CN102533088A

CN102533088A - 水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN102533088A
Application number: CN2011104219014A
Authority: CN
Inventors: 张高文
Original assignee: Hubei University of Technology
Current assignee: Hubei University of Technology
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明涉及一种水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料及其制备方法，该聚氨酯纳米防水涂料由A组分和B组分按一定比例混合制备而成，其中A组分由二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚醚多元醇、有机蒙脱土、纳米TiO₂、增塑剂组成；B组分由液体填料、无机粉体填料、催化剂、消泡剂和水组成。本发明涂料采用低挥发、低毒性的MDI为原料，水作为固化剂，实现了涂料制备和施工过程中的无毒化；利用有机蒙脱土形成的片层剥离结构提高了涂膜阻隔效应，使涂膜的防水能力得到提高；加入具有较强光催化特性和紫外线吸收能力的纳米TiO₂使涂料具备更优异的力学强度和抗紫外线能力，并具备氧化降解涂层表面有害物质的能力。

Description

水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚氨酯防水涂料及其制备方法，更具体的说，本发明涉及应用在建筑领域尤其是可在潮湿界面施工的水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料及其制备方法。

背景技术

聚氨酯防水涂料由于具有高弹性，延伸性好，抗拉强度和撕裂强度高，较好的耐候、耐油、耐磨、耐腐蚀性，适用范围广、施工简便和维修容易等优点，被认为是目前国际市场上性能最优异的防水产品之一，基本能满足大部分防水工程的需要。

目前环保型聚氨酯防水涂料正在逐步取代焦油型聚氨酯防水涂料。聚氨酯防水涂料分为双组分和单组份体系。双组份聚氨酯防水涂料是将A、B两组份按一定比例混合反应制得，其中A组分通常采用甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚醚多元醇，B组分中的固化剂采用3，3′-二氯-4，4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA)或2，4-二胺基-3，5-二甲硫基氯苯。具体参见专利“环保型高性能聚氨酯防水涂料的制备方法”(公开号：CN102010654A)、专利“一种高性能聚氨酯防水涂料及其制备方法”(公开号：CN101475772A)。单组分聚氨酯防水涂料主要是以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚多元醇N220和330N为主要原料，采用预聚法合成聚氨酯弹性体，然后加入填料、增塑剂、消泡剂等各种助剂加工而成。单组分虽然不存在施工前的因配料带来的操作不便以及计量误差，但也存在着贮存稳定性难控制以及环境湿度等对固化影响较大等技术问题。具体参见专利“生产单组分聚氨酯防水涂料的方法”(公开号：CN101117533A)、专利“单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法”(公开号：CN101985543A)。

在以上现有技术中普遍采用TDI，而TDI属于危险运输品，有剧毒、易挥发、在生产储存过程中给操作人员的健康带来极大危害；而固化剂MOCA不仅具有致癌危险并且价格也十分昂贵。环保和成本方面的因素均给聚氨酯涂料生产企业带来了极大的生存压力，本领域的技术人员也都在寻找更环保更便宜的替代原料。

专利“水固化环保型聚氨酯防水涂料及其制备工艺”(公开号：CN101230233A)中都介绍了采用MDI代替TDI，采用水替代MOCA作为固化交联剂制备聚氨酯防水涂料，初步解决了现有技术中TDI和MOCA无法同时被更环保的原料取代的工艺瓶颈，但是产品的性能有待于进一步的提高。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明的第一个目的在于通过对现有水固化环保型聚氨酯防水涂料的组方进行研究，提供一种更环保的高性能水固化聚氨酯防水涂料。

本发明的目的是这样实现的：

一种水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，由A组分和B组分按1∶0.3-1.5比例混合制备而成，所述的A组分由占A组分总量如下质量百分比的成分组成：

所述的B组分由占B组分总量如下质量百分比的成分组成：

进一步优选地：

所述的MDI为氨基甲酸酯改性液化MDI或碳化二亚胺改性液化MDI。

所述的聚醚多元醇为聚醚三元醇或/和聚醚二元醇。聚醚三元醇优选N300，聚醚二元醇优选N220。

所述的有机蒙脱土为经过十六烷基三甲基氯化铵改性的有机蒙脱土。

所述的纳米TiO₂粒径为10～30nm，优选德国德固赛纳米二氧化钛P25。

所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。

所述的液体填料为石油树脂、蓖麻油和聚醚多元醇中的一种或多种的混合物。

所述的无机粉体填料为钛白粉、轻质碳酸钙和滑石粉中的一种或多种的混合物。

所述的催化剂为三乙醇二胺、二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的一种或多种的混合物。

所述的消泡剂主要用于抑制或消除涂料中的气泡，优选有机硅类消泡剂，BYK-052、BYK-063或BYK-066N。

本发明的第二个目的在于提供水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料的制备方法，按如下方案实现：

一种上述水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料的制备方法，其通过分别制备A组分和B组分后，经两种组分混合反应制得水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，其中：

所述的A组分按如下方法制备而成：将聚醚多元醇、有机蒙脱土投入反应釜中开始边搅拌边升温至110℃，减压脱水1～2h；降温至50℃时开始加入液化MDI，搅拌30分钟后再继续升温，在80±2℃下保温2～3小时，然后加入增塑剂和纳米TiO₂，搅拌30分钟，冷却后再出料包装；

所述的B组分按如下方法制备而成：将水、液体填料和消泡剂加入搅拌釜中，在高速搅拌下搅拌均匀，然后在搅拌下缓慢加入催化剂和无机填料，再次搅拌均匀后研磨至细度＜70微米后，出料包装。

本发明涉及的水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料具有如下优点和进步：(1)采用了水作固化交联剂，可室温固化，可以在潮湿的界面施工，能极大的缩短工期，施工无污染；(2)提高了涂膜阻隔效应，防水性能更高；(3)具备更优异的力学强度和抗紫外线能力，并具备氧化降解涂层表面有害物质的能力；(4)制备工艺简单，产品拉伸强度高达3.7-3.85Mpa，断裂伸长率达到525-586％，固体含量达到95％，表干时间和实干时间分别为5.5-6.5h、8.5-10.5h。

具体实施方式

实施例1

(1)将35kg聚醚N220、25kg聚醚N330、4kg有机蒙脱土投入反应釜中开始边搅拌边升温至110℃，减压脱水1～2h；然后降温至50℃，加入30kg液化MDI，搅拌30分钟后再继续升温，在80±2℃下保温2～3小时，然后加入5kg增塑剂邻苯二甲酸二丁酯和1kg纳米TiO₂搅拌30分钟，冷却后再出料包装得到A组分；

(2)将15kg水、40kg石油树脂、10kg蓖麻油、0.2kg消泡剂BYK066N加入搅拌釜中，搅拌均匀，然后在搅拌下缓慢加入0.3kg催化剂二月桂酸二丁基锡、16.5kg钛白粉、20kg轻质碳酸钙，再次搅拌均匀后研磨至细度＜70微米后，出料包装得到B组分。

(3)将所得的A组分和B组分按3∶2的质量比混合即可制得水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料。

实施例2

(1)将30kg聚醚N220、30kg聚醚N330、3kg有机蒙脱土投入反应釜中开始边搅拌边升温至110℃，减压脱水1～2h；然后降温至50℃，加入30kg液化MDI，搅拌30分钟后再继续升温，在80±2℃下保温2～3小时，然后加入5kg增塑剂邻苯二甲酸二辛酯和2kg纳米TiO₂搅拌30分钟，冷却后再出料包装得到A组分；

(2)将20kg水、35kg石油树脂、10kg蓖麻油、0.4kg消泡剂BYK052加入搅拌釜中，搅拌均匀，然后在搅拌下缓慢加入0.6kg催化剂辛酸亚锡、20kg滑石粉、16kg轻质碳酸钙，再次搅拌均匀后研磨至细度＜70微米后，出料包装得到B组分。

表1 产品性能测试结果

测试项目	实施例1	实施例2
			拉伸强度/MPa	3.85	3.7
断裂伸长率/％	586	525
			不透水性	合格	合格
固体含量/％	95	94.5
			表干时间/h	6.5	5.5
实干时间/h	10	8.5

Claims

1.一种水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，其特征在于：由A组分和B组分按1：0.3-1.5比例混合制备而成，所述的A组分由占A组分总量如下质量百分比的成分组成：

MDI 20~40%

聚醚多元醇 50~70%

有机蒙脱土 1~5%

纳米TiO₂ 0.5~3%

增塑剂 1~10%

所述的B组分由占B组分总量如下质量百分比的成分组成：

液体填料 40~50%

无机粉体填料 30~40%

催化剂 0.2~0.5%

消泡剂 0.2 ~1%

水 5~20% 。

2.根据权利要求1所述的水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，其特征在于：所述的MDI为氨基甲酸酯改性液化MDI或碳化二亚胺改性液化MDI。

3.根据权利要求1所述的水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，其特征在于：所述的聚醚多元醇为聚醚三元醇或/和聚醚二元醇。

4.根据权利要求1所述的水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，其特征在于：所述的有机蒙脱土为经过十六烷基三甲基氯化铵改性的有机蒙脱土。

5.根据权利要求1所述的水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，其特征在于：所述的增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯或邻苯二甲酸二辛酯。

6.根据权利要求1所述的水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，其特征在于：所述的液体填料为石油树脂、蓖麻油和聚醚多元醇中的一种或多种的混合物。

7.根据权利要求1所述的水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，其特征在于：所述的无机粉体填料为钛白粉、轻质碳酸钙和滑石粉中的一种或多种的混合物。

8.根据权利要求1所述的水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，其特征在于：所述的催化剂为三乙醇二胺、二醋酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡和辛酸亚锡中的一种或多种的混合物。

9.根据权利要求1所述的水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，其特征在于：所述的消泡剂为BYK-0 5 2、BYK-063或BYK-066N。

10.一种根据权利要求1-9任一项所述的水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料的制备方法，其通过分别制备A组分和B组分后，经两种组分混合反应制得水固化环保型聚氨酯纳米防水涂料，其特征在于：

所述的A组分按如下方法制备而成：将聚醚多元醇、有机蒙脱土投入反应釜中开始边搅拌边升温至110℃，减压脱水1~2h；降温至50℃时开始加入液化MDI，搅拌30分钟后再继续升温，在80士2℃下保温2~3小时，然后加入增塑剂和纳米TiO₂，搅拌30分钟，冷却后再出料包装；

所述的B组分按如下方法制备而成：将水、液体填料和消泡剂加入搅拌釜中，在高速搅拌下搅拌均匀，然后在搅拌下缓慢加入催化剂和无机填料，再次搅拌均匀后研磨至细度<70微米后，出料包装。