CN110387187A - 单组分的聚氨酯防水涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单组分的湿固化聚氨酯防水涂料，由该涂料形成的膜以及防水***。所述聚氨酯防水涂料包含：—至少一种由多元醇组分和甲苯二异氰酸酯形成的聚氨酯预聚物，和—至少一种醛亚胺型潜固化剂，其中所述多元醇组分包含从大于50到90重量％的三元醇和从10到小于50重量％的二元醇，并且所述三元醇的平均分子量为3000‑6000g/mol和所述二元醇的平均分子量为1000‑4000g/mol。
Description
发明领域
本发明涉及一种单组分的湿固化性聚氨酯防水涂料，由该涂料形成的膜以及防水***。特别的，本发明的聚氨酯防水涂料是单组分、可低温施用的湿固化性的涂料。
发明背景
液体施加的防水膜是已知的。在屋面应用中，它们被用来作为预制片膜的替代品，提供更方便的应用，特别是在复杂的屋顶几何形状的情况下和用于翻新的任务，提供了完全粘附到基材的柔韧的无缝屋面涂层。
现有技术的液体施加防水膜往往是反应型聚氨酯组合物，其配制为单组分或双组分体系，也分别被称为单部分或双部分体系。双组分体系应用更复杂，需要特殊的混合设备和适当计量两种组分，而单组分体系则很容易应用。现有技术中提供了诸多聚氨酯防水涂料的解决方案。
CN105315878A公开了一种无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，其中特别使用二苯基甲烷二异氰酸酯来形成聚氨酯。该文献的目的在于避免在制备聚氨酯防水涂料过程中使用增塑剂和溶剂以及甲苯二异氰酸酯(TDI)。
CN104877542A公开了一种具有高强度的单组分聚氨酯防水涂料，其中采用异氰酸酯、端氨基聚醚、端羟基聚醚来形成聚氨酯预聚物。
CN102807812A公开了一种潜固化的单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法。该聚氨酯防水涂料由二异氰酸酯、聚醚多元醇、氯化石蜡和潜固化剂等组分组成。所述的聚醚多元醇是聚醚二元醇与聚醚三元醇的混合物。
然而，现有技术中的防水涂料普遍还存在着机械性能和耐候性不足的问题。在膜固化时结皮时间和完全固化的时间很长，而在固化之后在表面和膜内也易于形成气泡。此外，这些防水膜的抗流挂性和防雨性以及储存稳定性也有待进一步改善。
发明概述
因此，针对现有技术的基于聚氨酯的防水涂料的这些不足，本发明提供了一种如权利要求1所述的单组分的聚氨酯防水涂料，特别是单组分的湿固化性并且可液体施加的聚氨酯防水膜。
相比于现有技术，本发明的聚氨酯防水涂料具有至少一项以下性能上的改进，特别是能实现同时在机械性能、耐候性、固化性和防雨性方面的整体上的改善或平衡：
·优异的机械性能如很高的拉伸强度和很高的断裂伸长率以及很高的撕裂强度；
·优异的耐候性，例如可以实现8000h没有裂纹；
·良好的储存稳定性；
·固化迅速，且固化后基本上无气泡；
·改善的抗流挂性和防雨性；
·适中的粘度。
此外，本发明还涉及由这种单组分的聚氨酯防水涂料在施涂并与水分接触之后形成的膜，特别是防水膜和防水***。
本发明的其他一些优选的实施方式是从属权利要求的主题。
发明详述
本发明的第一个方面涉及一种新型的单组分的聚氨酯防水涂料，其包含
—至少一种由多元醇组分和甲苯二异氰酸酯形成的聚氨酯预聚物，
—至少一种醛亚胺型潜固化剂，
其中所述多元醇组分包含从大于50到90重量％的三元醇和从10到小于50重量％的二元醇，并且所述三元醇的平均分子量为3000-6000g/mol和所述二元醇的平均分子量为1000-4000g/mol，
本发明的发明人发现，如果将如上所述的特定的聚氨酯预聚物与醛亚胺型的潜固化剂组合，就能够实现上述那些性能上的改进。特别是，优异的耐候性、改善的机械性能以及很快的防雨性。
在本文中，术语“单组分湿固化”是指一种液体施加膜，其包含在单个不透水分的容器中，具有一定的保存期稳定性并且当暴露于水分时固化。
在本文中，术语“液体施加(防水)膜”是指以液体形式作为层施加到基材上的材料，并且其固化以形成弹性膜使得基材防水。
在本文中，术语“聚氨酯聚合物”包括由所谓的二异氰酸酯加聚过程制备的所有聚合物。它包括通过使多异氰酸酯和多元醇反应获得的异氰酸酯官能的聚氨酯聚合物，其也可以称为预聚物并且是多异氰酸酯本身。
特别的，预聚物是含有至少一个、通常是两个或者更多个反应性基团例如异氰酸酯基团的聚合物。预聚物可以经由该反应性基团来固化、交联或者扩链。
以“聚/多”为首的物质名称，如多元醇或多异氰酸酯，在本文中表示形式上每分子包含两个或更多个在其名称中出现的官能团的物质。例如多元醇具有至少两个或更多个羟基，而多异氰酸酯具有两个或更多个异氰酸酯基团。
这里，作为起始组分在后文中应理解为用于生产聚氨酯预聚物的多元醇和二异氰酸酯以及其他任选的反应物。这尤其涉及到下文所述的用量数据。
本文中，平均分子量理解为数均分子量，其是通过凝胶渗透色谱法(GPC)分析相对于聚苯乙烯标样来测定的。
本发明的制备聚氨酯预聚物的方法包括任选在催化剂的存在下将所述多元醇组分与甲苯二异氰酸酯(TDI)(如2,4-或2,6-甲苯二异氰酸酯或其混合物)反应。甲苯二异氰酸酯本身是本领域技术人员熟知的并且可以多种牌号市购获得。
可以使用一种或多种多元醇来制备聚氨酯预聚物。尽管在聚氨酯制备中使用的多元醇理论上可以是例如聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、蓖麻油及其衍生物或者羟基官能的聚丁二烯及其混合物，但是在本发明范畴内为了实现上述性能方面的改善，特别是从粘度和耐水性方面考虑，多元醇组分基本上由聚醚多元醇组成，更优选地有80重量％、优选90重量％、更优选95重量％和尤其优选100重量％由聚醚多元醇组成。因此，相应的，上述三元醇和二元醇优选分别为一种或多种聚醚三醇和一种或多种聚醚二醇。
适用于本发明的这些聚醚多元醇是市售可得的。
特别适合作为聚醚多元醇(也被称为聚氧亚烷基多元醇)的是环氧乙烷、1,2-环氧丙烷、1,2-或2,3-环氧丁烷、四氢呋喃或其混合物的任选借助于具有两个或更多个活性氢原子的起始剂分子进行聚合得到的聚合产物，所述起始剂分子例如为水、氨或具有多个OH-或NH-基团的化合物，例如1,2-乙二醇、1,2-和1,3-丙二醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、异构的二丙二醇和三丙二醇、异构的丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇、十一烷二醇、1,3-和1,4-环己烷二甲醇、双酚A、氢化双酚A、1,1,1-三羟甲基乙烷、1,1,1-三羟甲基丙烷、甘油、苯胺，以及上述化合物的混合物。可以使用例如借助于所谓的双金属氰化物络合催化剂(DMC-催化剂)制备的具有低不饱和度(根据ASTM D-2849-69测量并且用毫当量不饱和度/克多元醇(mEq/g)表示)的聚氧亚烷基多元醇，也可以使用例如借助于阴离子型催化剂(例如NaOH、KOH或碱金属醇化物)制备的具有较高不饱和度的聚氧亚烷基多元醇。
该聚醚多元醇优选是聚氧亚丙基二醇，聚氧亚丙基三醇、环氧乙烷封端的聚氧亚丙基二醇或环氧乙烷封端的聚氧亚丙基三醇，或者其混合物。该聚醚多元醇更优选是聚环氧乙烷和/或聚环氧丙烷。该聚醚多元醇最优选是聚环氧丙烷。这类的聚醚多元醇是市售的，例如在商标名下市售自Bayer。所谓环氧乙烷封端的(“EO封端的”)聚氧亚丙基二醇或者三醇同样是合适的。它们是聚氧亚丙基-聚氧亚乙基多元醇，它们例如通过以下方式获得：将聚氧亚丙基多元醇在聚丙氧化结束后用环氧乙烷进行烷氧基化并由此具有伯羟基。
然而，在本发明中重要的是，无论多元醇的种类，所述多元醇组分应当包含相比于二元醇更多量的三元醇，例如包含从大于50到90重量％(如60到85重量％)的三元醇和从10到小于50重量％(如15到40或45重量％)的二元醇。更优选地，所述多元醇组分由所述三元醇和二元醇组成。同时，为了实现上述的本发明的有益效果，重要的是所用三元醇的平均分子量应当为3000-6000g/mol，例如3500-5500g/mol，而二元醇的平均分子量为1000-4000g/mol，例如1200-3500g/mol。
优选的，所述聚氨酯预聚物由5-30重量％的上述甲苯二异氰酸酯和60-95重量％的上述多元醇组分，任选地在催化剂的存在下反应形成。
所述多元醇组分与甲苯二异氰酸酯的反应可以例如在60-160℃，优选80-140℃范围内的温度进行。自然地，反应持续时间取决于所用的温度，但是可以例如是30min-6h，优选30min-3h和更优选1-1.5h。
为了进行多元醇和甲苯二异氰酸酯的反应，可以任选地使用常规金属催化剂，例如铋催化剂，例如来自于Vertellus Performance MaterialsInc.的83，或者锡催化剂。
从该反应获得了含有异氰酸酯官能的聚氨酯预聚物的反应混合物。尽管希望所有的二异氰酸酯已经反应，但所述反应混合物也可能包含少量未转化的二异氰酸酯，因此其含量例如是0-3wt％、例如大约0.5-1wt％，基于该反应混合物的总重量计。保留在反应混合物中的未转化的二异氰酸酯的含量可以使用HPLC来测定。
根据本发明的单组分湿固化的聚氨酯防水涂料进一步包含至少一种醛亚胺型的潜固化剂。在本发明中有利的是，所述单组分的聚氨酯防水涂料仅包含醛亚胺类的潜固化剂，而不包含酮亚胺或噁唑烷等其他固化剂。
在一个具体的实施方式中，所述潜固化剂选自至少一种下式(I)的醛亚胺，
其中
A是分子量在28至5000g/mol范围的任选地含醚或氨基甲酸酯基团的n价烃基部分，
R1和R2是相同或不同的C1至C12直链或支链的烷基，或连接在一起形成二价的直链或支链的C4至C12烃基部分，其是5-至8-元碳环的一部分；
R3是氢，或者直链或支链的C1至C12烷基或芳烷基或烷氧基羰基，
R4是任选地含醚基、羰基或酯基的一价C6至C20烃基部分，和
n为2至6。
优选的，所述醛亚胺型潜固化剂是如下这些式(I)的醛亚胺：
优选n为2或3。这些醛亚胺衍生自二或三胺，并能使膜具有良好的机械性能，特别是高伸长率和高强度的良好组合。
优选R1和R2各为甲基。这些醛亚胺提供具有低粘度以及快速、可靠的固化性能的膜。
优选R3是氢。这些醛亚胺提供具有低粘度以及快速、可靠的固化性能的膜。
优选R4是C11烷基。这些醛亚胺提供在低温下具有低粘度和高柔韧性的无气味的膜。
特别优选的是式(I)的醛亚胺，其中R1和R2是甲基，R3是氢并且R4是十一烷基。这些醛亚胺提供在低温下具有低粘度、快速并可靠的固化性能和高柔韧性的无气味的膜。
优选地，A是分子量在28至2000g/mol、特别是在84至600g/mol范围的任选地含醚基的n价烃基部分。这些醛亚胺提供具有特别良好的机械性能、在低温下特别高的柔韧性和在温暖条件下的高强度。
优选地，A是当除去选自以下组的多胺的伯氨基后剩余的部分：六亚甲基-1,6-二胺，2-甲基戊烷-1,5-二胺，3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己胺(异佛尔酮二胺)，2,2,4-和2,4,4-三甲基六亚甲基二胺，1,3-双(氨基甲基)苯，1,3-双(氨基甲基)环己烷，1,4-双(氨基甲基)环己烷，双(4-氨基环己基)甲烷，双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷，2,5(2,6)-双(氨基甲基)双环[2.2.1]庚烷，3(4),8(9)-双(氨甲基)-三环[5.2.1.02,6]癸烷，1,2-二氨基环己烷，1,3-二氨基环己烷，1,4-二氨基环己烷，2,2,6-三甲基环己烷-1,4-二胺，3,6-二氧杂辛烷-1,8-二胺，4,7-二氧杂癸烷-1,10-二胺，4-氨基甲基-1,8-辛二胺，平均分子量为200至5000g/mol、优选200至2000g/mol、更优选200至600g/mol的聚氧化亚丙基二胺和三胺，1,3-苯二胺，1,4-苯二胺，2,4-和2,6-甲代亚苯基二胺和4,4’-、2,4’-和2,2’-二氨基二苯基甲烷。
在本发明一个特别优选的实施方式中，A是当除去六亚甲基-1,6-二胺的伯氨基时剩余的部分。这些醛亚胺提供具有特别低粘度和快速固化性能的膜。
在本发明另一个特别优选的实施方案中，A是当除去异佛尔酮二胺的伯氨基时剩余的部分。这些醛亚胺提供具有特别低的粘度和高强度的膜。
在本发明另一个特别优选的实施方案中，A是当除去平均分子量为200至5000g/mol、优选200至2000g/mol、更优选200至600g/mol的聚氧化亚丙基二胺或三胺的伯胺基的剩余部分。
在本发明最优选的实施方式中，A是当除去平均分子量在400至5000g/mol、优选400至500g/mol范围的聚氧化亚丙基三胺的伯氨基时剩余的部分，所述三胺特别是来自Huntsman的T-403或者来自BASF或Nitroil的相应级别产品，或者来自Huntsman的T-5000或来自BASF或Nitroil的相应级别产品。这些醛亚胺为膜提供非常快速的固化性能以及高伸长率与强度的良好结合。
优选的式(I)的醛亚胺选自由以下组成的组：N,N’-双(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-六亚甲基-1,6-二胺，N,N’-双(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己胺，平均分子量在700至4600g/mol范围的N,N’-双(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-聚氧化亚丙基二胺和平均分子量在1200至5800g/mol范围的N,N’,N”-三(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-聚氧化亚丙基三胺。
在本发明的一个特别优选的实施方式中，式(I)的醛亚胺为N,N’-双(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-六亚甲基-1,6-二胺。
在本发明的另一个特别优选的实施方式中，式(I)的醛亚胺为N,N’-双(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己胺。
在本发明的另一个特别优选的实施方式中，式(I)的醛亚胺为N,N’-双(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-聚氧化亚丙基二胺或N,N’,N”-三(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-聚氧化亚丙基三胺。这些醛亚胺提供具有特别低的粘度、快速固化性能和高伸长率的膜。尤其优选的是三醛亚胺。它们提供非常快的固化性能以及高强度与高伸长率的良好的结合。
式(I)的醛亚胺优选可从至少一种式(III)的胺和至少一种式(IV)的醛的缩合反应获得。
在式(III)和(IV)中，A、n、R1、R2、R3和R4具有前面提到的含义。
对于此缩合反应，式(IV)的醛相对于式(III)的胺的伯氨基以化学计量使用或以过量使用。该反应可以有利地在15至120℃范围的温度下进行，在溶剂的存在下或没有溶剂存在下进行。所释放的水用合适的溶剂共沸除去，或者直接真空除去。
优选地，醛亚胺在防水涂料中的含量为使得封闭的氨基的总数与异氰酸酯基团的数目之间的比率是在0.3至1.0的范围内，优选为0.4到1.0，更优选0.6至1.0。在此范围内，该膜快速地固化为高强度的材料，而不形成气泡或水泡。
在本发明的一个优选的实施方式中，所述聚氨酯防水涂料包含10到50wt％的上述聚氨酯预聚物，和1至20wt％、优选1至10wt％的的所述醛亚胺型潜固化剂，以聚氨酯防水涂料组合物的全部组分计。进一步地，在本发明的一个更优选的实施方式中，所述聚氨酯防水涂料中所包含的聚氨酯预聚物组分基本上完全地(即超过95％、优选超过98％、更优选超过99％、最优选地100％地)由上述的至少一种由多元醇组分和甲苯二异氰酸酯形成的聚氨酯预聚物构成。特别的，所述聚氨酯防水涂料中不包含基于其他多异氰酸酯的聚氨酯预聚物，如基于MDI、IPDI或HDI的那些。
优选地，根据本发明的聚氨酯防水涂料包含至少一种填料。优选的填料是无机填料，特别是碳酸钙(白垩)如研磨碳酸钙(GCC)和沉淀碳酸钙(PCC)，硫酸钡(重晶石)、板岩、硅酸盐(石英)、镁硅酸盐(滑石)和铝硅酸盐(粘土、高岭土)、白云石、云母、玻璃泡和硅酸特别是来自热解过程的高分散硅酸(热解二氧化硅)。这些填料可以带有或可以不带有表面涂层，例如硬脂酸酯或硅氧烷涂层。
进一步优选的填料是有机填料，特别是炭黑和微球。
优选地，所述防水涂料还包含至少一种颜料。优选的颜料是二氧化钛、氧化铁和炭黑。
优选地，所述防水涂料还可以进一步包含至少一种促进异氰酸酯基团的反应的金属基催化剂。优选的金属基催化剂是二烷基锡络合物，特别是二甲基锡、二丁基锡或二辛基锡羧酸盐、硫醇盐或乙酰丙酮化物，如DMTDL、DBTDL、DBT(acac)2、DOTDL、新癸酸二辛基锡(IV)或DOT(acac)2，铋(III)络合物如辛酸铋(III)或新癸酸铋(III)，锌(II)络合物如辛酸锌(II)或新癸酸锌(II)，和锆(IV)络合物如辛酸锆(IV)或新癸酸锆(IV)。
所述防水涂料优选进一步包含至少一种促进醛亚氨基水解的酸催化剂。优选的酸催化剂是羧酸和磺酸，特别是芳族羧酸如苯甲酸或水杨酸。
所述防水涂料优选进一步包含至少一种UV稳定剂。优选的UV稳定剂是UV吸收剂，如二苯甲酮、苯并***、草酰苯胺(oxalanilides)、苯基三嗪和特别地2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙酯，和位阻胺光稳定剂(HALS)如双(1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基)癸二酸酯和其它含至少一种1,2,2,6,6-五甲基-4-哌啶基部分的化合物。
此外，所述防水涂料还可以进一步包括以下成分：
－不同于式(I)的醛亚胺的其它醛亚胺；
－增塑剂，特别是邻苯二甲酸酯、偏苯三酸酯、琥珀酸酯、戊二酸酯、己二酸酯、癸二酸酯、壬二酸酯、柠檬酸酯、苯甲酸酯、乙酰化甘油或单甘油酯、氢化邻苯二甲酸酯、脂肪酸酯、芳基磺酸酯或烃类树脂；
－有机溶剂如烃、酯或醚，特别是乙酰基丙酮，异亚丙基丙酮，环己酮，甲基环己酮，乙酸乙酯，乙酸丙酯，1-甲氧基-2-丙基乙酸酯，乙酸丁酯，丙二酸二乙酯，二异丙醚，二***，二丁醚，乙二醇二***，二乙二醇二***，甲苯，二甲苯，庚烷，辛烷，二异丙基萘和石油馏分如石脑油、白油和石油醚，如SolvessoTM溶剂(来自Exxon)，氢化芳族溶剂如氢化石脑油，二氯甲烷，碳酸亚丙酯，丁内酯，N-甲基吡咯烷酮和N-乙基吡咯烷酮；
－添加剂如润湿剂，流动增强剂，流平剂，消泡剂，脱气剂，干燥剂，抗氧化剂，粘附促进剂，流变改性剂，尤其是热解二氧化硅，和杀生物剂。
当使用这样的另外的成分时，有利的是确保它们不会强烈影响未固化的膜的保存期稳定性，即不大量触发导致储存期间聚合物的交联的反应。特别是，这些另外的成分不应含微量以上的水。可能有利的是在使用之前物理或化学干燥所述成分。
优选地，所述防水涂料包含：
－至少一种选自无机填料和颜料的成分，
－至少一种选自催化剂、增塑剂、溶剂和UV稳定剂的成分。
优选地，基于本发明的防水涂料的液体施加膜具有低的粘度。这使得当作为自流平涂层施涂时有良好的加工性。特别地，所述膜在23℃下测量具有2000至15000mPa·s的Brookfield粘度，优选在23℃下在2000至10000mPa·s的范围。在该粘度范围，膜足以自流平以允许在平坦或低坡度屋顶表面便利地施用，但不流入基材表面上的小腔中。
根据本发明的单组分湿固化的聚氨酯防水涂料可通过在排除水分下混合所有成分以获得均匀的流体来制备。它可以被存储在合适的不透水分的容器中，特别是桶、鼓、带锁扣盖的小圆桶、袋子、肠状容器、筒、罐或瓶中。
将涂料在其开放时间内以液体状态施涂，典型地通过将其倾倒到基材上，接着将其散布开，例如用辊或刮板，以获得所需的层厚度，该厚度典型地在0.5至3mm，特别是0.75至1.5mm。
在此“开放时间”是指暴露于湿气和在膜表面上形成结皮之间的时间段，也被称为“不粘时间”或“结皮时间”。
液体施加膜是自流平的，这意味着它的粘度足够低以在通过辊或刷散布之后建立均匀的表面。
当与水分(通常大气中的水分)接触时，膜的固化开始。固化过程通过化学反应进行。醛亚氨基被水分活化，然后与异氰酸酯基团反应。当活化时，各醛亚氨基形成伯氨基。此外，异氰酸酯基团也可以直接与水分反应。作为这些反应的结果，该膜固化成固体弹性材料。固化过程也可以称为交联。固化后，得到对大量基材具有非常好的粘附性的弹性材料。
该防水涂料可以被施加到各种基材上，在基材上形成弹性涂层。它可特别用于防水屋顶、屋顶平台或屋顶花园，以及花盆、阳台、露台、广场或地基。它也可以在室内用于防水，特别是在陶瓷砖、如在浴室中、餐饮厨房或植物室，保护它们免受水侵入。液体施加膜特别适合于翻修目的。
最优选的是在屋顶上使用，特别是平的或低坡度屋顶上。它可用于新的屋顶的防水以及翻修目的，并且对于琐碎工作特别有用。
由本发明的防水涂料形成的液体施加膜优选用作防水***的一部分，该***由以下组成：
－任选地，底漆和/或底涂层，
－一层或多层所述膜，优选与纤维增强网或无纺纤维布如聚酯无纺纤维布组合，和
－任选地，顶涂层。
液体施加膜优选通过以下施用：将其倾倒到基材上，在其开放时间内通过辊、刷、扩散刀或刮刀均匀地散布至所希望的层厚度，该厚度通常在0.5至3mm的范围内，特别是在0.75至1.5mm的范围内。
优选地，纤维增强网或无纺纤维布在所述膜的第一层之后施加，通过将其放置在新施加的膜的顶部，然后在膜的开放时间内将其辊压或处理完全透入到膜中，特别是通过辊或刷。然后在任选的下一层膜施涂之前，将掺入纤维增强网的膜至少固化至其适合行走的程度。
可能有利的是向膜的顶层施加顶涂层，如覆盖漆等。特别是对于基于芳族异氰酸酯的膜，有利的是向固化的膜上应用抗紫外线的顶涂层。
本发明的另一个主题是使屋顶结构防水的方法，包括：
－优选以0.5至3mm、特别是0.75至1.5mm范围的层厚度将如上所述的聚氨酯防水涂料以液体状态施涂到所述屋顶结构的基材上，
－在所述涂料的开放时间内使所述涂料与纤维增强网或无纺纤维布接触，
－将所述涂料暴露于水分，由此部分或完全固化所述涂料以获得弹性膜，
－任选地以0.5至3mm、特别是0.75至1.5mm范围的厚度施涂第二层膜，并通过暴露于水分将其固化。
纤维增强材料网或无纺纤维布优选是无纺纤维布，例如聚酯无纺纤维布，更优选非织造玻璃纤维网。
纤维增强网或无纺纤维布起到膜的增强作用，提供增加的强度和耐久性。在优选的非织造纤维网中无规取向的纤维赋予膜多方向的强度，同时使其保持高度弹性。它改进了强度、抗撕裂性和抗穿刺性。无纺玻璃纤维网显示出特别容易处理，因为它不是刚性的，但很容易适应于给定的表面形貌。
在其上可以施涂本发明的防水涂料的基材特别为：
－混凝土，轻质混凝土，砂浆，砖，土坯，瓦，石板，石膏和天然石材，如花岗岩或大理石；
－金属和合金，如铝、铜、铁、钢、有色金属，包括表面精加工的金属和合金，如镀锌金属和镀铬金属；
－沥青；
－沥青毡；
－塑料，如PVC、ABS、PC、PA、聚酯、PMMA、SAN、环氧树脂、酚醛树脂、PUR、POM、PO、PE、PP、EPM、EPDM，其为未处理形式或用等离子体、电晕或火焰进行表面处理的；尤其是PVC、PO(FPO、TPO)或EPDM膜；
－涂覆的基材，如上漆瓷砖、涂覆混凝土和涂覆的金属。
可以是有利的是在施涂膜之前预处理基材，例如通过洗涤、压力清洗、擦拭、吹净、研磨和/或施加底漆和/或底涂层。
通过这种方法，获得包含具有掺入纤维增强网的固化的膜的防水屋顶结构。
屋顶结构优选建筑物的屋顶的部分，特别是结构和土木工程的建筑物，优选房子、工业建筑、飞机库、购物中心、运动体育场等。
实施例
以下通过实施例来进一步阐述本申请，但是应当明确的是本申请并不局限于这些实施例。
原料
预聚物的制备
TDI预聚物的制备：
将536.1g的三元醇(分子量4800)和340.8g二元醇(分子量2000)加入预聚合成反应装置中，将油浴温度调至反应温度(50±5)℃。在氮气保护下，将122.4g的TDI和0.8g的催化剂迅速加到反应装置中，升温至(80±5)℃进行预聚反应。反应过程中取样分析NCO的含量，当分析值与设计值基本相符时，结束反应，将产物装入到密封容器中，充氮气密封。
MDI预聚物的制备：
将321.7g的三元醇(分子量4800)和204.5g二元醇(分子量2000)加入预聚合成反应装置中，将油浴温度调至反应温度(50±5)℃。在氮气保护下，将108.5g的MDI和0.8g的催化剂迅速加到反应装置中，升温至(80±5)℃进行预聚反应。反应过程中取样分析NCO的含量，当分析值与设计值5基本相符时，结束反应，将产物装入到密封容器中，充氮气密封。
预聚物1的制备：
将171.3g的三元醇(分子量4800)和685.0g二元醇(分子量2000)加入预聚合成反应装置中，将油浴温度调至反应温度(50±5)℃。在氮气保护下，将143.0g的TDI和0.8g的催化剂迅速加到反应装置中，升温至(80±5)℃进行预聚反应。反应过程中取样分析NCO的含量，当分析值与设计值基本相符时，结束反应，将产物装入到密封容器中，充氮气密封。
预聚物2的制备：
将430.4g的三元醇(分子量1000)和286.9g二元醇(分子量2000)加入预聚合成反应装置中，将油浴温度调至反应温度(50±5)℃。在氮气保护下，将281.9g的TDI和0.8g的催化剂迅速加到反应体系中，升温至(80±5)℃进行预聚反应。反应过程中取样分析NCO的含量，当分析值与设计值基本相符时，结束反应，将产物装入到密封容器中，充氮气密封。
预聚物3的制备：
将476.6g的三元醇(分子量4800)和317.7g二元醇(分子量750)加入预聚合成反应装置中，将油浴温度调至反应温度(50±5)℃。在氮气保护下，将204.9g的TDI和0.8g的催化剂迅速加到反应体系中，升温至(80±5)℃进行预聚反应。反应过程中取样分析NCO的含量，当分析值与设计值基本相符时，结束反应，将产物装入到密封容器中，充氮气密封。
预聚物4的制备：
将547.2g的三元醇(分子量4800)和364.8g二元醇(分子量6000)加入预聚合成反应装置中，将油浴温度调至反应温度(50±5)℃。在氮气保护下，将87.2g的TDI和0.8g的催化剂迅速加到反应体系中，升温至(80±5)℃进行预聚反应。反应过程中取样分析NCO的含量，当分析值与设计值基本相符时，结束反应，将产物装入到密封容器中，充氮气密封。
预聚物5的制备：
将537.3g的三元醇(分子量7500)和358.2g二元醇(分子量2000)加入预聚合成反应装置中，将油浴温度调至反应温度(50±5)℃。在氮气保护下，将103.7g的TDI和0.8g的催化剂迅速加到反应体系中，升温至(80±5)℃进行预聚反应。反应过程中取样分析NCO的含量，当分析值与设计值基本相符时，结束反应，将产物装入到密封容器中，充氮气密封。
聚氨酯涂料的制备
按下表1将各个制得的聚氨酯预聚物与填料、增塑剂以及除水剂混合高速搅拌，除水后再与不同的潜固剂及其他添加剂进行混合，从而配制得到聚氨酯涂料组合物C1-C4(根据本发明的)以及Ref1-Ref7(对比实施例)。
表1 各实施例涂料的组成及其用量
性能测试
对于上面制得的各个聚氨酯涂料按照如下所述的方法测量它们的以下性能并归纳列于下表2中：
粘度：按照ISO 3219测量
结皮时间：按照GB-T 16777-2008测量
防雨性：用500微米厚度的涂膜器将制得的涂料组合物成膜，每隔10min在膜表面滴一两滴水，观察膜表面是否有凹陷，将膜表面保持完好无凹陷的持续时间作为防雨水时间。
发泡性：将30-50克涂料组合物倒在铝板上，然后浸入水中。室温固化七天后将固化后的涂膜从中间切开，观察涂膜表面和切面。如用肉眼观察可见气泡就判断为“有泡”，若用肉眼观察气泡不可见则判断为“无泡”。
耐候性：按照GB-T 23987-2009方法A进行耐人工气候老化性测试。按照GB-T1766-2008进行涂层老化评级。
储存稳定性：将涂料组合物装入密闭容器中充氮气并密封，在60℃烘箱中放置7天。7天后取出在室温下放置24小时并按照IS0 3219测量粘度，和原始粘度进行对比，粘度变化率越高则储存稳定性越差，反之则越好。
拉伸强度：按照GB/T 528-2009测量
断裂伸长率：按照GB/T 528-2009测量
撕裂强度：按照GB/T 529-2008测量
表2 各实施例中涂料组合物的性能汇总
*在Ref2的组合物中观察到分层。
**在Ref6的组合物中观察到储存稳定性很差。
最后，重复实施例C1以制备对比例Ref8，其与C1的不同之处在于用酮亚胺潜固化剂替代醛亚胺潜固化剂。但是，在制备过程中即已经发生组合物的固化。
Claims (17)
1.单组分的湿固化性聚氨酯防水涂料，包含
—至少一种由多元醇组分和甲苯二异氰酸酯形成的聚氨酯预聚物，和
—至少一种醛亚胺型潜固化剂，
其中所述多元醇组分包含从大于50到90重量％的三元醇和从10到小于50重量％的二元醇，并且所述三元醇的平均分子量为3000-6000g/mol和所述二元醇的平均分子量为1000-4000g/mol。
2.根据权利要求1所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述三元醇的平均分子量为3500-5500g/mol，而二元醇的平均分子量为1200-3500g/mol。
3.根据权利要求1至2任一项所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述多元醇组分包含从60到85重量％的三元醇和15到40重量％的二元醇。
4.根据权利要求1至3任一项所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述多元醇组分有80重量％、优选90重量％、更优选95重量％和尤其优选100重量％由聚醚多元醇组成。
5.根据权利要求1至4任一项所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述三元醇和二元醇分别为一种或多种聚醚三醇和一种或多种聚醚二醇，并且所述聚醚三醇和二醇优选选自聚氧亚丙基二醇，聚氧亚丙基三醇，环氧乙烷封端的聚氧亚丙基二醇或环氧乙烷封端的聚氧亚丙基三醇，或者其混合物。
6.根据权利要求1至5任一项所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述甲苯二异氰酸酯是2,4-或2,6-甲苯二异氰酸酯或其混合物。
7.根据权利要求1至6任一项所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述聚氨酯预聚物由5-30重量％的甲苯二异氰酸酯和60-95重量％的多元醇组分，任选地在催化剂的存在下反应形成。
8.根据权利要求1至7任一项所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述潜固化剂选自至少一种下式(I)的醛亚胺，
其中
A是分子量在28至5000g/mol范围的任选地含醚或氨基甲酸酯基团的n价烃基部分，
R1和R2是相同或不同的C1至C12直链或支链的烷基，或连接在一起形成二价的直链或支链的C4至C12烃基部分，其是5-至8-元碳环的一部分；
R3是氢，或者直链或支链的C1至C12烷基或芳烷基或烷氧基羰基，
R4是任选地含醚基、羰基或酯基的一价C6至C20烃基部分，和
n为2至6。
9.根据权利要求8所述的聚氨酯防水涂料，其中所述式(I)的醛亚胺选自由以下组成的组：N,N’-双(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-六亚甲基-1,6-二胺，N,N’-双(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-3-氨基甲基-3,5,5-三甲基环己胺，平均分子量为700至4600g/mol的N,N’-双(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-聚氧化亚丙基二胺和平均分子量在1200至5800g/mol范围的N,N’,N”-三(2,2-二甲基-3-月桂酰氧基亚丙基)-聚氧化亚丙基三胺。
10.根据权利要求1至9任一项所述的聚氨酯防水涂料，其进一步包含
－至少一种选自无机填料和颜料的成分，和
－至少一种选自催化剂、增塑剂、溶剂和UV稳定剂的成分。
11.根据利要求1至10任一项所述的聚氨酯防水涂料，其包含
－10到50wt％的所述聚氨酯预聚物，和
－1至20wt％的所述醛亚胺型潜固化剂。
12.根据权利要求1至11任一项所述的聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述聚氨酯防水涂料组合物中所包含的全部聚氨酯预聚物有超过95％、优选超过98％、更优选超过99％、最优选地100％地由所述的至少一种由多元醇组分和甲苯二异氰酸酯形成的聚氨酯预聚物构成。
13.膜，其由根据权利要求1至12任一项所述的聚氨酯防水涂料在施涂并与水分接触之后形成，优选是屋顶上的防水膜。
14.根据权利要求13所述的膜在屋顶上的用途。
15.防水***，其由以下组成：
－任选地底漆和/或底涂层，
－一层或多层根据权利要求13所述的膜，优选与纤维增强网或无纺纤维布如聚酯无纺纤维布组合，和
－任选地顶涂层。
16.使屋顶结构防水的方法，包括
－将根据权利要求1至12任一项所述的聚氨酯防水涂料以液体状态施加到屋顶结构的基材上，
－在所述涂料的开放时间内使所述涂料与纤维增强网或无纺纤维布接触，
－将所述涂料暴露于水分，由此使得所述涂料部分或完全固化以获得弹性膜。
17.防水屋顶结构，其根据权利要求16的方法获得。
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Application publication date: 20191029 |