CN111471380A - 一种高强度聚天冬氨酸聚脲类防水涂料及其制备方法 - Google Patents

一种高强度聚天冬氨酸聚脲类防水涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出高强度聚天冬胺酸聚脲类防水涂料。该可抑制空蚀的涂料由组分A和组分B组成，二者的体积比为0.9～1.2:1。按质量分数计，组分A包括：分子量为2000的聚氧丙烯二胺10％～30％，聚天冬氨酸酯60％～85％，氨基改性硅油2％～4％，消泡剂0.5％～2％，纤维素纳米晶粉体2.5％～15％；组分B为异氰酸酯预聚物。还提出了高强度聚天冬胺酸聚脲类防水涂料的制备方法，按上述比例将聚氧丙烯二胺、聚天冬氨酸酯、氨基改性硅油、消泡剂和纤维素纳米晶粉体加入反应釜中搅拌，得组分A；将二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇加入反应釜，搅拌反应，得组分B；将所制得的组分A和组分B按混合均匀后即可刷涂于基底材料表面，固化后形成高强度膜，可起到使基底材料隔绝水汽的作用。

Description

一种高强度聚天冬氨酸聚脲类防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及特种涂料领域，更具体地，本发明涉及一种高强度聚天冬氨酸聚脲类防水涂料及其制备方法。
背景技术
钢材或混凝土管道、罐体、屋顶等暴露在空气中极易受到周围环境的影响而被腐蚀或侵蚀，造成生锈或者开裂，尤其是在埋于地下恶劣环境及暴露于沿海高盐、高湿地区时其受到的破坏则更加明显。因此，通常采用涂覆高分子树脂的办法将钢材和混凝土和周围环境隔绝起来，从而可以起到保护钢材或者混凝土不被侵蚀的作用，延长其使用寿命。
然而，目前包括聚氨酯、聚丙烯酸酯在内的多数树脂涂覆层自身的耐候性欠佳，存在着长期使用易开裂、易磨损等问题。相对而言，聚脲这一新型的防水涂料具有更高的耐候性。但是其也存在着固化时间过快，不利于施工操作等问题。虽然以聚天冬氨酸酯和异氰酸酯预聚物形成的聚脲可以有效延长固化时间，但易受环境影响，不宜调控。
此外，聚脲防水涂料的强度也有待于进一步提升以更好地应对外界冲击并延长其使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提出一种高强度聚天冬胺酸聚脲类防水涂料，以解决上述技术问题。
本发明提出的高强度聚天冬胺酸聚脲类防水涂料包括两种组分，即组分A和组分B，二者的体积比为0.9～1.2:1；
按质量分数计，所述组分A包括：分子量为2000的聚氧丙烯二胺10％～30％，聚天冬氨酸酯60％～85％，氨基改性硅油2％～4％，消泡剂0.5％～2％，纤维素纳米晶粉体2.5％～15％；
其中，所述的纤维素纳米晶粉体为具有极高结晶度的天然高分子材料，不仅可以有效提升聚脲涂料的强度，而且绿色无污染。
所述组分B为异氰酸酯预聚物。
本发明还提出了该高强度聚天冬胺酸聚脲类防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)组分A制备：
将分子量为2000的聚氧丙烯二胺、聚天冬氨酸酯、消泡剂和纤维素纳米晶加入反应釜中以85r/min的转速搅拌40～60分钟得组分A。
按质量分数计，所述制备组分A时加入的物料含量为：分子量为2000的聚氧丙烯二胺10％～30％，聚天冬氨酸酯60％～85％，氨基改性硅油2％～4％，消泡剂0.5％～2％，纤维素纳米晶粉体2.5％～15％。
(2)组分B制备：
将二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇加入反应釜，在 70～90℃下以85r/min的转速搅拌反应2～4小时，得组分B；
所述聚醚多元醇的分子量为2000～4000；
所述制备B组分中，按质量分数计，二苯基甲烷二异氰酸酯30％～40％，二环己基甲烷二异氰酸酯15％～30％，聚醚多元醇40％～50％。
(3)将所制得的组分A和组分B按体积比为0.9～1.2:1混合均匀后即可刷涂于基底材料表面，固化后形成高强度膜，可起到使基底材料隔绝水汽的作用。
本发明防水涂料刷涂后的指触干燥时间可在2～60min这一较大范围内调控，成膜后的抗拉强度可达25～35MPa，耐冲击性可达70～95cm(国标GB/T1732-93法测定)。
本发明的涂料组分中，聚天冬胺酸聚脲与异氰酸酯预聚物形成聚脲，可以有效延长固化时间，耐候性强。纤维素纳米晶粉体为具有极高结晶度的天然高分子材料，可以有效提升聚脲涂料成膜后的耐冲击性和抗拉性能。氨基改性硅油能够提高体系的相容性，具有易乳化的特点，并且能够改善涂料成膜后的力学性能。消泡剂在加工过程中降低表面张力，抑制泡沫产生或消除已产生泡沫，提升涂料加工效率，改善涂料性能。
附图说明
图1为本申请提供的制备流程框图。
具体实施方式
本发明提出一种高强度聚天冬胺酸聚脲类防水涂料，由组分A和组分B组成，二者的体积比为0.9～1.2：1，该防水涂料刷涂后的指触干燥时间为2～60min，成膜后的抗拉强度可达25～35MPa，耐冲击性可达70～95cm(国标GB/T1732-93法测定)。
按质量分数计，所述组分A包括：分子量为2000的聚氧丙烯二胺10％～30％，聚天冬氨酸酯60％～85％，氨基改性硅油2％～4％，消泡剂0.5％～2％，纤维素纳米晶粉体2.5％～15％；
所述组分B为异氰酸酯预聚物。
本发明还提出了该高强度聚天冬胺酸聚脲类防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)组分A制备：
将分子量为2000的聚氧丙烯二胺、聚天冬氨酸酯、消泡剂和纤维素纳米晶加入反应釜中以85r/min的转速搅拌40～60分钟得组分A。
按质量分数计，所述制备组分A时加入的物料含量为：分子量为2000的聚氧丙烯二胺10％～30％，聚天冬氨酸酯60％～85％，氨基改性硅油2％～4％，消泡剂0.5％～2％，纤维素纳米晶粉体2.5％～15％。
(2)组分B制备：
将二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇加入反应釜，在 70～90℃下以85r/min的转速搅拌反应2～4小时，得组分B；
所述聚醚多元醇的分子量为2000～4000；
所述制备B组分中，按质量分数计，二苯基甲烷二异氰酸酯30％～40％，二环己基甲烷二异氰酸酯15％～30％，聚醚多元醇40％～50％。
(3)将所制得的组分A和组分B按体积比为0.9～1.2:1混合均匀后即可刷涂于基底材料表面，固化后形成高强度膜，可起到使基底材料隔绝水汽的作用。
以下介绍本发明方法的实施例，实施例中所使用的化工原料均可从商业途径得到，其中聚天冬氨酸酯可以是拜耳公司生产的NH-1420，也可以是深圳飞扬生产的F220，纤维素纳米晶可以从上海卜微应用材料技术有限公司购得。
实施例1
(1)组分A制备：
将分子量为2000的聚氧丙烯二胺、聚天冬氨酸酯、消泡剂和纤维素纳米晶加入反应釜中以85r/min的转速搅拌40分钟得组分A。
按质量分数计，所述制备组分A时加入的物料含量为：分子量为2000的聚氧丙烯二胺12％，聚天冬氨酸酯80％，氨基改性硅油2％，消泡剂1％，纤维素纳米晶粉体5％。
(2)组分B制备：
将二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇加入反应釜，在70℃下以85r/min的转速搅拌反应4小时，得组分B；
所述聚醚多元醇的分子量为2000；
所述制备B组分中，按质量分数计，二苯基甲烷二异氰酸酯30％，二环己基甲烷二异氰酸酯20％，聚醚多元醇50％。
(3)将所制得的组分A和组分B按体积比为1:1混合均匀后即可刷涂于基底材料表面。
该实施例对应的防水涂料刷涂后的指触干燥时间为30min，成膜后的抗拉强度可达28 MPa，耐冲击性可达82cm(国标GB/T1732-93法测定)。
实施例2
(1)组分A制备：
将分子量为2000的聚氧丙烯二胺、聚天冬氨酸酯、消泡剂和纤维素纳米晶加入反应釜中以85r/min的转速搅拌50分钟得组分A。
按质量分数计，所述制备组分A时加入的物料含量为：分子量为2000的聚氧丙烯二胺17％，聚天冬氨酸酯65.5％，氨基改性硅油3％，消泡剂1.5％，纤维素纳米晶粉体13％。
(2)组分B制备：
将二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇加入反应釜，在75℃下以85r/min的转速搅拌反应3小时，得组分B；
所述聚醚多元醇的分子量为2000；
所述制备B组分中，按质量分数计，二苯基甲烷二异氰酸酯35％，二环己基甲烷二异氰酸酯17％，聚醚多元醇48％。
(3)将所制得的组分A和组分B按体积比为0.9:1混合均匀后即可刷涂于基底材料表面。
该实施例对应的防水涂料刷涂后的指触干燥时间为45min，成膜后的抗拉强度可达32 MPa，耐冲击性可达91cm(国标GB/T1732-93法测定)。
实施例3
(1)组分A制备：
将分子量为2000的聚氧丙烯二胺、聚天冬氨酸酯、消泡剂和纤维素纳米晶加入反应釜中以85r/min的转速搅拌45分钟得组分A。
按质量分数计，所述制备组分A时加入的物料含量为：分子量为2000的聚氧丙烯二胺30％，聚天冬氨酸酯63％，氨基改性硅油2.5％，消泡剂1.5％，纤维素纳米晶粉体3％。
(2)组分B制备：
将二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇加入反应釜，在80℃下以85r/min的转速搅拌反应2.5小时，得组分B；
所述聚醚多元醇的分子量为4000；
所述制备B组分中，按质量分数计，二苯基甲烷二异氰酸酯40％，二环己基甲烷二异氰酸酯20％，聚醚多元醇40％。
(3)将所制得的组分A和组分B按体积比为1.2:1混合均匀后即可刷涂于基底材料表面。
该实施例对应的防水涂料刷涂后的指触干燥时间为8min，成膜后的抗拉强度可达27 MPa，耐冲击性可达73cm(国标GB/T1732-93法测定)。
实施例4
(1)组分A制备：
将分子量为2000的聚氧丙烯二胺、聚天冬氨酸酯、消泡剂和纤维素纳米晶加入反应釜中以85r/min的转速搅拌55分钟得组分A。
按质量分数计，所述制备组分A时加入的物料含量为：分子量为2000的聚氧丙烯二胺24％，聚天冬氨酸酯63％，氨基改性硅油2.5％，消泡剂1.5％，纤维素纳米晶粉体9％。
(2)组分B制备：
将二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇加入反应釜，在85℃下以85r/min的转速搅拌反应2小时，得组分B；
所述聚醚多元醇的分子量为3000；
所述制备B组分中，按质量分数计，二苯基甲烷二异氰酸酯31％，二环己基甲烷二异氰酸酯21％，聚醚多元醇48％。
(3)将所制得的组分A和组分B按体积比为1.1:1混合均匀后即可刷涂于基底材料表面。
该实施例对应的防水涂料刷涂后的指触干燥时间为21min，成膜后的抗拉强度可达30 MPa，耐冲击性可达82cm(国标GB/T1732-93法测定)。
尽管通过一些实施方式描述了本发明，但本领域技术人员能够理解，可以对它们进行各种改变，可以用等价物代替本发明的要素，也可以进行需要的改进以使特定的情形或材料适用于本发明的教导，只要不偏离本发明的本质和基本范围。因此，本发明将包括落入所附权利要求书范围内的所有实施方式。

Claims (2)

1.一种高强度聚天冬胺酸聚脲类防水涂料，由组分A和组分B组成，二者的体积比为0.9～1.2：1，该防水涂料刷涂后的指触干燥时间为2～60min，成膜后的抗拉强度可达25～35MPa，耐冲击性可达70～95cm(国标GB/T1732-93法测定)。
按质量分数计，所述组分A包括：分子量为2000的聚氧丙烯二胺10％～30％，聚天冬氨酸酯60％～85％，氨基改性硅油2％～4％，消泡剂0.5％～2％，纤维素纳米晶粉体2.5％～15％；
所述组分B为异氰酸酯预聚物。
2.一种如权利要求1所述的高强度聚天冬胺酸聚脲类防水涂料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)组分A制备：
将分子量为2000的聚氧丙烯二胺、聚天冬氨酸酯、消泡剂和纤维素纳米晶加入反应釜中以85r/min的转速搅拌40～60分钟得组分A。
按质量分数计，所述制备组分A时加入的物料含量为：分子量为2000的聚氧丙烯二胺10％～30％，聚天冬氨酸酯60％～85％，氨基改性硅油2％～4％，消泡剂0.5％～2％，纤维素纳米晶粉体2.5％～15％。
(2)组分B制备：
将二苯基甲烷二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和聚醚多元醇加入反应釜，在70～90℃下以85r/min的转速搅拌反应2～4小时，得组分B；
所述聚醚多元醇的分子量为2000～4000；
所述制备B组分中，按质量分数计，二苯基甲烷二异氰酸酯30％～40％，二环己基甲烷二异氰酸酯15％～30％，聚醚多元醇40％～50％。
(3)将所制得的组分A和组分B按体积比为0.9～1.2:1混合均匀后即可刷涂于基底材料表面，固化后形成高强度膜，可起到使基底材料隔绝水汽的作用。
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