CN101580672A - 特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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管汉瑛
管彦峰
申峥
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Abstract

本发明公开了特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料及其制备方法，它是由A、B两种组份采用KT－PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料的生产工艺生产合成。本发明的防水防腐涂料自身具有良好的弹性、抗老化，无游离甲苯二异氰酸酯和任何溶剂，无污染。该涂料适用于高铁客运专线桥梁混凝土基面和隧道、涵洞防水工程，也适用于对防水、防腐要求较高的其它建筑物，构筑物的防水工程。如屋面、地下室、人防工程、地铁、路桥、军事工程、设备、地坪等领域的防水、防腐。它既可以用专用喷涂设备喷涂施工，也可以用手工涂刮施工。

Description

特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料配方及其制备方法。
背景技术
铁道部科学技术司根据国内外高速铁路桥梁防水层的应用情况和“客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件”对客运专线桥梁结构耐久性的质量标准要求，针对有碴、无碴混凝土桥面，将防水层分为卷材加粘贴涂料型、直接用作防水层的涂料型和高聚物改性沥青防水层3种型式.并规定前两种型式防水层所用涂料为双组份聚氨酯防水涂料，要求该防水涂料强度分别达到3.5MPa和6.0MPa及16MPa。
聚氨酯是一种优良的防水材料。聚氨酯防水涂料，是一种化学反应型涂料，多以双组份形式使用。由于这类涂料是借助组份间发生化学反应而直接由液态变为固态，几乎不产生体积收缩，故易于形成较厚的防水涂膜。尽管目前使用的多组份聚氨酯防水涂料可以形成良好的防水层，但由于其强度、硬度等不够高，不能满足对桥梁结构耐久性质量标准的要求。
目前市场上销售的防水涂料基本上均按国家II型防水涂料标准生产，当用于无振动性干扰环境中的建筑物上时具有良好的防水效果和较长的工作寿命，但如果用于车辆往来频繁、且伴随着比较剧烈振动影响环境中的铁道、隧道、桥梁、高速公路之类及其附属建筑物上时，很容易发生涂膜开裂和剥离的情况，实际有效工作寿命很短。事实证明，对于长期处于振动环境中建筑物上所用的防水涂料有其独特的苛刻要求。经大量试验证明，可以胜任这类建筑物上使用的防水涂料，其涂膜拉伸强度应当大于16MPa、伸长率应当大于450％。这种高强度要求的涂料的开发和研制的难度较大、成本较高，目前国内尚处研制阶段。
发明内容
本发明第一个目的在于公开了提供一种固含量大于98份的双组份快速反应成形的特种高性能喷涂型聚氨酯弹性防水防腐涂料。本发明的KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料的双组份，分别称为A组份和B组份。
本发明第二个目的在于公开了KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料的制备方法。
本发明第三个目的在于公开了KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料在制备建筑物、构筑物防水层方面的应用。特别是在高铁客运专线桥梁混凝土有碴桥面、无碴桥面及铁路桥梁涵洞防水工程方面的应用和在设备、管道防腐、地坪、运动场地的应用。为实现本发明的目的，本发明提供如下的技术方案：
KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，其特征在于该涂料是由A、B两种组份组成，采用KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料的制备方法合成：
所述的A组份的重量配比为：甲苯二异氰酸酯0～15份，二苯基甲烷二异氰酸酯0～35份，多苯基多次甲苯基多异氰酸酯0～15份，2000分子量环氧丙烷二醇30～60份，3000分子量环氧丙烷三醇10～20份，1000分子量环氧丙烷二醇5～15份。
B组份的重量配比为：羟环氧树脂5～15份，3.3’-二氯-4.4’-二苯基甲基二胺15～35份，分子量300～2000胺醚0～15份，环氧丙烷聚醚树脂40～80份，颜、填料10～25份，抗氧剂10100.8～2.5份，紫外线吸收剂UV3270.5～2.0份，其他助剂5～8份。
本发明所述的KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，其中所述的颜、填料包括：各色颜料、钛白粉、高岭土、滑石粉、瓷土、白碳黑、碳黑。
本发明所述的KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，其中所述的其它助剂包括：Defom5300或5600或6800消泡剂；levaslip810或875或579流平剂；adherant1051或catacuretin-18或KL附着增进剂；辛酸亚锡或异辛酸铅促进剂。
本发明所述的KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，其中A组份二苯基甲烷二异氰酸酯中-NCO的含量为33.5％。
本发明所述KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料的制备方法，其特征在于按如下的步骤进行：
(1)A组份的制备；
在带加热夹套的反应釜内，按A组份的重量配比在搅拌下顺序加入各种原料，在60转/分搅拌下升温至60～80℃，反应5～6h，当异氰酸基团含量的分析值接近或达到理论值时，即为反应完全，抽真空、脱泡、降温出料包装，制得A组份；
(2)B组份的制备：
①先在高速分散釜中加入配方中的所有液体原料，在转速400～500转/min下，先后再加入配方中其它原料，然后在1000转/min下搅拌分散30min；
②再经砂磨机研磨至细度60目以下；
③将合格的B料打入脱水脱气釜，抽真空，加热至90～120℃，脱水脱泡2h，回流液没有水份流出即为脱水脱泡完成；
④打入冷却釜降温出料包装，制得B组份；
(3)采用专用喷涂设备将A、B组份按重量份数比为1.0∶1.0，喷涂即可。
本发明所述KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，在使用时将A组份和B组份按重量配比为A组份∶B组份＝1∶1使用。
本发明所述KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，其特征在于既可以常温下涂刷，也可以在温度60～65℃下用专用喷涂机喷涂施工。
本发明所述KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，不含游离的甲苯二异氰酸酯和任何溶剂，既提高了性能又不会对环境造成污染。
本发明通过调节A、B组份中的原材料配比，可在较大范围内调节其产品的力学性能和用途。例如调节A组份中的-NCO％含量和A、B组份中的各种聚醚的品种和用量等。
本发明生产的KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，其生产过程效率高、节能、成本低，产品符合环保和铁道部“客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件”对桥梁结构耐久性的质量标准要求，可在常温下施工，又可以在60～65℃下高压喷涂施工，克服了现有聚氨酯防水涂料存在以下明显不足：如延伸率高而强度不足，在施工过程中容易受到外力损伤，且不宜外露使用；耐穿刺力极低；固化速度慢，立面厚涂时流挂现象严重，需多道施工才能达到设计厚度且涂层之间的施工间隔时间长，施工效率低；对施工环境的温度和湿度敏感，如在潮湿、低温环境中使用时，容易出现起泡、固化慢甚至不固化、附着力不良等。
下面是本发明优选的KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料配方、生产工艺、技术性能指标及使用方法。
一、KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料的配方A组份的重量配比为：
甲苯二异氰酸酯0～10份；
二苯基甲烷二异氰酸酯0～30份；
多苯基多次甲苯基多异氰酸酯0～10份；
2000分子量环氧丙烷二醇30～50份；
3000分子量环氧丙烷三醇10～15份；
分子量1000环氧丙烷二醇5～10份。
B组份的重量配比为：
多羟环氧树脂5～10份；
3.3’-二氯-4.4’-二苯基甲烷二胺15～30份；
分子量2000胺醚0～15份；
聚醚树脂40～60份；
颜、填料10～20份；
抗氧剂1010  1.0～2.0份；
紫外线吸收剂UV327  0.5～1.5份；
其他助剂5～8份。
二、KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料的生产工艺
(1)A组份的制备
在带加热夹套的反应釜内，按A组份的重量配比在搅拌下顺序加入各种原料，在60转/分搅拌下升温至60～80℃，再反应5～6h，当异氰酸基团含量的分析值接近或达到理论值时，即为反应完全，抽真空脱泡降温，制得A组份。
(2)B组份的制备
①先在高速分散釜中加入液体原料，在转速400～500转/min下，先后加入其它原料，然后在1000转/min下搅拌分散30min。
②再经砂磨机研磨至细度60目以下。
③将合格的B料打入脱水脱气釜，抽真空，加热至90～120℃，脱水脱泡2h。回流液中没有水分流出即为脱水脱泡完成。
④打入冷却釜降温出料包装。
在使用时将A组份和B组份按重量配比为A组份∶B组份＝1∶1使用。
三、KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料主要技术性能指标
  序号   项目   部标   实测值
  1   固体含量(％)   ≥98   ≥98
  2   拉伸强度(MPa)   ≥16   20.9
  3   断裂伸长率(％)   ≥450   481
  4   不透水性(0.4MPa，2h)   不透水   不透水
  5   与基层的粘结强度(MPa)   ≥2.5   3.7
  6   耐紫外线老化(份)   保持率80份以上   保持率80份以上
  7   表干时间(S)   ≤120   ≤120
  8   -5基层剥离强度(MPa)   ≥6.0   13.9
  9   撕裂强度(N/mm)   ≥60   92.9
  10   硬度(邵A)   ≥90   90～95
  11   冲击强度(落锤高度100cm)   无裂纹，邹纹及剥落现象   无裂纹，邹纹及剥落现象
  12   耐磨性(阿克隆.cm3/1.61km)   ≤2.5   0.18
  13   耐碱性.饱和Ca(OH)2溶液.500h   无开裂，无起皮剥落   无开裂，无起皮剥落
  14   吸水率(％)   ≤5.0   2.0
15 可行驾载重车辆时间(h)   24小时可承受接地比压0.6MPa   24小时可承受接地比压0.6MPa
四、使用方法
本发明进一步公开了KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料在建筑领域中的应用，主要适用于高铁客运专线桥梁混凝土有碴桥面、无碴桥面及铁路桥梁涵洞防水工程，也适用于对防水防腐性能有较高要求的其它建筑物、构筑物的防水层等方面的应用。如建筑物的屋面和地下室、人防工程、地铁、路桥、水池、设备的管道的防腐、地坪运动场地等的防水抗渗方面。在使用时需要注意：
1.基层处理
新建混凝土桥面板至少应有7天养护期。金属及面应将锈蚀清除干净，另外基面还应彻底清除油脂、灰尘、污物，脱膜剂，浮桨和松散的表层等。确保基面洁净、干燥和平整。预留后浇混凝土等部位进行密封处理。
表面必须具有良好的平整度，不得有明显的坑洞或凸起。如果有明显的坑洞，必须提前五到七天。使用早强聚合物修补砂浆进行补。
2.底胶施工
施工前，表面应干燥，使用喷涂设备或刷涂，辊涂方式进行底胶施工。应均匀，不漏涂，不堆积，也不宜太厚。如果基面太过潮湿，需要进行烘干处理。
3.防水层施工：
底胶初凝后，可进行防水层施工，施工采用专用喷涂设备。
在施工前和施工中，使用电动搅拌器将涂料B组份进行充分搅拌，喷涂前对设备进调试，运转正常后，按照喷涂设备的要求开始进行施工。涂膜施工完毕24小时内.应避免重物碾压。风力超过三级时禁止施工，或采取必要的防护措施。
附图说明
图1为防水层***构造图。1为喷涂防水层，厚度不得小于2.0mm，2为防水层的底胶层，3为钢筋混凝土桥面结构层。
具体实施方式
为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本发明技术方案的描述。其中的A组份、B组份中的各种原料均有市售。
实施例1
1、KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料的配方
A组份的重量配比为：
甲苯二异氰酸酯0kg；
二苯基甲烷二异氰酸酯30kg；
多苯基多次甲苯基多异氰酸酯8kg；
2000分子量环氧丙烷二醇30kg；
3000分子量环氧丙烷三醇10kg；
分子量1000环氧丙烷二醇5kg。
B组份的重量配比为：
多羟环氧树脂5kg；
3.3’-二氯-4.4’-二苯基甲烷二胺20kg；
分子量2000胺醚2.0kg；
环氧丙烷聚醚树脂40kg；
颜、填料：滑石粉5kg、瓷土3kg、钛白粉2kg、高岭土1.75kg、白碳黑0.15kg、碳黑0.1kg；
抗氧剂1010  1.0kg；
紫外线吸收剂UV327  0.5kg；
其它助剂消泡剂68001kg、流平剂adherant10512kg、附着增进剂KL 1kg。
在使用时将A组份和B组份按重量配比为A组份∶B组份＝1∶1混合使用，即可。2、KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料的制备工艺
(1)A组份的制备
在带加热夹套的反应釜内，按A组份的重量配比在搅拌下顺序加入各种原料，在60转/分搅拌下升温至60℃，再反应5h，当异氰酸基团含量的分析值接近或达到理论值时，即为反应完全，抽真空脱泡降温，制得A组份。
(2)B组份的制备
①先在高速分散釜中加入液体原料，在转速500转/min下，先后加入其它原料，然后在1000转/min下搅拌分散30min。
②再经砂磨机研磨至细度60目以下。
③将合格的B料打入脱水脱气釜，抽真空，加热至120℃，脱水脱泡2h。廻流液中没有水分流出即为脱水脱泡完成。
④打入冷却釜降温出料包装。
在使用时将A组份和B组份按重量配比为A组份∶B组份＝1∶1混合使用，即可。
实施例2
A组份的重量配比为：
甲苯二异氰酸酯5kg；
二苯基甲烷二异氰酸酯25kg；
多苯基多次甲苯基多异氰酸酯10kg；
2000分子量环氧丙烷二醇30kg；
3000分子量环氧丙烷三醇12kg；
分子量1000环氧丙烷二醇5kg。
B组份的重量配比为：
多羟环氧树脂6kg；
3.3’-二氯-4.4’-二苯基甲烷二胺18kg；
分子量2000胺醚5kg；
环氧丙烷聚醚树脂50kg；
颜、填料：滑石粉8kg、瓷土5kg、钛白粉2kg、高岭土1.75kg、白碳黑0.15kg、碳黑0.1kg；
抗氧剂1010  1.5kg；
紫外线吸收剂UV327  1.5kg；
其它助剂：消泡剂68002kg、流平剂adherant10512kg、附着增进剂KL 1kg。制备工艺与实施例1相同。
实施例3
A组份的重量配比为：
甲苯二异氰酸酯5kg；
二苯基甲烷二异氰酸酯30kg；
多苯基多次甲苯基多异氰酸酯5kg；
2000分子量环氧丙烷二醇30kg；
3000分子量环氧丙烷三醇10kg；
分子量1000环氧丙烷二醇5kg。
B组份的重量配比为：
多羟环氧树脂5kg；
3.3’-二氯-4.4’-二苯基甲烷二胺15kg；
分子量2000胺醚2kg；
环氧丙烷聚醚树脂40kg；
颜填料12kg；
抗氧剂1010  1.5kg；
紫外线吸收剂UV327  1.0kg；
其它助剂：消泡剂68002kg、流平剂adherant10512kg、附着增进剂KL 1kg。
制备工艺与实施例1相同。
实施例4
A组份的重量配比为：
甲苯二异氰酸酯0kg；
二苯基甲烷二异氰酸酯20kg；
多苯基多次甲苯基多异氰酸酯10kg；
2000分子量环氧丙烷二醇60kg；
3000分子量环氧丙烷三醇15kg；
分子量1000环氧丙烷二醇10kg。
B组份的重量配比为：
多羟环氧树脂5kg；
3.3’-二氯-4.4’-二苯基甲烷二胺20kg；
分子量2000胺醚0kg；
聚醚树脂60kg；
颜、填料：滑石粉8kg、瓷土5kg、钛白粉2kg、高岭土1.75kg、白碳黑0.15kg、碳黑0.1kg；
抗氧剂1010  0.8kg，
紫外线吸收剂UV327  0.6kg；
其它助剂：消泡剂68002kg、流平剂adherant10512kg、附着增进剂KL 1kg。制备工艺与实施例1相同。
实施例性能比较
  序号   项目   实施例1   实施例2   实施例3   实施例4
  1   固体含量(％)   98   98.5   65   98.4
  2   拉伸强度(MPa)   17.6   18.1   6.5   20.5
  3   断裂伸长率(％)   510   490   510   450
  4   不透水性(0.4MPa，2h)   不透水   不透水   不透水   不透水
  5   与基层的粘结强度(MPa)   3.0   3.5   附着力(拉开法)2.5Mpa   3.7
  6   耐紫外线老化(份)   保持率80份以上   保持率80份以上   保持率80份以上   保持率80份以上
  7   表干时间(S)   120   110   2h   ≤120
  8   凝胶时间(S)   60   50   -   ≤60
  9   撕裂强度(N/mm)   60   65   50   ≥60
  10   硬度(邵A)   92   91   92   90
  11   冲击强度(落锤高度100cm)   无裂纹，邹纹及剥落现象   无裂纹，邹纹及剥落现象   无裂纹，邹纹及剥落现象   无裂纹，邹纹及剥落现象
  12   耐磨性(阿克隆.cm3/1.61km)   2.0   0.18   0.17   0.19
  13   耐碱性.饱和Ca(OH)2溶液.500h   无开裂，无起皮剥落   无开裂，无起皮剥落   无开裂，无起皮剥落   无开裂，无起皮剥落
  14   吸水率(份)   2.0   2.4   2.6   3.2
  15 可行驾载重车辆时间(h)   24小时可承受接地比压0.6MPa   24小时可承受接地比压0.6MPa -   24小时可承受接地比压0.6MPa
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1、KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，其特征在于该涂料是由A、B两种组份组成，采用KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料的制备方法合成：
所述的A组份的重量配比为：甲苯二异氰酸酯0～15份，二苯基甲烷二异氰酸酯0～35份，多苯基多次甲苯基多异氰酸酯0～15份，2000分子量环氧丙烷二醇30～60份，3000分子量环氧丙烷三醇10～20份，1000分子量环氧丙烷二醇5～15份。
B组份的重量配比为：羟环氧树脂5～15份，3.3’-二氯-4.4’-二苯基甲基二胺15～35份，分子量300～2000胺醚0～15份，环氧丙烷聚醚树脂40～80份，颜、填料10～25份，抗氧剂1010 0.8～2.5份，紫外线吸收剂UV327 0.5～2.0份，其他助剂5～8份。
2、根据权利1要求所述的KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，其中所述的颜、填料包括：各色颜料、钛白粉、高岭土、滑石粉、瓷土、白碳黑、碳黑。
3、根据权利1要求所述的KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，其中所述的其它助剂包括：Defom5300或5600或6800消泡剂；levaslip810或875或579流平剂；adherant1051或catacuretin-18或KL附着增进剂；辛酸亚锡或异辛酸铅促进剂。
4、权利1要求所述KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料的制备方法，其特征在于按如下的步骤进行：
(1)A组份的制备；
在带加热夹套的反应釜内，按A组份的重量配比在搅拌下顺序加入各种原料，在60转/分搅拌下升温至60～80℃，反应5～6h，当异氰酸基团含量的分析值接近或达到理论值时，即为反应完全，抽真空、脱泡、降温出料包装，制得A组份；
(2)B组份的制备：
①先在高速分散釜中加入配方中的所有液体原料，在转速400～500转/min下，先后再加入配方中其它原料，然后在1000转/min下搅拌分散30min；
②再经砂磨机研磨至细度60目以下；
③将合格的B料打入脱水脱气釜，抽真空，加热至90～120℃，脱水脱泡2h，回流液没有水份流出即为脱水脱泡完成；
④打入冷却釜降温出料包装，制得B组份；
(3)采用专用喷涂设备将A、B组份按重量份数比为1.0∶1.0，喷涂即可。
根据权利1要求所述的KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，其中的A、B组份中不含游离甲苯二异氰酸酯和任何稀释剂。
权利1要求所述的KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料，其特征在于使用时既可以常温下涂刷，也可以在温度60～65℃下用专用喷涂机喷涂施工。
Figure A2009100693850003C3
权利1要求所述KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料在高铁客运专线桥梁混凝土有碴桥面、无碴桥面及铁路桥梁涵洞防水工程方面的应用。
Figure A2009100693850003C4
权利1要求所述KT-PUP110特种高性能喷涂聚氨酯弹性防水防腐涂料在制备设备、管道的防腐以及地坪、运动场地方面的应用。
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