CN101985543A - 单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种单组分聚氨酯防水涂料，由聚醚多元醇、氯化石蜡、颜料、填料、二异氰酸甲苯酯、固化剂、二甲苯、催化剂制备而成。该涂料具有低VOC、低气味、施工性佳、耐候性好，适于外用。本发明还公开了该单组分聚氨酯防水涂料的制备方法。

Description

单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法，属于防水涂料领域，特别涉及单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法。

背景技术

目前，市场上使用的防水涂料主要有聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料及聚合物改性乳化沥青防水涂料等。其中，由于聚氨酯防水涂料性能优异，价格适中，所以在防水涂料的领域中占有很重要的地位。聚氨酯防水涂料又分双组分聚氨酯防水涂料和单组分聚氨酯防水涂料。双组分聚氨酯防水涂料由A、B两组分构成，使用时两组分须严格按规定比例称量、配合。若A组分加入太少，则涂膜发粘、发软，耐水性、耐化学品性下降，严重的，不会成膜；若A组分加入太多，则涂膜发硬、发脆，不耐冲击，弹性差，延伸率小。另外双组分聚氨酯防水涂料在使用混合时，需加入苯系或酮系溶剂稀释，这些溶剂在使用时污染环境，对人体健康有害，并且存在易燃易爆的危险性。

为克服双组分聚氨酯防水涂料的种种不足，近年来，施工方便、VOC含量低、不用担心计量误差的单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法得到了较快发展。在现有的单组分聚氨酯防水涂料中主要有两种，一种是以水为交联剂的防水涂料，在施工时需要在现场加入水，搅拌均匀后使用，这种防水涂料的缺点是施工时，需现场加水，所加入水的水质、水量都会对防水涂料成膜后的性能造成影响，增大了防水涂料的不稳定性和施工时的不方便性；另一种是加有机溶剂的防水涂料。在现有的单组分聚氨酯防水涂料中，其单组分湿固化聚氨酯仍然具有不能外用，且环保性能差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于提供一种环保型、易于使用的、可外用的单组分聚氨酯防水涂料，以解决现有双组分聚氨酯防水涂料施工质量难以保证、目前单组分聚氨酯无法用于外装饰诸多不足之处。

本发明所要解决的技术问题之二在于提供一种上述单组分聚氨酯防水涂料的制备方法。

本发明以异氰酸酯、聚醚多元醇为主要原料，配以各种助剂和填料经加成聚合反应制成的，使用时涂覆于防水基层，通过聚氨酯预聚体中的-NCO端基与基层水粉或空气中的湿气接触后进行的化学反应，在基层表面形成坚韧、柔软和无接缝的橡胶状防水膜。以聚醚多元醇为基本成分，可在潮湿基层表面直接施工，无需涂刷基层处理剂，涂膜与混凝土等基层有着非常好的粘接力，低温柔性非常好，其固有的柔性能抵抗可能发生的结构变形和收缩裂缝。

除了单组分、易施工、可保证涂膜性能外，主要是合成中辅以低分子量脂肪族异氰酸酯固化剂配以高效催化剂合成的可于外露场合使用的单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法。本发明适用于地下工程、浴室、建筑物的屋顶防水涂装。

本发明所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现：

在本发明中，单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法均按重量份(W/W)。

作为本发明的第一方面的一种单组分聚氨酯防水涂料，按重量份(W/W)计，由以下原料制成：

聚醚多元醇            150-200，

氯化石蜡              50-70，

颜料                  3-5，

填料                  303.5-319，

二异氰酸甲苯酯(TDI)   25-35，

固化剂                15-25，

二甲苯                41.5-71.2，

催化剂                2.5-5；

其中所述的聚醚多元醇由聚醚多元醇2000 4份、聚醚多元醇3050 1份、混合而成。

其中，所述颜料采用耐候性好、易分散的金红石型钛白粉，如美国杜邦的R-902+、R-706、科美基的CR-828。

其中，所述填料采用超细滑石粉、重钙、云母粉的一种或两种以上的组合。

进一步，还包括分散剂，所述分散剂的用量为涂料重量的0.5％～2％。分散剂有深圳海川的963、963S、美国海明斯的9086，德国毕克化学的BYK-163、D-108等。

进一步，还包括消泡剂，所述消泡剂的用量为涂料重量0.1％-0.3％。消泡剂选用德谦公司的6500、海川公司的E1、德国毕克化学的BYK-141。

其中，所述二异氰酸甲苯酯(TDI)含2，4二异氰酸甲苯酯(TDI)和2，6二异氰酸甲苯酯(TDI)两种异构体，异构比有65/35、80/20、100/0三种，根据2，4-与2，6-甲苯二异氰酸酯的反应活性、它们同活性氢化物的反应性能以及从经济观点出发，本例采用80/20异构比作为原料。其比例控制在8％以内。

其中，所述固化剂采用脂肪族、脂环族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯以及聚酰胺中的任意一种，为满足户外曝晒要求，本例采用脂肪族异氰酸酯。

其中，所述催化剂为二月桂酸丁基锡、双乙酸盐二丁基锡的任意一种或其混合物。

二月桂酸丁基锡和双乙酸盐二丁基锡是聚氨酯涂料体系中异氰酸酯和羟基固化的典型的催化剂。一些铋类、铝类、锆类非锡类化合物也可以作为催化剂，催化此类反应，非锡类催化剂较有机锡类催化剂更为环保，并且有以下优点：有较快的固化速度、胶化时间变长、在电泳涂料体系中提高催化效率以及可以降低聚酯树脂的水解。如果涂料体系中含有水、树脂的酸值较高以及颜料中含有水分容易使催化剂失活。

作为本发明的第二发面，一种单组分聚氨酯防水涂料的制备方法，按照重量计，包括以下步骤：

(1)将由聚醚多元醇2000、聚醚多元醇3050混合而成的聚醚多元醇加入氯化石蜡，搅拌均匀后加热到110～130℃，即进行下列操作；

(2)缓慢加入颜料、填料，搅拌均匀后进行真空减压脱水，在110℃～120℃真空-0.088～-0.09MPa脱水2h；

(3)脱水后降温到75℃时加入2/3重量的二甲苯，再加入二异氰酸甲苯酯(TDI)在常压和80℃～85℃温度下搅拌反应2h；

(4)再加入配方量的催化剂、固化剂，搅拌均匀并在100℃-110℃保温反应1.5h；

(5)降温至70℃～80℃，加入剩余计量二甲苯、催化剂，搅拌20min后冷却出料。

本发明的有益效果：

该涂料具有低VOC、低气味、施工性佳、耐候性好，解决了传统单组分湿固化聚氨酯不能外用等诸多优点，可通过250h耐人工老化性试验后涂膜是否粉化来进行表征。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1：(以重量计)

聚醚多元醇150份(其中聚醚多元醇2000 4份、聚醚多元醇3050 1份、氯化石蜡70份、颜料(美国杜邦的R-902+金红石型钛白粉)35份、填料310份、二异氰酸甲苯酯(TDI)35份、固化剂15份、二甲苯71.2份、催化剂2.5份。

制备方法：将聚醚多元醇、氯化石蜡加热到110～130℃后，即开始。缓慢加入颜料、填料，搅拌后进行真空减压脱水，在110℃～120℃真空-0.088～-0.09MPa脱水2h后降温到75℃时加入2/3二甲苯，再加入二异氰酸甲苯酯(TDI)在常压和80℃～85℃温度下搅拌反应2h后，再加入催化剂、固化剂100℃-110℃保温反应1.5h，降温至70℃～80℃后，加入剩余计量二甲苯、催化剂，搅拌20min后冷却出料。

将实施例1制成的产品，采用聚氨酯防水涂料GB/T19250-2003中单组分聚氨酯防水涂料I型标准进行测定。实施例1制成产品的性能参见表1。

表1产品的技术指标

性能5：经250h耐人工老化性试验后涂膜粉化证明了实施例1难以用于外装饰。

实施例2：(以重量计)

聚醚多元醇160份(其中聚醚多元醇2000 4份、聚醚多元醇3050 1份、氯化石蜡65份、颜料(美国杜邦的R-902+金红石型钛白粉)35份、填料314.5份、二异氰酸甲苯酯(TDI)32.5份、固化剂17.5份、二甲苯61.5份、催化剂3份。

制备方法：将聚醚多元醇、氯化石蜡加热到110～130℃后，即开始缓慢加入颜料、填料，搅拌后进行真空减压脱水，在110℃～120℃真空-0.088～-0.09MPa脱水2h后降温到75℃时加入2/3二甲苯，再加入二异氰酸甲苯酯(TDI)在常压和80℃～85℃温度下搅拌反应2h后，再加入催化剂、固化剂100℃-110℃保温反应1.5h，降温至70℃～80℃后，加入剩余计量二甲苯、催化剂，搅拌20min后冷却出料。

将实施例2制成的产品，采用聚氨酯防水涂料GB/T19250-2003中单组分聚氨酯防水涂料I型标准进行测定。实施例2制成产品的性能参见表2。

表2产品的技术指标

性能5：经250h耐人工老化性试验后涂膜粉化证明了实施例2也难以用于外装饰。

实施例3(以重量计)

聚醚多元醇175份(其中聚醚多元醇2000 4份、聚醚多元醇3050 1份、氯化石蜡60份、颜料(美国杜邦的R-902+金红石型钛白粉)35份、填料319份、二异氰酸甲苯酯(TDI)30份、固化剂20份、二甲苯56.5份、催化剂3.5份。

制备方法：将聚醚多元醇、氯化石蜡加热到110～130℃后，即开始缓慢加入颜料、填料，搅拌后进行真空减压脱水，在110℃～120℃真空-0.088～-0.09MPa脱水2h后降温到75℃时加入2/3二甲苯，再加入二异氰酸甲苯酯(TDI)在常压和80℃～85℃温度下搅拌反应2h后，再加入催化剂、固化剂100℃-110℃保温反应1.5h，降温至70℃～80℃后，加入剩余计量二甲苯、催化剂，搅拌20min后冷却出料。

将实施例3制成的产品，采用聚氨酯防水涂料GB/T19250-2003中单组分聚氨酯防水涂料I型标准进行测定。实施例3制成产品的性能参见表3。

表3产品的技术指标

性能5：经250h耐人工老化性试验后涂膜未发生粉化，说明实施例3可以用于外装饰。

实施例4：(以重量计)

聚醚多元醇190份(其中聚醚多元醇2000 4份、聚醚多元醇3050 1份、氯化石蜡55份、颜料(美国杜邦的R-902+金红石型钛白粉)35份、填料303.5份、二异氰酸甲苯酯(TDI)27.5份、固化剂22.5份、二甲苯51.5份、催化剂4份。

制备方法：将聚醚多元醇、氯化石蜡加热到110～130℃后，即开始缓慢加入颜料、填料，搅拌后进行真空减压脱水，在110℃～120℃真空-0.088～-0.09MPa脱水2h后降温到75℃时加入2/3二甲苯，再加入二异氰酸甲苯酯(TDI)在常压和80℃～85℃温度下搅拌反应2h后，再加入催化剂、固化剂100℃-110℃保温反应1.5h，降温至70℃～80℃后，加入剩余计量二甲苯、催化剂，搅拌20min后冷却出料。

将实施例4制成的产品，采用聚氨酯防水涂料GB/T19250-2003中单组分聚氨酯防水涂料I型标准进行测定。实施例4制成产品的性能参见表4。

表4产品的技术指标

性能5：经250h耐人工老化性试验后涂膜未发生粉化，说明实施例4可以用于外装饰。

实施例5：(以重量计)

聚醚多元醇200份(其中聚醚多元醇2000 4份、聚醚多元醇3050 1份、氯化石蜡50份、颜料(美国杜邦的R-902+金红石型钛白粉)35份、填料307.5份、二异氰酸甲苯酯(TDI)25份、固化剂25份、二甲苯41.5份、催化剂5份。

制备方法：将聚醚多元醇、氯化石蜡加热到110～130℃后，即开始缓慢加入颜料、填料，搅拌后进行真空减压脱水，在110℃～120℃真空-0.088～-0.09MPa脱水2h后降温到75℃时加入2/3二甲苯，再加入二异氰酸甲苯酯(TDI)在常压和80℃～85℃温度下搅拌反应2h后，再加入催化剂、固化剂100℃-110℃保温反应1.5h，降温至70℃～80℃后，加入剩余计量二甲苯、催化剂，搅拌20min后冷却出料。

将实施例5制成的产品，采用聚氨酯防水涂料GB/T19250-2003中单组分聚氨酯防水涂料I型标准进行测定。实施例5制成产品的性能参见表5。

表5产品的技术指标

性能5：经250h耐人工老化性试验后涂膜未发生粉化，说明实施例5可以用于外装饰。

将普通单组分聚氨酯防水涂料制板，按相同条件养护后经250h耐人工老化试验后，涂膜粉化严重，并起壳脱落。

从表1、2、3、4、5的结果和与普通单组分聚氨酯防水涂料对比得出，本发明涂料比普通单组分聚氨酯防水涂料具有更好耐候性能(是否脱落、粉化)，实施例3、4、5可满足室外使用要求，其中实施例3综合性能尤为优越，为本案实施例首选。本发明适用于地下工程、浴室、建筑物的屋顶防水涂装。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种单组分聚氨酯防水涂料，按重量份(W/W)计，由以下原料制成：

聚醚多元醇            150-200，

氯化石蜡              50-70，

颜料                  3-5，

填料                  303.5-319，

二异氰酸甲苯酯        25-35，

固化剂                15-25，

二甲苯                41.5-71.2，

催化剂                2.5-5；

其中所述的聚醚多元醇由聚醚多元醇2000 4份、聚醚多元醇3050 1份混合而成。

2.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述颜料采用金红石型钛白粉。

3.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述填料采用超细滑石粉、重钙、云母粉的一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯防水涂料，其特征在于，还包括分散剂，所述分散剂的用量为涂料重量的0.5％～2％。

5.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯防水涂料，其特征在于，还包括消泡剂，所述消泡剂的用量为涂料重量0.1％-0.3％。

6.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述二异氰酸甲苯酯含2，4二异氰酸甲苯酯和2，6二异氰酸甲苯酯两种异构体，采用80/20异构比作为原料，其比例控制在8％以内。

7.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述固化剂采用脂肪族、脂环族异氰酸酯、芳香族异氰酸酯以及聚酰胺中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的单组分聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述催化剂为二月桂酸丁基锡、双乙酸盐二丁基锡的任意一种或其混合物。

9.一种如权利要求1所述的单组分聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于，按照重量计，包括以下步骤：

(1)将由聚醚多元醇2000、聚醚多元醇3050、混合而成的聚醚多元醇加入氯化石蜡，搅拌均匀后加热到110～130℃即进行下列操作；

(2)缓慢加入颜料、填料，搅拌均匀后进行真空减压脱水，在110℃～120℃真空-0.088～-0.09MPa脱水2h；

(3)脱水后降温到75℃时加入2/3重量的二甲苯，再加入二异氰酸甲苯酯在常压和80℃～85℃温度下搅拌反应2h；

(4)再加入配方量的催化剂、固化剂，搅拌均匀并在100℃-110℃保温反应1.5h；

(5)降温70℃～80℃，加入剩余计量二甲苯、催化剂，搅拌20min后冷却出料。