CN108276895B - 一种聚氨酯非固化防水涂料及其生产工艺 - Google Patents

一种聚氨酯非固化防水涂料及其生产工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及非固化涂料领域，特别涉及一种聚氨酯非固化防水涂料及其生产工艺。一种聚氨酯非固化防水涂料，主要由以下原料制成，按重量份计，异氰酸酯20‑30份、聚醚多元醇8‑15份、沥青5‑10份、橡胶材料2‑5份、生物质炭2‑5份、云母粉2‑5份、硼砂1‑3份、表面活性剂1‑3份、胺类扩链剂1‑3份、流平剂0.5‑3份。本发明提供的聚氨酯非固化防水涂料，更环保，加热到80℃以上直接涂覆即可，施工简便，并且具有优良的粘结强度、自愈能力和防水效果，可广泛应用于建筑领域。

Description

一种聚氨酯非固化防水涂料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及非固化涂料领域，具体而言，涉及一种聚氨酯非固化防水涂料及其生产工艺。
背景技术
防水涂料是建筑领域常用的建筑材料。常用的防水涂料有聚氨酯防水涂料和非固化橡胶沥青防水涂料。聚氨酯防水涂料是一种固化型涂料，在涂刷之后聚氨酯分子间会通过与空气中的水分或其他组分固化成膜起到防水作用；而非固化橡胶沥青防水涂料在涂刷之后则不会固化成膜，他能够永久保持压敏性、自愈性和粘结性等自身特性。
聚氨酯防水涂料，施工简便快捷，灵活方便。非固化橡胶沥青防水涂料一般用在大面积的场所使用，在使用中涉及熔化涂料，涂刷等等细节，相对难操作。另外，非固化橡胶沥青防水涂料由于含有较多的沥青，在制备过程中对环境污染较为严重。
申请号为201410115980.X公开了非固化聚氨酯防水涂料及其制备方法，它由以下重量百分含量的原料组成：预聚体13-20％，沥青30-65％，潜固化剂1.0-1.5％，相容剂3-15％，热塑性弹性体2-9％，粉性填料0-30％，所述的预聚体为聚醚和异氰酸酯的反应合成物。该发明的核心改进聚氨酯的材料配比和聚合工艺，克服了热熔沥青材料需要机器加热等问题，但是其中含有的沥青较多，环保性差。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种聚氨酯非固化防水涂料，粘结强度高，能很好的适应涂覆部分的形变要求，耐久性好，更环保。
本发明的第二目的在于提供一种所述的聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，该方法操作简便，制得的聚氨酯非固化防水涂料性能稳定，减少沥青造成的污染问题。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种聚氨酯非固化防水涂料，主要由以下原料制成，按重量份计，异氰酸酯20-30份、聚醚多元醇8-15份、沥青5-10份、橡胶材料2-5份、生物质炭2-5份、云母粉2-5份、硼砂1-3份、表面活性剂1-3份、胺类扩链剂1-3份、流平剂0.5-3份。
本发明提供的聚氨酯非固化防水涂料，以异氰酸酯和聚醚多元醇为主要原料，辅以沥青和橡胶材料，特定增加硼砂，此外还特定选用生物质炭以及云母粉以及一些辅料，并调整各组分的配比关系，制得的聚氨酯非固化防水涂料既具有优良的性能，又由于大幅减少沥青从而有效防止加工过程中沥青带来的污染。得到的聚氨酯非固化防水涂料为膏状或者为果冻状，加热到80℃以上直接涂覆即可，施工简便，并且具有优良的粘结强度、自愈能力和防水效果，可广泛应用于建筑领域。
经试验，特定含量的各组分制得的聚氨酯非固化防水涂料性能更优越。优选地，按重量份计，异氰酸酯25-28份、聚醚多元醇10-12份、沥青6-7份、橡胶材料2-3份、生物质炭3-4份、云母粉3-4份、硼砂2-3份、表面活性剂1-2份、胺类扩链剂1-2份、流平剂1-2份。
试验发现，不同的聚醚多元醇制得的聚氨酯非固化防水涂料性能有一定的差异。优选地，所述聚醚多元醇为Y-1900与PTMEG200按重量比为1:2-5混合而得。
生物质炭和云母粉的粒径太大，则起不到相应的效果。进一步地，所述生物质炭与所述云母粉的粒径均为微米级别。一般选择500-1000目的生物质炭和云母粉。
进一步地，所述橡胶材料为胶粉。
本发明还提供了上述的聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，包括以下步骤：
(a)、沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合，在惰性气体的保护下加热至140-160℃，保温20-40min；
(b)、降温至80-120℃，加入表面活性剂，混合；
(c)、再加入异氰酸酯、聚醚多元醇以及硼砂，混匀后，加入胺类扩链剂，反应；
(d)、然后加入流平剂，混匀即得。
本发明提供的聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，先将沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合，加热至140-160℃，并保持一段时间，此时，沥青和橡胶材料为熔融态，该过程在反应釜中进行，其中，生物质炭不仅能吸附有毒气体，可以作为填料，并且还与云母一起还起到交联点结构的作用；之后加入表面活性剂，为参与下一步的反应提供良好的基础；再加入异氰酸酯、聚醚多元醇和硼砂，混匀，各成分分布均一，然后加入胺类扩链剂反应，硼砂促进聚醚多元醇与MDI反应的同时，其他物质也交联掺和进来，并且交联的点之间有生物质炭和云母作为连接点，使得得到的聚氨酯非固化防水涂料呈膏状或果冻状，性能优良，使用方便。整个过程更环保，得到的聚氨酯非固化防水涂料的性能稳定。
进一步地，步骤(a)之后还包括真空脱气10-30min。通过真空脱气，既去除反应体系中产生的额外气体，增加各组分之间混合的均一性和连接紧密性。
进一步地，步骤(c)中，所述反应为：在95-100℃保温1-2h。在该条件下，各成分之间混合均匀，各物质交联在一起，既有异氰酸酯和聚醚多元醇的交联反应，也同时与其他物质交联掺杂在一起，得到的反应产物性能更优良。
进一步地，步骤(d)中，降低温度至55-65℃，然后加入流平剂。
流平剂促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，能有效降低涂饰液表面张力，提高其流平性和均匀性，可改善涂饰液的渗透性，能减少刷涂时产生斑点和斑痕的可能性，增加覆盖性，使成膜均匀、自然。进一步地，所述流平剂选用烷基改性有机硅氧烷。
进一步地，步骤(d)中，加入流平剂后保温30-60min，脱水即可。
加入流平剂，保温一段时间，使得各组分之间充分混合和交联；通过脱水，以得到性能稳定的聚氨酯非固化防水涂料。
本发明是在现有聚氨酯防水涂料和非固化橡胶沥青防水涂料的基础上，对现有非固化聚氨酯防水涂料进行的改进，经多次试验，综合两者的优点，大幅减少沥青和橡胶材料的用量的同时，并调整聚氨酯和聚醚多元醇的用量关系，添加硼砂，还特定选用生物质炭和云母粉，各组分之间协同配合，制得的聚氨酯非固化防水涂料粘结强度高，能很好的适应涂覆部分的形变要求，耐久性好。由于沥青和橡胶含量的大幅减少，降低了污染，并且该非固化防水涂料为膏状或者果冻状，加热到80℃以上即可为液态，即可进行涂覆，降低了涂覆温度。涂覆后的涂料表面逐渐固化，但是，其内部仍处于非固化状态，
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的聚氨酯非固化防水涂料，是在现有聚氨酯防水涂料和非固化橡胶沥青防水涂料的基础上，对现有非固化聚氨酯防水涂料进行的改进，经多次试验，综合两者的优点，大幅减少沥青和橡胶材料的用量，并调整聚氨酯和聚醚多元醇的用量关系，添加硼砂，还特定选用生物质炭和云母粉，各组分之间协同配合，得到的聚氨酯非固化防水涂料性能优良，并且生产和应用更环保。
(2)本发明提供的聚氨酯非固化防水涂料，可直接涂覆，也可加热到80℃以上(液态)进行涂覆，降低了涂覆温度，涂覆更安全和方便，应用范围更广泛。
(3)本发明提供的聚氨酯非固化防水涂料粘结强度高，自愈能力和防水效果优良，能很好的适应涂覆部分的形变要求，耐久性好。
(4)本发明提供的聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，操作简便，制得的聚氨酯非固化防水涂料性能稳定，并且减少沥青带来的污染问题。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，采用以下步骤制备：
按重量份取以下各原料：
异氰酸酯25份、聚醚多元醇10份、沥青6份、胶粉2份、生物质炭3份、云母粉3份、硼砂2份、表面活性剂2份、胺类扩链剂2份、流平剂2份。
组1：聚醚多元醇为Y-1900与PTMEG200按重量比为1:3混合而得；
组2：聚醚多元醇为Y-1900；
组3：聚醚多元醇为PTMEG200；
生物质炭与云母粉的粒径均为500目。
沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合，在惰性气体的保护下加热至140-160℃，保温30min，真空脱气20min；
降温至100℃，加入表面活性剂，混合；
再加入异氰酸酯、聚醚多元醇以及硼砂，混匀，然后加入胺类扩链剂，在100℃保温反应1.5h；
降低温度至60℃，然后加入流平剂，混匀，保温30min，脱水即可。
本实施例中，试验组和对照组不同的是，采用不同的聚醚多元醇。
制得的聚氨酯非固化防水涂料进行性能检测，结果如表1所示。
表1 性能检测结果
Figure GDA0002594860160000061
Figure GDA0002594860160000071
从表1可以看出，聚醚多元醇为Y-1900与PTMEG200按重量比为1:3混合制得的聚氨酯非固化防水涂料相比于两者单独制备聚氨酯非固化防水涂料来说，低温柔性、延伸率以及耐老化性能均显著优越。
实施例2
聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，采用以下步骤制备：
按重量份取以下各原料：
试验组：异氰酸酯25份、聚醚多元醇10份、沥青6份、胶粉2份、生物质炭3份、云母粉3份、硼砂2份、表面活性剂2份、胺类扩链剂2份、流平剂2份；
对照组1：不添加硼砂，其他成分同试验组；
对照组2：生物质炭3份、云母粉3份替换为炭黑6份，其他成分同试验组；
其中，聚醚多元醇为Y-1900与PTMEG200按重量比为1:3混合而得；
生物质炭与云母粉的粒径均为500目。
沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合，在惰性气体的保护下加热至140-160℃，保温30min，真空脱气20min；
降温至100℃，加入表面活性剂，混合；
再加入异氰酸酯、聚醚多元醇以及硼砂，混匀，然后加入胺类扩链剂，在100℃保温反应1.5h；
降低温度至60℃，然后加入流平剂，混匀，保温30min，脱水即可。
制得的聚氨酯非固化防水涂料进行性能检测，结果如表2所示。
表2 性能检测结果
Figure GDA0002594860160000081
从表2可以看出，不添加硼砂，制得的涂料不符合行业标准；另外，填料的替换，使得涂料的性能大幅下降。
实施例3
聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，采用以下步骤制备：
按重量份取以下各原料：
异氰酸酯25份、聚醚多元醇10份、沥青6份、胶粉2份、生物质炭3份、云母粉3份、硼砂2份、表面活性剂2份、胺类扩链剂2份、流平剂2份；
其中，聚醚多元醇为Y-1900与PTMEG200按重量比为1:3混合而得；
生物质炭与云母粉的粒径均为500目。
试验组：沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合，在惰性气体的保护下加热至140-160℃，保温30min，真空脱气20min；
降温至100℃，加入表面活性剂，混合；
再加入异氰酸酯、聚醚多元醇以及硼砂，混匀，然后加入胺类扩链剂，在100℃保温反应1.5h；
降低温度至60℃，然后加入流平剂，混匀，保温30min，脱水即可。
对照组1：与上述不同的是，在制备步骤中，直接将各原料混合在一起，然后加热到150℃，保持30h。
对照组2：与上述不同的是，在制备步骤中，异氰酸酯和聚醚多元醇加入胺类扩链剂，制成聚合物后，加入硼砂，再进行混合反应。
对照组1和对照组2制得的聚氨酯非固化防水涂料为不均一胶状，应用时难以涂覆均匀，形变性能弱。而试验组制得的聚氨酯非固化防水涂料，粘结强度高，易于涂覆，能很好的适应涂覆部分的形变要求，耐久性好，更环保。
实施例4
聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，采用以下步骤制备：
按重量份取以下各原料：
异氰酸酯25份、聚醚多元醇10份、沥青6份、胶粉2份、生物质炭3份、云母粉3份、硼砂2份、表面活性剂2份、胺类扩链剂2份、流平剂2份；
其中，聚醚多元醇为Y-1900与PTMEG200按重量比为1:3混合而得；
生物质炭与云母粉的粒径均为500目。
沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合，在惰性气体的保护下加热至140-160℃，保温30min，真空脱气20min；
降温至100℃，加入表面活性剂，混合；
再加入异氰酸酯、聚醚多元醇以及硼砂，混匀，然后加入胺类扩链剂，在100℃保温反应1.5h；
降低温度至60℃，然后加入流平剂，混匀，保温30min，脱水即可。
对照组1-1：与上述不同的是，在制备步骤中，沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合后加热后不进行保温30min，直接真空脱气；
对照组1-2：与上述不同的是，在制备步骤中，沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合后加热后进行保温30min，不进行真空脱气。
对照组2-1：与上述不同的是，降温至60℃，直接加入流平剂，之后脱水；
对照组2-2：与上述不同的是，不降温直接加入流平剂，保温30min，之后脱水。
制得的聚氨酯非固化防水涂料进行性能检测，结果如表3所示。
表3 性能检测结果
Figure GDA0002594860160000101
Figure GDA0002594860160000111
从表3可以看出，制备条件的参数均对制得的聚氨酯非固化防水涂料的性能产生一定的影响。
实施例5
聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，采用以下步骤制备：
按重量份取以下各原料：
异氰酸酯20份、聚醚多元醇8份、沥青5份、胶粉2份、生物质炭2份、云母粉2份、硼砂1份、表面活性剂1份、胺类扩链剂1份、流平剂0.5份；
其中，聚醚多元醇为Y-1900与PTMEG200按重量比为1:2混合而得；
生物质炭与云母粉的粒径均为600目。
沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合，在惰性气体的保护下加热至160℃，保温20min，真空脱气10min；
降温至80℃，加入表面活性剂，混合；
再加入异氰酸酯、聚醚多元醇和硼砂，混匀，然后加入胺类扩链剂，在95℃保温反应2h；
降低温度至55℃，然后加入流平剂，混匀，保温60min，脱水即可。
实施例6
聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，采用以下步骤制备：
按重量份取以下各原料：
异氰酸酯30份、聚醚多元醇15份、沥青10份、橡胶材料5份、生物质炭5份、云母粉5份、硼砂3份、表面活性剂3份、胺类扩链剂3份、流平剂3份；
其中，聚醚多元醇为Y-1900与PTMEG200按重量比为1:5混合而得；
生物质炭与云母粉的粒径均为1000目。
沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合，在惰性气体的保护下加热至140℃，保温40min，真空脱气30min；
降温至120℃，加入表面活性剂，混合；
再加入异氰酸酯、聚醚多元醇和硼砂，混匀，然后加入胺类扩链剂，在100℃保温反应1h；
降低温度至65℃，然后加入流平剂，混匀，保温30min，脱水即可。
实施例7
聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，采用以下步骤制备：
按重量份取以下各原料：
异氰酸酯25份、聚醚多元醇12份、沥青7份、橡胶材料3份、生物质炭4份、云母粉4份、硼砂3份、表面活性剂1份、胺类扩链剂1份、流平剂1份；
其中，聚醚多元醇为Y-1900与PTMEG200按重量比为1:4混合而得；
生物质炭与云母粉的粒径均为600目。
沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合，在惰性气体的保护下加热至150℃，保温30min，真空脱气20min；
降温至100℃，加入表面活性剂，混合；
再加入异氰酸酯、聚醚多元醇和硼砂，混匀，然后加入胺类扩链剂，在100℃保温反应2h；
降低温度至60℃，然后加入流平剂，混匀，保温40min，脱水即可。
实施例5-7制得的聚氨酯非固化防水涂料进行性能检测，并且以申请号为201410115980.X公开了非固化聚氨酯防水涂料及其制备方法的实施例6制得的聚氨酯非固化防水涂料作为对照组，具体结果如表4所示。
表4 性能检测结果
Figure GDA0002594860160000131
Figure GDA0002594860160000141
从表4可以看出，本发明制得的聚氨酯非固化防水涂料，相比于现有的聚氨酯非固化防水涂料来说，成分差异很大，性能也差别较大，并且本发明的聚氨酯非固化防水涂料的延伸性能明显强于对照组，并且，由于沥青的大幅减少，生产以及应用过程更环保。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。

Claims (8)

1.一种聚氨酯非固化防水涂料，其特征在于，主要由以下原料制成，按重量份计，异氰酸酯20-30份、聚醚多元醇8-15份、沥青5-10份、橡胶材料2-5份、生物质炭2-5份、云母粉2-5份、硼砂1-3份、表面活性剂1-3份、胺类扩链剂1-3份、流平剂0.5-3份；
所述聚醚多元醇为Y-1900与PTMEG200按重量比为1:2-5混合而得；
所述的聚氨酯非固化防水涂料的生产工艺，包括以下步骤：
(a)、沥青、橡胶材料、生物质炭和云母粉混合，在惰性气体的保护下加热至140-160℃，保温20-40min；
(b)、降温至80-120℃，加入表面活性剂，混合；
(c)、再加入异氰酸酯、聚醚多元醇以及硼砂，混匀后，加入胺类扩链剂，反应；
(d)、然后加入流平剂，混匀即得。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯非固化防水涂料，其特征在于，按重量份计，异氰酸酯25-28份、聚醚多元醇10-12份、沥青6-7份、橡胶材料2-3份、生物质炭3-4份、云母粉3-4份、硼砂2-3份、表面活性剂1-2份、胺类扩链剂1-2份、流平剂1-2份。
3.根据权利要求1或2所述的聚氨酯非固化防水涂料，其特征在于，所述生物质炭与所述云母粉的粒径均为微米级别。
4.根据权利要求1或2所述的聚氨酯非固化防水涂料，其特征在于，所述橡胶材料为胶粉。
5.根据权利要求1所述的聚氨酯非固化防水涂料，其特征在于，步骤(a)之后还包括真空脱气10-30min。
6.根据权利要求1所述的聚氨酯非固化防水涂料，其特征在于，步骤(c)中，所述反应为：在95-100℃保温1-2h。
7.根据权利要求1所述的聚氨酯非固化防水涂料，其特征在于，步骤(d)中，降低温度至55-65℃，然后加入流平剂。
8.根据权利要求7所述的聚氨酯非固化防水涂料，其特征在于，步骤(d)中，加入流平剂后保温30-60min，脱水即可。
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