CN114316777A

CN114316777A - 一种喷涂型聚氨酯防水涂料及其制备方法和施工方法

Info

Publication number: CN114316777A
Application number: CN202210106594.9A
Authority: CN
Inventors: 丁玉乔; 张小强; 谢陶玲; 甄文战; 倪安斌; 王呼佳; 宋同伟; 宋南涛; 王颖; 王宝峰; 周明亮; 夏亮亮; 李雷; 刘勇
Original assignee: Sichuan Weidun Ingenuity Construction Co ltd; Sichuan Metro Technology Co ltd
Current assignee: Sichuan Weidun Ingenuity Construction Co ltd; Sichuan Metro Technology Co ltd
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2022-04-12

Abstract

本发明公开了一种喷涂型聚氨酯防水涂料及其制备方法和施工方法，解决了现有技术中的聚氨酯防水涂料不能同时具备超高强和超高韧性的技术问题。所述聚氨酯防水涂料的制备包括下述重量份的原料：聚醚多元醇136‑170份；聚酯多元醇0‑20份；异氰酸酯34‑65份；溶剂15‑25份；颜料8.8‑11份；填料10‑12份；扩链剂1.5‑3份；消泡剂0.8‑1份；触变剂1.4‑1.8份；分散剂0.4‑0.6份；催化剂0.15‑0.35份。本发明具有超高的拉伸强度、超高韧性、高固体含量的特性，适用于铁路、公路、桥梁、隧道、水坝等重要工程的防水，施工效率高。

Description

一种喷涂型聚氨酯防水涂料及其制备方法和施工方法

技术领域

本发明涉及防水涂料技术领域，具体涉及一种喷涂型聚氨酯防水涂料及其制备方法和施工方法。

背景技术

随着科学技术的发展，防水涂料的研发能力得到了显著的提升，目前重点研究和应用的方向正朝着功能性强、环保性好的防水材料发展。聚氨酯防水涂料具有韧性且强度高、粘接性好、抗撕裂性优异，在基层上干燥固化后能形成密闭、连续、无接缝的整体，提高基体结构的防水、抗渗能力，对基层裂缝、变形适应性强，同时也能减缓基材的老化及锈蚀，进而提高其耐久性。

然而，对于一些特殊领域的防水来说，普通聚氨酯防水涂料的性能指标仍难以满足其应用需求。比如，铁路桥梁混凝土桥面的防水，车辆通行时产生的大幅度振动对材料的耐老化、耐化学腐蚀、抗疲劳等性能有着较高的要求。若材料性能较低，在使用的过程中，很容易导致桥梁面层渗水，混凝土胀裂等严重的破坏问题发生。因此，需要采用更高的性能指标来规定铁路桥梁混凝土桥面及其他特殊领域用防水材料，同时也需要对强度、断裂伸长率、耐老化和耐腐蚀性能提出更高的要求。

聚氨酯防水涂料的拉伸性能决定其能否避免与其他基材间产生剪切应力而造成剥离、脱落等破坏。高强高韧性聚氨酯涂料膜超高的拉伸性能，可以使涂膜表现出优异的耐磨性能，对因应力产生的裂缝和变形具有更强的抵抗能力。另一方面，普通单组分聚氨酯防水涂料在遇到立墙施工时常常会因粘度较低而出现流淌现象，导致立面涂层上薄下厚，弱化其防护效果，另外还使施工增加难度且延长周期。因此，对于特殊领域的立面墙防水来说，需要在保证其优异的力学性能的条件下还需要方便施工。喷涂型高性能聚氨酯防水涂料的技术关键和难点在于，一般材料的拉伸强度和断裂伸长率是两个相对立的指标，很难得到既具有超高的拉伸强度又有超高韧性的产品。目前防水市场上也未出现同时具备超高强和超高韧性的聚氨酯涂料产品。

在申请号为CN202110412387.1，专利名称为一种高强高固含单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法的中国专利中，公开的高强高固含单组分聚氨酯拉伸强度均值在6.8MPa；中国建筑防水杂志在2013年发表的“高强度单组分聚氨酯防水涂料的研制”以及在2018年发表的“一种高强度单组分聚氨酯防水涂料的研制”文献中表明，制备出的高强度单组分聚氨酯的拉伸强度最优均在7.2MPa左右。以上都只能满足普通建筑防水要求，并不能满足一些特殊防水需求。

在申请号为CN201910206784.6，专利名称为一种单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法的中国专利中，公开的聚氨酯防水涂料虽然具有较高的拉伸强度(22.5MPa)，但其断裂伸长率只有450％，也不能完全适应建筑物的变形及一些特殊领域的应用。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术中的聚氨酯防水涂料不能同时具备超高强和超高韧性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种喷涂型聚氨酯防水涂料及其制备方法和施工方法，以解决现有技术中的聚氨酯防水涂料不能同时具备超高强和超高韧性的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种喷涂型聚氨酯防水涂料，其制备包括下述重量份的原料：聚醚多元醇136-170份；聚酯多元醇0-20份；异氰酸酯34-65份；溶剂15-25份；颜料8.8-11份；填料10-12份；扩链剂1.5-3份；消泡剂0.8-1份；触变剂1.4-1.8份；分散剂0.4-0.6份；催化剂0.15-0.35份；其中，

所述聚酯多元醇为芳香族聚酯多元醇和/或己二酸系饱和脂肪族聚酯多元醇，且聚酯多元醇的分子量为2000-5000；

所述扩链剂包括2,3-二羟基丙磺酸胺，所述扩链剂还包括乙二醇、乙醇胺和3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷中的任意一种或任意几种；其中，所述2,3-二羟基丙磺酸胺的加入量至少为扩链剂加入总重量的1/6。

进一步的，各原料的重量份分别为：聚醚多元醇141-157份；聚酯多元醇10-15份；异氰酸酯45-60份；溶剂15-20份；颜料9-10.8份；填料10-12份；扩链剂1.5-2.5份；消泡剂0.9-1份；触变剂1.6-1.8份；分散剂0.4-0.5份；催化剂0.15-0.3份。

进一步的，各原料的重量份分别为：聚醚多元醇157份；聚酯多元醇10份；异氰酸酯60份；溶剂15份；颜料9份；填料12份；扩链剂1.5份；消泡剂1份；触变剂1.8份；分散剂0.5份；催化剂0.15份。

进一步的，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇、乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇和聚四氢呋喃多元醇中的任意一种或任意几种，且聚醚多元醇的分子量为500-8000。

进一步的，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯中的任意一种或任意两种；且所述异氰酸酯中含有的-NCO的摩尔量与聚醚多元醇和聚酯多元醇中含有的-OH的总摩尔量的比例为4-4.5:1。

进一步的，所述溶剂为二甲基甲酰胺、100#溶剂油、150#溶剂油和180#溶剂油中的任意一种；

所述消泡剂为有机硅类消泡剂；

所述触变剂为聚酰胺蜡、有机膨润土和气相二氧化硅中的任意一种或任意几种；

所述分散剂为环保型分散剂；

所述催化剂为有机锡类催化剂和/或叔胺类催化剂；所述有机锡类催化剂为辛酸亚锡和/或二月桂基二丁基锡；所述叔胺类催化剂为双吗啉基二乙基醚和/或三乙烯二胺。

进一步的，所述颜料为炭黑和/或金红石型钛白粉；所述填料为重质碳酸钙、纳米碳酸钙和有机膨润土中的任意一种或任意几种。

本发明提供的喷涂型聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、按配比进行配料；

S2、将聚醚多元醇、聚酯多元醇、触变剂、分散剂和消泡剂投入到反应釜中并搅拌均匀，搅拌时保持反应釜的温度为110-120℃；继续加入颜料、填料并搅拌均匀，然后在真空度低于-0.09MPa真空脱水1-2h，得到预混料；

S3、待脱水完毕，关闭真空泵，降温至65-70℃，向反应釜中加入异氰酸酯和部分溶剂，保持反应釜温度为65-70℃搅拌反应2-3h；

S4、然后向反应釜中加入催化剂，保持反应釜温度为65-70℃搅拌反应1-2h；

S5、反应完成后加入扩链剂和剩余的溶剂，保持反应釜温度为65-70℃搅拌反应0.5-1h；

S6、打开真空泵，在真空度低于-0.09MPa真空脱泡0.4-0.8h，然后关闭真空泵，反应结束，得到喷涂型高性能聚氨酯防水涂料。

进一步的，所述步骤S3中，加入的溶剂为溶剂总重量的40％-60％。

本发明提供的喷涂型聚氨酯防水涂料的施工方法，包括下述步骤：

(1)对基层不平整部位、疏松表层进行抛丸处理，使基层表面平整，无起砂、起皮现象；并扫除基面灰尘、冲扫基面，使基面无浮尘或杂物；

(2)在温度15-35℃、相对湿度45％-75％的环境条件下，采用涂料用喷枪进行喷涂作业；喷涂作业时，喷枪垂直于喷涂基层，且喷枪与喷涂基层的距离为48-52cm，以30-60cm/s匀速移动喷枪，纵横交叉喷涂至涂膜厚度为1.0-1.5mm。

基于上述技术方案，本发明实施例至少可以产生如下技术效果：

本发明提供的喷涂型聚氨酯防水涂料，具有超高的拉伸强度、超高韧性、高固体含量的特性，拉伸强度超过15MPa，断裂伸长率超过1000％，撕裂强度超过40N/mm，固含量超过90％，粘接强度3.0MPa以上，且粘接耐久性长，由于同时具有超高的拉伸强度和超高的韧性，适用于铁路、公路、桥梁、隧道、水坝等重要工程的防水，比如铁路桥梁混凝土桥面、城市轨道交通、重要基础设施建设等特殊领域的防水工程；既能使涂膜兼得超高的拉伸强度和优异的韧性，同时也能使施工效率大大提高；具体来说：

(1)本发明提供的喷涂型聚氨酯防水涂料，是利用极性较强、分子结构规整性高的聚酯多元醇和键内聚能低、易旋转的聚醚多元醇两者的复配多元醇来制备聚氨酯预聚体；聚酯多元醇为聚氨酯提供强度、热氧化稳定性等，聚醚多元醇提供低温柔顺性、耐水解性等；通过调节聚酯多元醇与聚醚多元醇的用量和配比，可以使涂膜既具有超高的强度又有超高的韧性；

(2)本发明提供的喷涂型聚氨酯防水涂料，引入了扩链剂，而引入扩链剂的聚氨酯防水涂料易发生水解反应，产生大分子磺酸根离子，其与混凝土水化产生的Ca²⁺反应生成组合钙盐，将高分子链与混凝土无机结构进行有机结合，在微观上形成一个整体，实现混凝土结构与聚氨酯化学反应粘接，避免基面返潮等现象造成的脱粘，对在现实工程应用中确保工程质量起到了至关重要的作用；

(3)本发明提供的喷涂型聚氨酯防水涂料，可喷涂施工，且具有立面抗流挂性能，能使施工效率大大提高。

具体实施方式

一、制备实施例

1、原料：

1.1实施例1-6中的聚醚多元醇的分子量分别为：

实施例1：聚氧化丙烯二元醇500、聚氧化丙烯三元醇1200、聚四氢呋喃二元醇2500；

实施例2：聚氧化丙烯二元醇3000、乙烯基聚合物接枝聚醚三元醇4000、聚四氢呋喃二元醇5000；

实施例3：聚氧化丙烯二元醇6000、聚氧化丙烯三元醇8000、聚四氢呋喃二元醇3500；

实施例4：聚氧化丙烯二元醇7000、聚氧化丙烯三元醇5000、聚四氢呋喃二元醇2500；

实施例5：聚氧化丙烯二元醇1500、聚氧化丙烯三元醇2500、聚四氢呋喃二元醇2000；

实施例6：聚氧化丙烯二元醇2000、聚氧化丙烯三元醇6000、聚四氢呋喃二元醇1200。

1.2实施例1-2以及实施例4-5中的聚酯多元醇的分子量分别为：

实施例1：芳香族聚酯二元醇2000；

实施例2：饱和脂肪族聚酯多元醇3000；

实施例4：芳香族聚酯二元醇4000；

实施例5：芳香族聚酯二元醇5000；

1.3实施例1-6采用的分散剂和消泡剂为：

消泡剂：有机硅类消泡剂Efka-2020；

分散剂：环保型分散剂S-527。

1.4实施例1-6中的原料配比如下表1所示：

表1实施例原料配比(按重量份)

2、制备方法：

实施例1：

包括下述步骤：

S1、按配比进行配料；

S2、将聚醚多元醇、聚酯多元醇、触变剂、分散剂和消泡剂投入到反应釜中并搅拌均匀，搅拌时保持反应釜的温度为115℃；继续加入颜料、填料并搅拌均匀，然后在真空度-0.1MPa真空脱水1.5h，得到预混料；

S3、待脱水完毕，关闭真空泵，降温至68℃，向反应釜中加入异氰酸酯和部分溶剂，保持反应釜温度为68℃搅拌反应1.5h；

S4、然后向反应釜中加入催化剂，保持反应釜温度为68℃搅拌反应1.5h；

S5、反应完成后加入扩链剂和剩余的溶剂，保持反应釜温度为68℃搅拌反应0.8h；

S6、打开真空泵，在真空度-0.1MPa真空脱泡0.6h，然后关闭真空泵，反应结束，得到喷涂型高性能聚氨酯防水涂料。

实施例2：

包括下述步骤：

S1、按配比进行配料；

S2、将聚醚多元醇、聚酯多元醇、触变剂、分散剂和消泡剂投入到反应釜中并搅拌均匀，搅拌时保持反应釜的温度为120℃；继续加入颜料、填料并搅拌均匀，然后在真空度-0.15MPa真空脱水1h，得到预混料；

S3、待脱水完毕，关闭真空泵，降温至70℃，向反应釜中加入异氰酸酯和部分溶剂，保持反应釜温度为70℃搅拌反应2h；

S4、然后向反应釜中加入催化剂，保持反应釜温度为70℃搅拌反应1h；

S5、反应完成后加入扩链剂和剩余的溶剂，保持反应釜温度为70℃搅拌反应0.5h；

S6、打开真空泵，在真空度-0.15MPa真空脱泡0.4h，然后关闭真空泵，反应结束，得到喷涂型高性能聚氨酯防水涂料。

实施例3：

包括下述步骤：

S1、按配比进行配料；

S2、将聚醚多元醇、聚酯多元醇、触变剂、分散剂和消泡剂投入到反应釜中并搅拌均匀，搅拌时保持反应釜的温度为110℃；继续加入颜料、填料并搅拌均匀，然后在真空度-0.1MPa真空脱水2h，得到预混料；

S3、待脱水完毕，关闭真空泵，降温至65℃，向反应釜中加入异氰酸酯和部分溶剂，保持反应釜温度为65℃搅拌反应3h；

S4、然后向反应釜中加入催化剂，保持反应釜温度为65℃搅拌反应2h；

S5、反应完成后加入扩链剂和剩余的溶剂，保持反应釜温度为65℃搅拌反应1h；

S6、打开真空泵，在真空度-0.1MPa真空脱泡0.8h，然后关闭真空泵，反应结束，得到喷涂型高性能聚氨酯防水涂料。

3、施工方法：

包括下述步骤：

二、实验例

采用GB19250-2013《聚氨酯防水涂料》公开的方法测试本实施例1-6中所得喷涂型聚氨酯防水涂料的性能，结果如表2所示：

表2实施例1-6所得喷涂型高性能聚氨酯防水涂料的性能

由表2可知，本发明实施例1-6中所得的喷涂型聚氨酯防水涂料的拉伸强度均超过15MPa，断裂伸长率超过1000％，撕裂强度超过40N/mm，力学性能优异，且具有良好的耐热老化性、耐酸碱性，膜片在经过168h的热、碱、酸处理后均能保持较高的强度和超高的断裂伸长率。同时固体含量均超过90％，表干时间和实干时间较短，抗流挂效果优异，可实现喷涂施工。是一种适合对性能要求高的重要防水、防潮工程的高性能产品。

Claims

1.一种喷涂型聚氨酯防水涂料，其特征在于，其制备包括下述重量份的原料：聚醚多元醇136-170份；聚酯多元醇 0-20份；异氰酸酯34-65份；溶剂15-25份；颜料8.8-11份；填料10-12份；扩链剂1.5-3份；消泡剂0.8-1份；触变剂1.4-1.8份；分散剂0.4-0.6份；催化剂0.15-0.35份；其中，

2.根据权利要求1所述的喷涂型聚氨酯防水涂料，其特征在于，各原料的重量份分别为：聚醚多元醇141-157份；聚酯多元醇10-15份；异氰酸酯45-60份；溶剂15-20份；颜料9-10.8份；填料10-12份；扩链剂1.5-2.5份；消泡剂0.9-1份；触变剂1.6-1.8份；分散剂0.4-0.5份；催化剂0.15-0.3份。

3.根据权利要求1所述的喷涂型聚氨酯防水涂料，其特征在于，各原料的重量份分别为：聚醚多元醇157份；聚酯多元醇10份；异氰酸酯60份；溶剂15份；颜料9份；填料12份；扩链剂1.5份；消泡剂1份；触变剂1.8份；分散剂0.5份；催化剂0.15份。

4.根据权利要求1所述的喷涂型聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述聚醚多元醇为聚氧化丙烯多元醇、乙烯基聚合物接枝聚醚多元醇和聚四氢呋喃多元醇中的任意一种或任意几种，且聚醚多元醇的分子量为500-8000。

5.根据权利要求1所述的喷涂型聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和异氟尔酮二异氰酸酯中的任意一种或任意两种；且所述异氰酸酯中含有的-NCO的摩尔量与聚醚多元醇和聚酯多元醇中含有的-OH的总摩尔量的比例为4-4.5:1。

6.根据权利要求1所述的喷涂型聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述溶剂为二甲基甲酰胺、100#溶剂油、150#溶剂油和180#溶剂油中的任意一种；

所述消泡剂为有机硅类消泡剂；

所述分散剂为环保型分散剂；

7.根据权利要求1所述的喷涂型聚氨酯防水涂料，其特征在于，所述颜料为炭黑和/或金红石型钛白粉；所述填料为重质碳酸钙、纳米碳酸钙和有机膨润土中的任意一种或任意几种。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的喷涂型聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、按配比进行配料；

9.根据权利要求8所述的喷涂型聚氨酯防水涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，加入的溶剂为溶剂总重量的40%-60%。

10.根据权利要求1-7中任意一项所述的喷涂型聚氨酯防水涂料的施工方法，其特征在于，包括下述步骤：

（1）对基层不平整部位、疏松表层进行抛丸处理，使基层表面平整，无起砂、起皮现象；并扫除基面灰尘、冲扫基面，使基面无浮尘或杂物；

（2）在温度15-35℃、相对湿度45%-75%的环境条件下，采用涂料用喷枪进行喷涂作业；喷涂作业时，喷枪垂直于喷涂基层，且喷枪与喷涂基层的距离为48-52cm，以30-60cm/s匀速移动喷枪，纵横交叉喷涂至涂膜厚度为1.0-1.5mm。