CN112341922A - 一种零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料及其制备方法 - Google Patents

一种零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防水涂料领域，尤其是一种零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料及其制备方法。所述的防水涂料，该防水涂料是一种硅烷封端聚合物，其主链是柔软的聚醚链段，两端接上含异氰酸酯基团的硅烷，树脂结构为国际独有技术，其反应活性高。本发明所述的零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，包括以下重量份组分：硅烷改性聚合物树脂15～40份，碳酸钙30～50份，除水剂1～3份，光稳定剂1～3份，硅烷偶联剂1～5份，其它助剂1～5份。

Description

一种零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及防水涂料领域，尤其是一种零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料及其制备方法。
背景技术
目前市场上的防水涂料主要为聚氨酯防水涂料、丙烯酸防水涂料、聚合物水泥(JS) 防水涂料等产品为主。其中聚氨酯防水涂料力学性能优异、防水性能好，但耐候性能欠佳，高温高湿环境施工易起泡，对基材的干燥程度要求较高，并且可能含有对人体有害的游离异氰酸酯；丙烯酸防水涂料耐候性好，但涂膜耐水性较差，在低温下施工困难；聚合物水泥(JS)防水涂料易与潮湿基层粘接，施工方便，但也存在低温难施工的问题。随着人们对环保的要求越来越高，市场需要更低气味、无溶剂、环保、高使用寿命的高性能防水涂料。
零溶剂硅烷改性聚合物防水涂料是一种新型高分子材料，以聚合物主链为大分子聚氨酯预聚体，由氨基硅烷封端而成，其固化机理为湿气固化，与外界潮气发生反应产生交联，兼具有机硅和聚氨酯的综合性能。
发明内容
本发明提供了一种零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，该防水涂料是一种硅烷封端聚合物，其主链是柔软的聚醚链段，两端接上含异氰酸酯基团的硅烷，树脂结构为国际独有技术，其反应活性高。
Figure BDA0002800569710000021
为实现上述技术目的，本发明所提供的第一技术方案是这样的：一种零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，包括以下重量份组分：硅烷改性聚合物树脂15～40份，纳米钙30～40份，除水剂1～3份，光稳定剂1～3份，硅烷偶联剂1～5份，其它助剂1～5 份。
作为本发明的优选方案，所述一种零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，包括以下重量份组分：硅烷改性聚合物树脂30份，硅烷改性聚合物树脂B 25份，碳酸钙49份，除水剂1份，光稳定剂1份，硅烷偶联剂1.5份，其它助剂12.5份。
为便于施工应用，防水涂料的黏度一般控制在15000Pa.s以下，这就需要选择黏度较低的硅烷聚合物树脂。制备防水涂料时，配方体系才有较大的调整空间，且配方体系不可用增塑剂或溶剂去稀释，对于终端使用来说，可减少小分子迁移等影响寿命的不利因素。体系不含溶剂，气味更低，更环保。
所述硅烷改性聚合物树脂的反应结构式为：
Figure BDA0002800569710000022
作为本发明的进一步方案，所述碳酸钙的粒径为2um。
作为本发明的进一步方案，所述除水剂具体为江汉化工V171/瓦克XL10。
作为本发明的进一步方案，所述光稳定剂具体为巴斯夫B75。
作为本发明的进一步方案，所述硅烷偶联剂江汉化工AP1231。
作为本发明的进一步方案，所述其它助剂包括：气象白炭黑H2000和/或氢氧化铝Martin OL104。
本发明所述硅烷改性聚合物防水涂料以硅烷改性聚合物树脂为主，添加纳米钙、交联剂、稳定剂等助剂，通过与空气中的水分反应，形成硅-氧-硅立体交联结构的整体涂膜的涂料。
本发明还提供了上述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料的制备方法，包括以下步骤：
密闭反应釜中，加入硅烷改性聚合物树脂开启搅拌，搅拌机转速300转/min；加入除水剂、光稳定剂搅拌5min，将搅拌器转速调至600转/min，依次加入气象白炭黑、氢氧化铝分散20分钟，搅拌速度不变，再加入超微细碳酸钙，分散30min。分散均匀后转速维持在600转/min，缓慢加入硅烷偶联剂，搅拌5min关闭搅拌，在-0.09～-0.1MPa真空压力状态下脱泡10min，制得零溶剂硅烷封端聚合物防水涂料。
本发明所述制备方法生产工艺独特、采用冷法生产工艺，生产过程无需加热脱水；生产过程中黏度较低溶液控制，由于除水剂的加入，无需额外加热脱水冷工艺就可生产。无需担心工艺复杂影响产品稳定性和生产效率。
通过本发明所述方法所制备而得的防水涂料技术性能优异、产品固化快、无需加入有机锡催化剂、零溶剂、低VOC，贮存期长。
将本发明所制得的零溶剂硅烷改性聚合物防水涂料与市面上常用的单组份聚氨酯防水涂料、聚合物水泥(JS)防水涂料进行力学性能比较，其中拉伸性能按照GB/T16777-2008 《建筑防水涂料测试方法》中第9章进行测试；固体含量按照GB/T16777-2008《建筑防水涂料测试方法》中第5章进行测试；吸水率按照GB/T19250-2013《聚氨酯防水涂料》中第6.15进行测试；耐候性按照GB/T16777-2008《建筑防水涂料测试方法》中第9.2.6 进行测试；粘接强度性能按照GB/T16777-2008《建筑防水涂料测试方法》第7.1中A法进行测试。
结果表明：零溶剂硅烷改性聚合物防水涂料在无溶剂存在的情况下，黏度依然保持较低水平，能够给施工带来较大便利。在无有机金属催化剂的情况下，依然可以快速固化。其物理性能均优于聚合物水泥(JS)防水涂料；拉伸强度与单组份聚氨酯防水涂料接近，抗撕裂强度稍弱，实际应用时，若需要更高的撕裂强度，可添加聚酯型无纺布进行增强。但其在粘接强度方面表现优异，特别是潮湿基材上面的应用，尤为突出。另外由于聚合物树脂主链不含苯环并引入有机硅成分，除吸水率表现优异外，同时在耐老化助剂的辅助下更是极大提高了硅烷改性聚合物防水涂料的耐候性。
综上，本发明所制得的零溶剂硅烷改性聚合物防水涂料是以硅烷改性聚合物树脂为基础，添加各种填料及助剂配制而成。该防水涂料无溶剂、不添加有机金属催化剂，涂膜力学性能与常规聚氨酯防水涂料接近，又具有良好的耐候性、环保性及施工性，对基才适应能力强。该涂料具有较好的应用前景。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明制得的防水涂料粘接强度高，适用于潮湿基面和各种复杂基材的粘接；具有优异的耐水、耐腐蚀性能。
本发明制得的防水涂料无需底涂，可用涂辊、刷子或无气喷枪进行施工，而且仅需一道涂覆即可；环保无异氰酸酯气温，施工后表面干燥速度快；单组份，开盖即用，易于施工，操作上简便；绿色环保无污染。
本发明所述制备方法生产工艺独特、采用冷法生产工艺，生产过程无需加热脱水；生产过程中黏度较低溶液控制，由于除水剂的加入，无需额外加热脱水冷工艺就可生产。无需担心工艺复杂影响产品稳定性和生产效率。通过本发明所述方法所制备而得的防水涂料技术性能优异、产品固化快、无需加入有机锡催化剂、零溶剂、低VOC，贮存期长。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明。以下实施例仅仅是本发明的部分实施方式，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明护的范围。
实施例1
密闭反应釜中，加入硅烷改性聚合物树脂开启搅拌，搅拌机转速300转/min；加入除水剂、光稳定剂搅拌5min，将搅拌器转速调至600转/min，依次加入气象白炭黑、氢氧化铝分散20分钟，搅拌速度不变，再加入超微细碳酸钙，分散30min。分散均匀后转速维持在600转/min，缓慢加入硅烷偶联剂，搅拌5min关闭搅拌，在-0.09～-0.1MPa真空压力状态下脱泡10min，制得零溶剂硅烷封端聚合物防水涂料。
上述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料的制备方法中所述各组分的用量分别为：硅烷改性聚合物树脂35份，碳酸钙49份，除水剂1份，光稳定剂1份，硅烷偶联剂1.5份，其它助剂12.5份。
实施例2
密闭反应釜中，加入硅烷改性聚合物树脂开启搅拌，搅拌机转速300转/min；加入除水剂、光稳定剂搅拌5min，将搅拌器转速调至600转/min，依次加入气象白炭黑、氢氧化铝分散20分钟，搅拌速度不变，再加入超微细碳酸钙，分散30min。分散均匀后转速维持在600转/min，缓慢加入硅烷偶联剂，搅拌5min关闭搅拌，在-0.09～-0.1MPa真空压力状态下脱泡10min，制得零溶剂硅烷封端聚合物防水涂料。
上述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料的制备方法中所述各组分的用量分别为：硅烷改性聚合物树脂35份，纳米钙30份，除水剂3份，光稳定剂1份，硅烷偶联剂5份，其它助剂1份。
实施例3
密闭反应釜中，加入硅烷改性聚合物树脂开启搅拌，搅拌机转速300转/min；加入除水剂、光稳定剂搅拌5min，将搅拌器转速调至600转/min，依次加入气象白炭黑、氢氧化铝分散20分钟，搅拌速度不变，再加入超微细碳酸钙，分散30min。分散均匀后转速维持在600转/min，缓慢加入硅烷偶联剂，搅拌5min关闭搅拌，在-0.09～-0.1MPa真空压力状态下脱泡10min，制得零溶剂硅烷封端聚合物防水涂料。
上述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料的制备方法中所述各组分的用量分别为：硅烷改性聚合物树脂20份，纳米钙40份，除水剂1份，光稳定剂3份，硅烷偶联剂1份，其它助剂5份。
实验例1力学性能测试
零溶剂硅烷改性聚合物防水涂料拉伸性能按照GB/T16777-2008《建筑防水涂料测试方法》中，第9章进行测试：拉伸速度为500mm/min，涂膜养护、检测环境均在温度23±2℃，相对湿度(50±10)％下进行。
固体含量按照GB/T16777-2008《建筑防水涂料测试方法》中，第5章进行测试。
吸水率按照GB/T19250-2013《聚氨酯防水涂料》中，第6.15进行测试。
耐候性按照GB/T16777-2008《建筑防水涂料测试方法》中，第9.2.6进行测试。
粘接强度性能按照GB/T16777-2008《建筑防水涂料测试方法》第7.1中A法进行测试。
力学性能对比
我们选择了市面上常用的单组份聚氨酯防水涂料、聚合物水泥(JS)防水涂料与本发明实施例1所制得的硅烷改性聚合物防水涂料进行性能比较，结果如表1所示：
表1不同防水涂料性能对比
Figure BDA0002800569710000071
由表1可以看出，零溶剂硅烷改性聚合物防水涂料在无溶剂存在的情况下，黏度依然保持较低水平，能够给施工带来较大便利。由表1还可看出，在无有机金属催化剂的情况下，依然可以快速固化。其物理性能均优于聚合物水泥(JS)防水涂料；拉伸强度与单组份聚氨酯防水涂料接近，抗撕裂强度稍弱，实际应用时，若需要更高的撕裂强度，可添加聚酯型无纺布进行增强。但其在粘接强度方面表现优异，特别是潮湿基材上面的应用，尤为突出。另外由于聚合物树脂主链不含苯环并引入有机硅成分，除吸水率表现优异外，同时在耐老化助剂的辅助下更是极大提高了硅烷改性聚合物防水涂料的耐候性。
综上，本发明所制得的零溶剂硅烷改性聚合物防水涂料是以硅烷改性聚合物树脂为基础，添加各种填料及助剂配制而成。该防水涂料无溶剂、不添加有机金属催化剂，涂膜力学性能与常规聚氨酯防水涂料接近，又具有良好的耐候性、环保性及施工性，对基才适应能力强。该涂料具有较好的应用前景。

Claims (10)

1.一种零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，其特征在于，包括以下重量份组分：硅烷改性聚合物树脂15～40份，纳米钙30～40份，除水剂1～3份，光稳定剂1～3份，硅烷偶联剂1～5份，其它助剂1～5份。
2.根据权利要求1所述一种零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，其特征在于，包括以下重量份组分：硅烷改性聚合物树脂35份，碳酸钙49份，除水剂1份，光稳定剂1份，硅烷偶联剂1.5份，其它助剂12.5份。
3.根据权利要求1所述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，其特征在于，所述硅烷改性聚合物树脂的结构式为：
Figure FDA0002800569700000011
4.根据权利要求1所述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，其特征在于，所述碳酸钙的粒径为2um。
5.根据权利要求1所述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，其特征在于，所述除水剂具体为江汉化工V171/瓦克XL10。
6.根据权利要求1所述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，其特征在于，所述光稳定剂具体为巴斯夫B75。
7.根据权利要求1所述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂江汉化工AP1231。
8.根据权利要求1所述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料，其特征在于，所述其它助剂包括：气象白炭黑H2000和/或氢氧化铝Martin OL104。
9.一种如权利要求1-8任一所述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
密闭反应釜中，加入硅烷改性聚合物树脂开启搅拌，搅拌机转速300转/min；加入除水剂、光稳定剂搅拌5min，将搅拌器转速调至600转/min，依次加入气象白炭黑、氢氧化铝分散20分钟，搅拌速度不变，再加入超微细碳酸钙，分散30min；分散均匀后转速维持在600转/min，缓慢加入硅烷偶联剂，搅拌5min关闭搅拌，在真空压力状态下脱泡，制得零溶剂硅烷封端聚合物防水涂料。
10.根据权利要求9所述零溶剂高环保性能的硅烷改性聚合物防水涂料的制备方法，其特征在于，所述真空脱泡具体为：在-0.09～-0.1MPa真空压力状态下脱泡10min。
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