專利名稱：一種高性能聚氨酯防水涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑用涂料及其制備方法，特別涉及一種高性能聚氨酯防 水涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
防水(包含防漏、防滲)是建筑工程的重要組成部分。隨著社會(huì)的發(fā)展和 人們生活水平的提高，對防水材料不斷提出新的、高的要求。這就促使了防水 材料的不斷改進(jìn)、不斷發(fā)展。主要體現(xiàn)在對防水材料的性能提出更高的要求，
如高強(qiáng)度、高斷裂伸長率、高彈性；對防水材料的功能也提出了更為全面的要 求，如防水性能、密封性能、粘接性能于一體；更重要的是要對防水材料的環(huán) 境安全、人身安全提出了要求，如無毒無味、沒有揮發(fā)性組份向環(huán)境中排放等。 防水材料主要包括防水涂料和防水卷材兩大類。上一世紀(jì)80年代以前防水 涂料主要是瀝青，防水卷材主要是紙?zhí)ビ蜌?。這兩種防水材料都需要熱施工， 存在火災(zāi)隱患，而且污染環(huán)境、損害健康。更突出的問題是這些防水材料不具 有彈性、低溫變脆等缺點(diǎn)，導(dǎo)致防水效果差、使用壽命短。進(jìn)入上世紀(jì)90年代
這些防水材料逐漸被淘汰，并禁止使用。隨之發(fā)展起來了聚氨酯防水涂料和SBS、
高分子胎油氈以及其他類型高分子防水卷材。
由于聚氨酯防水涂料彈性高、整體性好、與基面粘接性好、施工方便(特別 是在復(fù)雜基面上的施工優(yōu)勢更為明顯)等諸多優(yōu)越性能，使其獲得了迅速發(fā)展。 這種涂料由甲、乙兩組份組成，二者都為粘稠液體。甲組份主要是聚醚型聚氨 酯預(yù)聚體，乙組份主要是由固化劑、煤焦油及其它助劑組成。使用時(shí)將甲、乙
兩組份按比例混合均勻，刮涂于基面，在室溫下24小時(shí)固化形成類似橡膠的彈 性材料。該聚氨酯防水涂料在固化前固含量為94%,允許添加6%的揮發(fā)性稀釋
4劑調(diào)節(jié)粘度，固化以后形成的彈性材料的拉伸強(qiáng)度為1.65MPa,斷裂伸長率為 450% (JC500-92 )。
進(jìn)入本世紀(jì)初，人們對環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求，對防水涂料性能也提出 了更高的要求，禁止了焦油型聚氨酯防水涂料的生產(chǎn)和使用，同時(shí)將聚氨酯防 水涂料的拉伸強(qiáng)度提高到2.00MPa (GB/T19250-2003 )。
2005年以來隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目大范圍展開。高速鐵路 等許多重點(diǎn)工程都對聚氨酯防水涂料的性能提出更高的要求，如拉伸強(qiáng)度大于 6.00MPa,《客運(yùn)專線橋梁混凝土橋面防水層暫行技術(shù)條件》固含量大于99%。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高抗拉伸強(qiáng)度、高斷裂伸長率和高彈性的聚氨酯防 水涂料；
本發(fā)明的另 一 目的在于提供上述聚氨酯防水涂料的制備方法。 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)過程如下
一種高性能聚氨酯防水涂料，其由甲組分和乙組分按照1.0: L0 2.5的重量 比組合而成，其中
甲組分包含以下成分
(1) 高結(jié)晶度聚酯齊聚物 50~130份
(2) 多異氰酸酯 18~45份
(3) 鄰苯二甲酸酯 5~15份
(4) 催化劑二月桂酸二丁基錫、三乙烯二胺、三(二甲胺基甲基)苯酚、 N，N-二甲基環(huán)己胺、N-甲基嗎啉或環(huán)烷酸鈷 0.1 0.8份
乙組分包含以下成分
(1) 固化劑 3~15份
(2) 補(bǔ)強(qiáng)劑白炭黑、炭黑、焦油、瀝青、石油樹脂
10~25份(3) 潤滑劑石蠟、氯化石蠟、蓖麻油或分子量5000以下的聚醚
17~35份
(4) 填料輕鈣粉、重鈣粉、立德粉、滑石粉、硅灰石粉、高嶺土、膨潤 土 20 ~ 36份
(5) 顏料 5~18份 甲組分中高結(jié)晶度聚酯齊聚物為己二酸、丁二酸或苯二甲酸，與乙二醇、
丁二醇、己二醇或分子量在400以下的聚二元醇反應(yīng)而成雙官能度線型聚酯， 分子量為450-3000。
甲組分中多異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯(TDI)、己二異氰酸酯(HDI)、 二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、三甲基己二異氰酸酯(TMDI)、苯二亞甲基二異 氰酸酯(XDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、六氫甲苯二異氰酸酯(HTDI)。
甲組分中鄰苯二甲酸酯選自鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯 二甲酸二壬酯、鄰苯二甲酸二癸酯、鄰苯二甲酸二月桂酯。 甲組分中還可加入0.1 0.8份苯甲酰氯。
乙組分中固化劑選自尿素、硫脲、4，4、-二氨基-3，3、-二氯二苯甲烷(MOCA)、 甲苯二胺(TDA)、 4， 4、-二氨基二苯甲烷(DDM)、乙二醇、丙二醇、丁二醇、 己二醇、環(huán)己二醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、甘露醇、蓖麻油。 乙組份中的顏料為鐵紅、鐵黑、鉻黃、鉻綠、鈦白粉中的一種或幾種。 一種高性能聚氨酯防水涂料的制備方法，包括制備甲乙組分的方法，其中， 甲組分的制備方法
將多異氰酸酯、鄰苯二甲酸酯和催化劑混合攪拌，升溫至65-7(TC，加入高 結(jié)晶度聚酯齊聚物，再升溫至72-78'C，保溫2小時(shí)，升溫至85-95'C反應(yīng)1小 時(shí)，升溫至115-125'C反應(yīng)30分鐘，降溫至室溫時(shí)出料、包裝；
乙組分的制備方法
將固化劑、潤滑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑以及各種填料、顏料攪拌升溫至115-125°C,抽真空脫水，繼續(xù)攪拌升溫至155-165"保溫半小時(shí)，然后降溫至115-125°C,加 入固化劑繼續(xù)攪拌，降溫至室溫時(shí)出料、包裝。
該防水涂料是由甲、乙組份按比例混合而成。固化前是可進(jìn)行刮涂的液體， 屬于涂料，固化后高強(qiáng)、高彈的固體，屬于材料。使用時(shí)將甲、乙兩組分按照1: 1 2.5的比例充分混合均勻，刮涂于防水基面上，在室溫下六小時(shí)表固，二十四 小時(shí)完全固化。
合理的使用了補(bǔ)強(qiáng)劑白炭黑、炭黑、焦油、瀝青或石油樹脂，使材料的抗 拉伸強(qiáng)度明顯提高。納米微晶結(jié)構(gòu)的補(bǔ)強(qiáng)劑具有明顯表面作用，能增強(qiáng)分子的 內(nèi)聚力，提高材料的拉伸強(qiáng)度。由于這種作用力仍屬于分子間作用力，具有自 組裝、自適應(yīng)能力，不影響分子間的滑動(dòng)，可以使材料既具有較大的抗拉伸強(qiáng) 度，又具有較大的斷裂伸長率。
本發(fā)明使用液體石蠟、氯化石蠟、蓖麻油或分子量5000以下的聚醚作為潤 滑劑，可以提高分子柔順性能，使分子在外力的作用下容易滑移、容易取向結(jié) 晶。當(dāng)外力失去時(shí)分子容易調(diào)整構(gòu)象、容易回彈。因而潤滑劑使該材料既具有 較大的變形性，又具有較大的回彈性。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果
1、 本發(fā)明選擇了極性較強(qiáng)、結(jié)晶度較高的線性聚酯與多異氰酸酯反應(yīng)制備 甲組份，該甲組份與乙組份有很好的配合性。雙組份混合固化后的高彈性材料 在拉伸力的作用下很快取向結(jié)晶，使材料具有很高的拉伸強(qiáng)度。當(dāng)拉伸力取消 之后，在潤滑劑和填料的潤滑、擴(kuò)散作用下聚氨酯主鏈又恢復(fù)線團(tuán)狀的巻曲狀 態(tài)，使材料具有很好的回彈性。
2、 合理的配方設(shè)計(jì)和優(yōu)化，使得本發(fā)明在不使用任何揮發(fā)性稀釋劑的條件 下使聚氨酯防水涂料在固化前獲得了良好的使用粘度，固化后獲得了很高的抗 拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率，這是以往同類防水涂料沒有達(dá)到的。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1:
取TDI 35份，鄰苯二甲酸二辛酯15份，環(huán)烷酸鈷0.4份，將其混合均句， 升溫至65'C,在攪拌加入己二酸與丁二醇縮聚而成的分子量為500的聚酯50份, 逐漸升溫75。C，保溫2小時(shí)，再升溫至9(TC反應(yīng)1小時(shí)、12(TC反應(yīng)半小時(shí)， 降溫出料即為甲組份。
取氯化石蠟27份，石油樹脂18份，重鈣粉28份，氧化鐵紅6份，將所有 組份混合，升溫至12(TC真空抽氣30分鐘，繼續(xù)攪拌升溫至16(TC保溫半小時(shí)， 然后加入MOCAll份，攪拌、降溫出料即為乙組份。
將甲、乙組分按1: 2的比例混合均勻，刮涂與經(jīng)表面處理的玻璃板上，一 定要刮涂均勻，防止氣泡產(chǎn)生。經(jīng)多次刮涂使其厚度約2mm, 24小時(shí)后將樣品 從玻璃板上取下，剪裁成啞鈴型樣件，經(jīng)測試抗拉伸強(qiáng)度大于6.20MPa，斷裂伸 長率大于650%。
實(shí)施例2:
取HTDI22份，鄰苯二甲酸二丁酯8份，二月桂酸二丁基錫0.3份，苯甲酰 氯0.3份，將其混合均勻，升溫至65'C,在攪拌加入己二酸與乙二醇縮聚而成 的分子量為3000的聚酯100份，逐漸升溫75。C,保溫2小時(shí)，再升溫至90°C 反應(yīng)1小時(shí)、120'C反應(yīng)半小時(shí)，降溫出料即為甲組份。
取石蠟20份，蓖麻油10份，石油樹脂18份，滑石粉26份，氧化鐵紅8 份，將所有組份混合，升溫至12(TC真空抽氣30分鐘，繼續(xù)攪拌升溫至160°C 保溫半小時(shí)，然后加入DDM15份，攪拌、降溫出料即為乙組份。
將甲、乙組分按1.0: l.O的比例混合均勻，刮涂與經(jīng)表面處理的玻璃板上， 一定要刮涂均勻，防止氣泡產(chǎn)生。經(jīng)多次刮涂使其厚度約2mm， 24小時(shí)后將樣 品從玻璃板上取下，剪裁成啞鈴型樣件，經(jīng)測試抗拉伸強(qiáng)度大于6.70MPa,斷裂伸長率大于750%。 實(shí)施例3:
取TMDI21份，鄰苯二甲酸二月桂酯10份，三乙烯二胺0.5份。將其混合 均勾，升溫至65"C，在攪拌下加入己二酸與二乙二醇縮聚而成的分子量為2000 的聚酯100份，逐漸升溫75'C，保溫2小時(shí)，再升溫至9(TC反應(yīng)l小時(shí)、120°C 反應(yīng)半小時(shí)。降溫出料即為甲組份。
取氯化石蠟27份，石油樹脂ll份，輕鈣粉21份，鈦白粉6份，將所有組 份混合，升溫至12(TC真空抽氣30分鐘，繼續(xù)攪拌升溫至16(TC保溫半小時(shí)， 然后加入MOCA22份，攪拌、降溫出料即為乙組份。
將甲、乙組分按1.0: 1.5的比例混合均勻，刮涂與經(jīng)表面處理的坡璃板上， 一定要刮涂均勻，防止氣泡產(chǎn)生。經(jīng)多次刮涂使其厚度約2mm, 24小時(shí)后將樣 品從玻璃板上取下，剪裁成啞鈴型樣件，經(jīng)測試抗拉伸強(qiáng)度大于6.0MPa,斷裂 伸長率大于700%。
權(quán)利要求
1、一種高性能聚氨酯防水涂料，其由甲組分和乙組分按照1.01.0～2.5的重量比組合而成，其中甲組分包含以下成分(1)高結(jié)晶度聚酯齊聚物 50～130份(2)多異氰酸酯 18～45份(3)鄰苯二甲酸酯 5～15份(4)催化劑二月桂酸二丁基錫、三乙烯二胺、三(二甲胺基甲基)苯酚、N，N-二甲基環(huán)己胺、N-甲基嗎啉或環(huán)烷酸鈷　　　　　　0.1～0.8份乙組分包含以下成分(1)固化劑3～15份(2)補(bǔ)強(qiáng)劑白炭黑、炭黑、焦油、瀝青、石油樹脂 10～25份(3)潤滑劑石蠟、氯化石蠟、蓖麻油或分子量5000以下的聚醚 17～35份(4)填料輕鈣粉、重鈣粉、立德粉、滑石粉、硅灰石粉、高嶺土、膨潤土 20～36份(5)顏料 5～18份。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于甲組分中高 結(jié)晶度聚酯齊聚物為己二酸、丁二酸或苯二甲酸，與乙二醇、丁二醇、己二醇 或分子量在400以下的聚二元醇反應(yīng)而成雙官能度線型聚酯，分子量為 450~3000。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于甲組分中多 異氰酸酯選自甲苯二異氰酸酯、己二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯、三甲基己二異氰酸酯、苯二亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、六氫甲苯二異 氰酸酯。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于甲組分中鄰 苯二甲酸酯選自鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二壬酯、 鄰苯二甲酸二癸酯、鄰苯二甲酸二月桂酯。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于乙組分中固 化劑選自尿素、硫脲、4， 4、-二氨基-3， 3:二氯二苯甲烷、甲苯二胺、4， 4、-二 氨基二苯甲烷、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、環(huán)己二醇、甘油、三羥甲 基丙烷、季戊四醇、甘露醇、蓖麻油。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于乙組份中的 顏料為鐵紅、鐵黑、鉻黃、鉻綠、鈦白粉中的一種或幾種。
7、 權(quán)利要求l所述高性能聚氨酯防水涂料的制備方法，包括制備甲乙組分 的方法，其特征在于甲組分的制備方法將多異氰酸酯、鄰苯二甲酸酯和催化劑混合攪拌，升溫至65-7(TC，加入高 結(jié)晶度聚酯齊聚物，再升溫至72-78。C，保溫2小時(shí)，升溫至85-95。C反應(yīng)1小 時(shí)，升溫至115-125'C反應(yīng)30分鐘，降溫至室溫時(shí)出料、包裝；乙組分的制備方法將固化劑、潤滑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑以及各種填料、顏料攪拌升溫至115-125°C,抽 真空脫水，繼續(xù)攪拌升溫至155-165。C保溫半小時(shí)，然后降溫至115-125°C，加 入固化劑繼續(xù)攪拌，降溫至室溫時(shí)出料、包裝。
8、 權(quán)利要求l所述高性能聚氨酯防水涂料的使用方法，其特征在于使用 時(shí)將甲、乙兩組分按照1: 1~2.5的比例充分混合均勾，刮涂于防水基面上，在 室溫下六小時(shí)表固，二十四小時(shí)完全固化。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種建筑用聚氨酯防水涂料及其制備方法。其由甲組分和乙組分按照1.0∶1.0～2.5的重量比組合而成，其中，甲組分包含50～130份高結(jié)晶度聚酯齊聚物，18～45份多異氰酸酯，5～15份鄰苯二甲酸酯，0.1～0.8份催化劑，乙組分包含3～15份固化劑，10～25份補(bǔ)強(qiáng)劑，17～35份潤滑劑，20～36份填料，5～18份顏料。本發(fā)明選擇了極性較強(qiáng)、結(jié)晶度較高的線性聚酯與多異氰酸酯反應(yīng)制備甲組份，該甲組份與乙組份有很好的配合性，雙組份混合固化后的高彈性材料在拉伸力的作用下很快取向結(jié)晶，使材料具有很高的拉伸強(qiáng)度。
文檔編號C09D175/04GK101475772SQ20091002088
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者劉志鋒, 曹瑞軍 申請人:西安通瑞新材料開發(fā)有限公司