CN112940598A - 一种超疏水水性聚氨酯防水涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，由以下原料组成：水、PH调节剂、羟乙基纤维素、聚氨酯乳液、防腐剂、润湿分散剂、消泡剂、钛白粉、改性硫酸钡、抗冻剂、增稠剂，本发明通过对各种聚氨酯乳液及助剂进行筛选、用量配比研究，开发出超吸水水性聚氨酯防水涂料，该产品不仅具有高硬度、高韧性、水性环保的水性聚氨酯防水涂料特性，同时具备油性产品的低吸水、高耐久的疏水特性。

Description

一种超疏水水性聚氨酯防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，尤其是一种超疏水水性聚氨酯防水涂料及其制备方法。
背景技术
由于人民环保意识的增强，传统溶剂型聚氨酯涂料中的有机挥发物(VOC)的排放量受到越来越严格的限制；涂料行业油改水趋势化，但由于乳液亲水乳化共性，导致现有水性涂料产品在实际应用过程中出现高吸水，低耐久性的弊端出现，因此需要一款疏水性涂料的开发，以应对市场的需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种超疏水水性聚氨酯防水涂料及其制备方法。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，由以下按重量份的原料组成：
Figure BDA0002966987530000011
Figure BDA0002966987530000021
进一步地，所述PH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
进一步地，所述羟乙基纤维素为非离子型的水可溶性纤维素醚。
进一步地，所述聚氨酯乳液为脂肪族聚碳酸脂类氨酯乳液。
进一步地，所述防腐剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮任意比例混合物；所述润湿分散剂为聚丙烯酸铵盐或聚丙烯酸钠盐类润湿分散剂；所述消泡剂为矿物油类或有机硅类消泡剂。
进一步地，所述钛白粉为锐钛型钛白粉或金红石型钛白粉；所述改性硫酸钡为改性改性硫酸钡。
进一步地，所述抗冻剂为甘油乙氧基化物类抗冻剂；所述增稠剂为缔合型聚氨酯类增稠剂。
一种超疏水水性聚氨酯防水涂料的制备方法，包括如下的步骤：
步骤S1、将4-12份水加入分散缸中，依次加入0.03-0.05份PH调节剂、0.01-0.12份羟乙基纤维素，分散缸转速控制在400-450r/min，持续分散7-10min；
步骤S2、缓慢加入43-50份聚氨酯乳液、0.15-0.3份防腐剂、0.6-1.2份润湿分散剂、0.8-1.2份消泡剂，调整分散缸转速到350-450r/min，持续分散4-8min；
步骤S3、加入4-5份钛白粉，调整分散缸转速到500-650r/min，持续分散15-20min；
步骤S4、保持分散缸500-650r/min转速，缓慢加36.14-38.59份改性硫酸钡，持续分散10-25min；
步骤S5、降低分散缸转速至450-500r/min下，加入0.35-0.5份抗冻剂、0.35-0.6份增稠剂，分散缸持续分散10-20min至体系呈均匀、无颗粒的白色混合物即可。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：通过对各种聚氨酯乳液及助剂进行筛选、用量配比研究，开发出超吸水水性聚氨酯防水涂料，该产品不仅具有高硬度、高韧性、水性环保的水性聚氨酯防水涂料特性，同时具备油性产品的低吸水、高耐久的疏水特性。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，由以下按重量份的原料组成：
Figure BDA0002966987530000031
本实施例中，水为去离子水，作为分散颜填料的分散体，同时做为增稠剂增稠时的载体。
进一步地，所述PH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其主要对整体体系酸碱度起到维持和调节作用。
进一步地，所述羟乙基纤维素为非离子型的水可溶性纤维素醚，主要为其提供初期的粘度，同时对涂料后期提供存储稳定性。
进一步地，所述聚氨酯乳液为脂肪族聚碳酸脂类氨酯乳液，是本涂料主要的成膜物质，提供硬度、韧性，同时特有的疏水结构为成膜后体系提供持久的耐水力；PH：6.8、粘度：200-450mPa*s、固含：43.5％、拉伸强度：46MPa、断裂延伸率：550％、100％模量：4.6MPa。
进一步地，所述防腐剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮任意比例混合物，主要对涂料起到防腐杀菌作用，保证涂料的长期存储稳定性；所述润湿分散剂为聚丙烯酸铵盐或聚丙烯酸钠盐类润湿分散剂，主要对涂料体系进行快速润湿作用，同时有利于颜填料均匀分散至体系；所述消泡剂为矿物油类或有机硅类消泡剂，在抑制打样过程中气泡的产生，同时改变体系的表面张力，消除以产生的气泡，提升产品体系的致密程度。
进一步地，所述钛白粉为锐钛型钛白粉或金红石型钛白粉，其主要做为颜填料对涂料进行填充，同时提高涂料的光泽度；所述改性硫酸钡为1250目改性改性硫酸钡，主要作为颜填料进行使用，起填充和降低成本的作用。
进一步地，所述抗冻剂为甘油乙氧基化物类抗冻剂，保证涂料在低温下的储存性；所述增稠剂为缔合型聚氨酯类增稠剂，其为涂料提供一定的流平性的同时改变产品的粘度，使其具有良好的施工性。
一种超疏水水性聚氨酯防水涂料的制备方法，包括如下的步骤：
步骤S1、将4-12份水加入分散缸中，依次加入0.03-0.05份PH调节剂、0.01-0.12份羟乙基纤维素，分散缸转速控制在400-450r/min，持续分散7-10min；
步骤S2、缓慢加入43-50份聚氨酯乳液、0.15-0.3份防腐剂、0.6-1.2份润湿分散剂、0.8-1.2份消泡剂，调整分散缸转速到350-450r/min，持续分散4-8min；
步骤S3、加入4-5份钛白粉，调整分散缸转速到500-650r/min，持续分散15-20min；
步骤S4、保持分散缸500-650r/min转速，缓慢加36.14-38.59份改性硫酸钡，持续分散10-25min；
步骤S5、降低分散缸转速至450-500r/min下，加入0.35-0.5份抗冻剂、0.35-0.6份增稠剂，分散缸持续分散10-20min至体系呈均匀、无颗粒的白色混合物即可。
下面各实施例的原料品牌和型号如下：
PH调节剂：采用德谦AMP-95,市面有售；
羟乙基纤维素：采用亚跨龙250HBR，市面有售；
聚氨酯乳液：采用三棵树涂料有限公司自主研发SKS-402脂肪族聚聚碳酸酯类聚氨酯乳液；
防腐剂：广东迪美生物技术有限公司KSG 103ST产品，市面有售；
润湿分散剂：罗门哈斯731A与CA-2500 1:1混合，两种消泡剂市面均有售；
消泡剂：巴斯夫FoamStar ST 2410与科宁334 1:1混合使用，两种消泡剂市面均有售；
钛白粉：采用四川龙蟒集团金红石型R-996钛白粉，市面有售；
改性硫酸钡：采用上海双润化工有限公司CB-1250A超细改性硫酸钡，市面有售；
抗冻剂：采用罗地亚公司FT100高沸抗冻剂，市面有售；
增稠剂：采用罗门哈斯RM2020聚氨酯类增稠剂，市面有售。
实施例1
一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，其具体原材料及重量配比如下：
Figure BDA0002966987530000061
制作工艺：
(1)将12份水加入分散缸中，依次加入0.03份PH调节剂、0.12份羟乙基纤维素，转速控制在400-450r/min持续分散7-10min；
(2)缓慢加入43份聚氨酯乳液、0.3份防腐剂、0.6份润湿分散剂、0.8份消泡剂，调整转速到350-450r/min，持续分散4-8min；
(3)加入5份钛白粉，调整转速到500-650r/min，持续分散15-20min；
(4)保持500-650r/min转速，缓慢加37.05份改性硫酸钡，持续分散10-25min；
(5)降低转速至450-500r/min下，加入0.5份抗冻剂、0.6份增稠剂，持续分散10-20min至体系呈均匀、无颗粒的白色混合物即可。
实施例2
一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，其具体原材料及重量配比如下：
Figure BDA0002966987530000071
制作工艺：
(1)将10.5份水加入分散缸中，依次加入0.03份PH调节剂、0.09份羟乙基纤维素，转速控制在400-450r/min持续分散7-10min；
(2)缓慢加入45份聚氨酯乳液、0.25份防腐剂、0.9份润湿分散剂、0.9份消泡剂，调整转速到350-450r/min，持续分散4-8min；
(3)加入5份钛白粉，调整转速到500-650r/min，持续分散15-20min；
(4)保持500-650r/min转速，缓慢加36.38份改性硫酸钡，持续分散10-25min；
(5)降低转速至450-500r/min下，加入0.45份抗冻剂、0.5份增稠剂，持续分散10-20min至体系呈均匀、无颗粒的白色混合物即可。
实施例3
一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，其具体原材料及重量配比如下：
Figure BDA0002966987530000081
制作工艺：
(1)将7.8份水加入分散缸中，依次加入0.04份PH调节剂、0.07份羟乙基纤维素，转速控制在400-450r/min持续分散7-10min；
(2)缓慢加入48份聚氨酯乳液、0.2份防腐剂、1份润湿分散剂、1份消泡剂，调整转速到350-450r/min，持续分散4-8min；
(3)加入5份钛白粉，调整转速到500-650r/min，持续分散15-20min；
(4)保持500-650r/min转速，缓慢加36.14份改性硫酸钡，持续分散10-25min；
(5)降低转速至450-500r/min下，加入0.4份抗冻剂、0.35份增稠剂，持续分散10-20min至体系呈均匀、无颗粒的白色混合物即可。
实施例4
一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，其具体原材料及重量配比如下：
Figure BDA0002966987530000082
Figure BDA0002966987530000091
制作工艺：
(1)将4份水加入分散缸中，依次加入0.05份PH调节剂、0.01份羟乙基纤维素，转速控制在400-450r/min持续分散7-10min；
(2)缓慢加入50份聚氨酯乳液、0.15份防腐剂、1.2份润湿分散剂、1.2份消泡剂，调整转速到350-450r/min，持续分散4-8min；
(3)加入4份钛白粉，调整转速到500-650r/min，持续分散15-20min；
(4)保持500-650r/min转速，缓慢加38.59份改性硫酸钡，持续分散10-25min；
(5)降低转速至450-500r/min下，加入0.35份抗冻剂、0.45份增稠剂，持续分散10-20min至体系呈均匀、无颗粒的白色混合物即可。
本涂料产品属于水性防水涂料领域，漆膜按照GB/T 23445-2009聚合物水泥防水涂料标准进行制做漆膜，超疏水水性聚氨酯防水涂料吸水率对标油性聚氨酯产品标准，因此吸水率测试按照GB/T 19250-2013聚氨酯防水涂料标准进行裁样测试，样块规格为50mm*50mm*1.5mm,浸水时间为168h，测试结果见下表1，
表1、吸水率测试数据
序号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
168h吸水率/％ 5.4 4.3 3.8 4.3
从表1可看出，本发明一种超疏水水性聚氨酯防水涂料的各个方案按照GB/T19250-2013聚氨酯防水涂料进行吸水率测试，均高超出该油性产品吸水率标准，其中实施例3最佳。
本发明超疏水水性聚氨酯防水涂料所含有的脂肪族聚碳酸酯聚氨酯乳液中特有结构在成膜后，其独特的疏水结构在后续浸水后续逐渐形成更加致密的网状结构，同时将内部所吸结构水排出，从而提高产品的耐水性、耐久性，下表2为吸水率长时间跟踪数据。
表2、吸水率跟踪测试数据
序号 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
7d吸水率/％ 5.4 4.3 3.8 4.3
15d吸水率/％ 5.3 4.1 3.5 4.0
30d吸水率/％ 4.8 3.9 3.4 3.8
90d吸水率/％ 4.5 3.5 3.23 .3.5
180d吸水率/％ 4.6 3.45 3.25 3.5
根据表2可看出，本发明一种超疏水水性聚氨酯防水涂料在长时间耐水能力方面优异，在90d左右达到最低吸水率，产品内部结构达到最佳状态，同时在180d内吸水率与90d吸水率变动幅度较小，其中实施例3样品吸水率、耐久性最佳。
综上所述,本发明一种超疏水水性聚氨酯防水涂料的实施例1至实施例4，其产品吸水率均优于一般水性涂料产品，按照油性产品GB/T19250-2013聚氨酯防水涂料进行测试，实施例1至实施例4均优于一般水性涂料的吸水率；同时对上述方案1至方案4成品进行长时间浸水，其长期耐水能力较优，其中实施例3最佳。
本发明一种超疏水水性聚氨酯防水涂料继承了油性聚氨酯防水涂料的高强度、高韧性；本身属于水性涂料产品，具有水性涂料的施工，环保优点；同时其特有疏水结构使产品达到油性产品的吸水率、耐久性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，其特征在于，由以下按重量份的原料组成：
Figure FDA0002966987520000011
2.如权利要求1所述的一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述PH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
3.如权利要求1所述的一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述羟乙基纤维素为非离子型的水可溶性纤维素醚。
4.如权利要求1所述的一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述聚氨酯乳液为脂肪族聚碳酸脂类氨酯乳液。
5.如权利要求1所述的一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述防腐剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮与2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮任意比例混合物；所述润湿分散剂为聚丙烯酸铵盐或聚丙烯酸钠盐类润湿分散剂；所述消泡剂为矿物油类或有机硅类消泡剂。
6.如权利要求1所述的一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述钛白粉为锐钛型钛白粉或金红石型钛白粉；所述改性硫酸钡为改性改性硫酸钡。
7.如权利要求1所述的一种超疏水水性聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述抗冻剂为甘油乙氧基化物类抗冻剂；所述增稠剂为缔合型聚氨酯类增稠剂。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的超疏水水性聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下的步骤：
步骤S1、将4-12份水加入分散缸中，依次加入0.03-0.05份PH调节剂、0.01-0.12份羟乙基纤维素，分散缸转速控制在400-450r/min，持续分散7-10min；
步骤S2、缓慢加入43-50份聚氨酯乳液、0.15-0.3份防腐剂、0.6-1.2份润湿分散剂、0.8-1.2份消泡剂，调整分散缸转速到350-450r/min，持续分散4-8min；
步骤S3、加入4-5份钛白粉，调整分散缸转速到500-650r/min，持续分散15-20min；
步骤S4、保持分散缸500-650r/min转速，缓慢加36.14-38.59份改性硫酸钡，持续分散10-25min；
步骤S5、降低分散缸转速至450-500r/min下，加入0.35-0.5份抗冻剂、0.35-0.6份增稠剂，分散缸持续分散10-20min至体系呈均匀、无颗粒的白色混合物即可。
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