CN101633719B - 一种常温固化聚氨酯弹性体防水材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常温固化聚氨酯弹性体防水材料及其制备方法。本发明的聚氨酯防水材料由A、B双组分组成。按重量百分比计，A组分是异氰酸根NCO含量为4％～15％的异氰酸酯预聚物；B组分由0～65％的官能度为2～3分子量为1000～5000的聚醚多元醇、0.6～1.2％的有机铋催化剂、20％～27.5％的多元胺、0～1.3％的抗氧剂和12.5％～71.9％的增塑剂组成。A、B组分按重量比100/60～81混合，室温固化所得材料力学性能为拉伸强度15～35MPa，撕裂强度44～62N/mm，断裂伸长率405％～840％，邵氏硬度75～90A。
Description
技术领域
本发明涉及建筑防水防渗材料及其制备，特别涉及常温固化聚氨酯弹性体防水材料及其制备方法。
背景技术
聚氨酯弹性体可用作防水材料，具有耐磨、耐油、耐酸碱、耐水解及化学药品和施工范围广等多种优良的性能，在上世纪70年代进入我国防水材料市场，被广泛用于屋面、地下工程与厨卫间，还大量应用于大型建筑领域如重载路桥、高速铁路轨道交通线等，取得了良好的防水效果，是我国目前重点推广的防水材料产品之一。
聚氨酯防水材料，又称为聚氨酯防水涂料或聚氨酯涂膜防水材料，是一种化学反应型涂料，根据涂膜的组成及固化机理，分为单组分和多组分两种形式，多以双组分形式使用。双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物和含羟基树脂两部分组成。
聚氨酯防水涂料一般都是常温下固化成型，成型后弹性体的力学性能受催化剂的影响很大。目前，国内生产聚氨酯防水涂料所选用的催化剂都是有机锡类催化剂，如CN101100582A公开一种双组分高强度聚氨酯防水涂料，CN101113286A公开一种不含煤焦油和甲苯溶剂的聚氨酯防水涂料，CN101113288 A公开了聚氨酯防水涂料的生产方法，这些材料中使用的催化剂都为二月桂酸二丁基锡或辛酸亚锡，该类催化剂的毒性较大，不利于环保，对生产和施工人员的健康带来极大危害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种环保型聚氨酯弹性体防水材料，克服使用上述催化剂对人体带来的危害。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种制备该聚氨酯弹性体防水材料的方法。
本发明的聚氨酯防水材料由A、B双组分组成。按重量百分比计，A组分是异氰酸根(NCO)含量为4％～15％的异氰酸酯预聚物；B组分由0～65％的官能度为2～3分子量为1000～5000的聚醚多元醇、0.6％～1.2％的有机铋催化剂、20％～27.5％的多元胺、0～1.3％的抗氧剂和12.5％～71.9％的增塑剂组成。A、B组分按重量比100/60～81混合，室温固化所得材料力学性能：拉伸强度15～35MPa，撕裂强度44～62N/mm，断裂伸长率405％～840％，硬度(邵氏)75A～90A。
A组分可由甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚醚多元醇及小分子二醇合成制得。其中聚醚多元醇选自官能度为2～3、分子量为1000～5000的聚氧化丙烯醚中的一种或几种；小分子二醇为1，4-丁二醇(BDO)、三羟甲基丙烷(TMP)、二丙二醇(DPG)、一缩二乙二醇(DEG)中的一种或几种。
A组分合成方法为：将计量的聚醚多元醇及小分子二醇加入反应釜中，加热至100～110℃，真空下脱水2～3h后，将料温降至40～60℃，缓慢加入计量的TDI，加料结束后，在氮气保护下于80～100℃反应2～3h，冷却至常温。
B组分中聚醚多元醇包括分子量为1000～5000的聚氧化丙烯醚二醇中的一种或几种；有机铋催化剂可以是铋的各种有机酸盐，主要是提供金属离子，对有机酸没有特别的限定，如异辛酸铋、环烷酸铋、奎烷酸铋中的一种或几种；多元胺包括3，3二氯-4，4二氨基二苯基甲烷(MOCA)、3，5-二甲硫基-2，4-甲苯二胺、3，5-二甲硫基-2，6-甲苯二胺(E-300)、2，4-二氨基-5-巯基甲苯(TX-1)、2，4-二氨基-3，5-二甲硫基氯苯(TX-2)、2，4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯(TX-3)等中的一种或几种；抗氧剂优选四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010)或2，6-二叔丁基对甲苯酚(BHT)中的一种或两种；增塑剂包括邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯(TXIB)中的一种或几种。
B组分的制备方法是将聚醚二元醇、多元胺扩链剂，抗氧剂、催化剂、增塑剂等搅拌均匀即得。聚醚二元醇加入前需加热到100～110℃，真空下脱水2～3h进行预脱水处理。
本发明的聚氨酯弹性体防水材料可以在施工时向物料中添加一些固体填料如煤灰、碳酸钙、滑石粉等以降低成本，填料用量可以占到10～50％重量份，材料的拉伸强度仍大于6Mpa，能满足国标GB/T19250-2003《聚氨酯防水涂料》的要求。
本发明的有益效果在于采用了无毒的有机铋类催化剂代替有毒的有机锡类催化剂，对生产和施工人员的更安全，有利于环保。同时，该类催化剂能够使聚氨酯弹性体的力学性能在常温下快速提高，能够保证工程进度和质量要求。
本发明的另一特性是施工方法灵活，加入填料后产品仍能表现出高强度、耐水解、耐老化、使用寿命长等特点。
本发明所制得的聚氨酯防水材料具有优异的耐磨、耐油、耐酸碱、耐水解及化学药品性能，施工范围广泛，可以用于屋面、地下工程与卫生间、重载路桥防水等领域。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步说明，不限于本发明。
实施例1
A组分：将分子量为1000的聚氧化丙烯二醇64份和二丙二醇(DPG)6.5份加入反应釜中，升温到100～110℃，真空脱水3h后降温到50℃，加入TDI 29.5份，在80～100℃之间保温2h，得到NCO含量为12％的预聚体。
B组分：将52份分子量为2000的聚氧化丙烯二醇加入反应釜中，100～110℃真空脱水3h后，加入3，3′-二氯-4，4′-二苯基甲烷(MOCA)10份，待其完全融完后加入2，4-二氨基-3，5-二甲硫基氯苯(TX-2)6份，增塑剂2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯(TXIB)10份，抗氧剂1010(四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯)1份，催化剂环烷酸铋0.9份搅拌均匀制成。AB组分在常温下按重量比例A/B＝100/81混合浇注施工。AB组分在常温下按重量比例A/B＝100/81混合浇注施工。
材料固化7天主要物理性能如下：
拉伸强度 35.0MPa
断裂伸长率 565％
撕裂强度 61.4N/mm
硬度(邵氏) 80A
实施例2
A、B组分的制备同实施例1。AB组分在混合浇注时按照A/B/煤灰＝100/81/120比例混合。该材料固化7天物理性能如下：
拉伸强度 9.1MPa
伸长率 405％
撕裂强度 50.7N/mm
硬度(邵氏) 90A
实施例3
将分子量为1000的聚氧化丙烯二醇50份和分子量为2000聚氧化丙烯二醇50份，一缩二乙二醇(DEG)8份加入反应釜中，升温到100～110℃，真空下脱水3h后降温到50℃，加入甲苯二异氰酸酯28份，在80～100℃之间反应2小时，得到NCO含量为4.5％的预聚体，此为A组分。B组分是将3，5-二甲硫基-2，4-甲苯二胺扩链剂13份，3，5-二甲硫基-2，6-甲苯二胺10份，增塑剂邻苯二甲酸二辛酯60份，催化剂异辛酸铋0.5份先后加入反应釜中后搅拌均匀得到。在常温下以A/B＝100/60比例混合，在潮湿基面上施工无发泡现象。
该材料固化7天物理性能如下：
拉伸强度 15.1MPa
伸长率 840％
撕裂强度 44.5N/mm
硬度(邵氏) 75A
Claims (4)
1.一种聚氨酯弹性体防水材料由A、B双组分组成，按重量百分比计，A组分是甲苯二异氰酸酯和聚醚多元醇及小分子二醇合成制得的异氰酸根含量为4％～15％的异氰酸酯预聚物，聚醚多元醇选自官能度为2～3、分子量为1000～5000的聚氧化丙烯醚中的一种或几种，小分子二醇为1，4-丁二醇(BDO)、二丙二醇(DPG)、一缩二乙二醇(DEG)中的一种或几种；B组分由0～65％的分子量为1000～5000的聚氧化丙烯醚二醇中的一种或几种、0.6～1.2％的有机铋催化剂、20％～27.5％的多元胺、0～1.3％的抗氧剂和12.5％～71.9％的增塑剂组成，A、B组分按重量比100/60～81混合，室温固化，其中多元胺是指3，3二氯-4，4二氨基二苯基甲烷、3，5-二甲硫基-2，4-甲苯二胺、3，5-二甲硫基-2，6-甲苯二胺、2，4-二氨基-5-巯基甲苯、2，4-二氨基-3，5-二甲硫基氯苯、2，4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯中的一种或几种。
2.一种权利要求1所述的聚氨酯弹性体防水材料，其特征是材料固化后力学性能为：拉伸强度15～35MPa，撕裂强度44～62N/mm，断裂伸长率405％～840％，邵氏硬度75～90A。
3.一种权利要求2所述的聚氨酯弹性体防水材料，其特征是在施工时向物料中添加固体填料，填料用量可以占到10～50％重量份。
4.一种权利要求2所述的聚氨酯弹性体防水材料的制备方法，包括：
A组分：将计量的聚醚多元醇及小分子二醇加入反应釜中，加热至100～110℃，真空下脱水2～3h后，将料温降至40～60℃，缓慢加入计量的TDI，加料结束后，在氮气保护下于80～100℃反应2～3h，冷却至常温；
B组分：将聚醚二元醇、多元胺，抗氧剂、催化剂、增塑剂混合搅拌均匀；
其中：A组分的聚醚多元醇选自官能度为2～3、分子量为1000～5000的聚氧化丙烯醚中的一种或几种；小分子二醇为1，4-丁二醇BDO、二丙二醇、一缩二乙二醇中的一种或几种；B组分中聚醚多元醇是指分子量为1000～5000的聚氧化丙烯醚二醇中的一种或几种；有机铋催化剂是指异辛酸铋、环烷酸铋、奎烷酸铋中的一种或几种；多元胺是指3，3二氯-4，4二氨基二苯基甲烷、3，5-二甲硫基-2，4-甲苯二胺、3，5-二甲硫基-2，6-甲苯二胺、2，4-二氨基-5-巯基甲苯、2，4-二氨基-3，5-二甲硫基氯苯、2，4-二氨基-3-甲硫基-5-丙基甲苯等中的一种或几种；抗氧剂是指四[β-(3，5二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯或2，6-二叔丁基对甲苯酚中的一种或两种；增塑剂是指邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、邻苯二甲酸二乙酯、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯中的一种或几种。
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