂：石蜡、氯化石蜡、蓖麻油或分子量5000以下的聚醚

                                                 17～35份

(4)填料：轻钙粉、重钙粉、立德粉、滑石粉、硅灰石粉、高岭土、膨润

土                                               20～36份

(5)颜料                                          5～18份。

2、根据权利要求1所述高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于：甲组分中高结晶度聚酯齐聚物为己二酸、丁二酸或苯二甲酸，与乙二醇、丁二醇、己二醇或分子量在400以下的聚二元醇反应而成双官能度线型聚酯，分子量为450～3000。

3、根据权利要求1所述高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于：甲组分中多异氰酸酯选自甲苯二异氰酸酯、己二异氰酸酯、二苯甲烷二异氰酸酯、三甲基己二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六氢甲苯二异氰酸酯。

4、根据权利要求1所述高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于：甲组分中邻苯二甲酸酯选自邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二壬酯、邻苯二甲酸二癸酯、邻苯二甲酸二月桂酯。

5、根据权利要求1所述高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于：乙组分中固化剂选自尿素、硫脲、4，4`-二氨基-3，3`-二氯二苯甲烷、甲苯二胺、4，4`-二氨基二苯甲烷、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、环己二醇、甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、甘露醇、蓖麻油。

6、根据权利要求1所述高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于：乙组份中的颜料为铁红、铁黑、铬黄、铬绿、钛白粉中的一种或几种。

7、权利要求1所述高性能聚氨酯防水涂料的制备方法，包括制备甲乙组分的方法，其特征在于：

甲组分的制备方法：

将多异氰酸酯、邻苯二甲酸酯和催化剂混合搅拌，升温至65-70℃，加入高结晶度聚酯齐聚物，再升温至72-78℃，保温2小时，升温至85-95℃反应1小时，升温至115-125℃反应30分钟，降温至室温时出料、包装；

乙组分的制备方法：

将固化剂、润滑剂、补强剂以及各种填料、颜料搅拌升温至115-125℃，抽真空脱水，继续搅拌升温至155-165℃保温半小时，然后降温至115-125℃，加入固化剂继续搅拌，降温至室温时出料、包装。

8、权利要求1所述高性能聚氨酯防水涂料的使用方法，其特征在于：使用时将甲、乙两组分按照1：1～2.5的比例充分混合均匀，刮涂于防水基面上，在室温下六小时表固，二十四小时完全固化。