環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料及其制備方法

環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于有機高分子合成【技術領域】，具體涉及一種環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料及其制備方法。環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料由A組分和B組分組成，A組分：聚醚多元醇、異氰酸酯、擴鏈劑、粉狀填料、增塑劑、偶聯(lián)劑，B組分：大豆油多元醇、胺類擴鏈劑、粉狀填料、顏料、增塑劑、溶劑、偶聯(lián)劑、催化劑。本發(fā)明大幅度提高防水材料的力學性能指標，達到降低成本、提高延伸率的目的；引入植物基大豆油多元醇，避免使用二甲苯等有毒溶劑，提高環(huán)保性；制備的聚氨酯防水涂料具有優(yōu)異的使用性能，可以滿足新國標Ⅱ型防水涂料的指標要求。
【專利說明】環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機高分子合成【技術領域】，具體涉及一種環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂 料及其制備方法。

【背景技術】
[0002] 聚氨酯防水涂料是一種新型的有機高分子防水材料，因其施工方便，性能優(yōu)異，在 防水工程中得到了廣泛的應用。據統(tǒng)計，聚氨酯防水涂料在防水工程中的應用比例已經占 到了 17. 5%以上，而且還在逐年增加。普通聚氨酯防水涂料的性能指標相對較低，比較容易 達到，采用單組份聚氨酯防水涂料即可滿足性能指標的要求。但是對于一些特殊領域如鐵 路橋梁橋面的防水，還需要考慮使用過程中火車經過時長期的振動而引起的疲勞破壞等因 素，因此對材料的要求大幅度提高，要求此類的防水材料具有優(yōu)異的力學性能和抗疲勞性 能、耐老化性和耐化學腐蝕性。2014年8月份實施的聚氨酯防水涂料新國標重新將防水涂 料劃分為了三個型號，將老國標中的I型和II型合并為新的I型，性能指標要求也做了相 應的提高，II型的防水涂料性能指標提高到拉伸強度6. OMPa，斷裂伸長率450%，撕裂強度 30N/mm，不透水性上要求0. 3MPa、120min不透水，相關指標要求更加嚴格。目前針對聚氨酯 防水涂料的報道也比較多，如專利CN103540254A、CN103740260A等報道的單組份聚氨酯防 水涂料的制備方法，但是制備的聚氨酯防水涂料性能指標只能滿足新國標I型的要求，可 在普通的防水工程中使用；專利CN103555182A報道了一種單組份高鐵聚氨酯防水涂料及 其生產工藝，所采用技術路線與傳統(tǒng)I型單組份聚氨酯防水涂料的制備基本相同，只是力 學性能指標上有所提高，據稱可以滿足II型防水涂料的指標要求，但是從原料選擇及用量 來看成本比較高。專利CN103409055A報道了一種鐵路道橋專用高性能環(huán)保型聚氨酯防水 涂料及其制備方法，在原料選擇上只采用傳統(tǒng)的聚醚TMN3050和TDB2000和MDI-50,在力學 性能上能否達到6. OPMa拉伸強度和450 %的斷裂伸長率有待考究，且溶劑采用二甲苯，毒 性和氣味都比較大，環(huán)保性實際并不好，且配方成本相對較高。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料，具有固含量高、環(huán)保性 好、施工方便、固化速度可調范圍寬、表面光滑無暗泡、性能指標優(yōu)異的特點；本發(fā)明同時提 供了環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料的制備方法，科學合理、簡單易行。
[0004] 本發(fā)明所述的環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料，由A組分和B組分組成，
[0005] A組分由如下重量百分比的原料制成：
[0006] 聚醚多元醇 45-60% 異氰酸酯 15-25% 擴鏈劑 0.5-1.5% 粉狀填料 20-30% 增塑劑 2-3% 偶聯(lián)劑 0.1-0.5%;
[0007] B組分由如下重量百分比的原料制成：
[0008] 大豆油多元醇 10-20% 胺類擴鏈劑 3-10% 粉狀填料 40-60% 顏料 0.3-0.5% 增塑劑 20-30% 溶劑 2-6% 偶聯(lián)劑 0.1-0.5% 催化劑 0.05-0.2%;
[0009] 使用時，將A組份和B組份按質量比1 :1混合即可。
[0010] 所述的A組分中聚醚多元醇為DL-2000D、MN-3050D和YNW-210H三種聚醚的混 合物；聚醚多元醇YNW-210H是以丙二醇為起始劑，環(huán)氧丙烷與鄰苯二甲酸酐和二氧化碳 共聚而得的主鏈中含有極性酯基和苯環(huán)結構的聚醚多元醇，所占比例不低于DL-2000D、 MN-3050D和YNW-210H三種聚醚總量的50%。YNW-210H是山東一諾威新材料有限公司生 產。
[0011] 所述的A組分中異氰酸酯為TDI-80和MDI-50的混合物，TDI-80和MDI-50的質 量比為 30 :70-50 :50。
[0012] 所述的A組分中擴鏈劑為YNW-312K，YNW-312K為2官能度含有極性雜環(huán)結構的端 羥基化合物，YNW-312K是采用三羥甲基丙烷、2-羥基甲基-18-冠醚和鄰苯二甲酸酐脫水縮 合制備而得。YNW-312K是山東一諾威新材料有限公司生產。
[0013] 所述的A組分中粉狀填料為納米碳酸鈣或高嶺土中的一種或兩種。
[0014] 所述的增塑劑為氯化石蠟、對苯二甲酸二辛酯或150號溶劑油中的一種或多種， 偶聯(lián)劑為KH-550或KH-560中的一種或兩種。
[0015] 所述的B組分中大豆油多元醇為官能度2-3、羥值112mgK0H/g的含羥基化合物。 [0016] 所述的B組分中胺類擴鏈劑為3, 3' -二氯-4, 4' -二氨基二苯基甲烷、二甲硫基甲 苯二胺或二甲硫基氯苯二胺中的一種或多種。
[0017] 所述的B組分中粉狀填料為白炭黑、納米碳酸鈣、輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、滑石 粉或高嶺土中的一種或多種，顏料為氧化鐵紅，溶劑為乙酸乙酯、碳酸二甲酯或120號溶劑 油中的一種或多種，催化劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫或雙嗎啉二乙基醚中的一種或 多種。
[0018] 本發(fā)明所述的環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料的制備方法，步驟如下：
[0019] (I)A組分的制備：
[0020] 將計量的聚醚多元醇加入到脫水釜中，攪拌升溫至105-115°C，加入計量的粉狀填 料和偶聯(lián)劑，高速分散lh，抽真空至-0. 095MPa脫水2-3h，取樣檢測水分含量< 0. 03%后， 移液至聚合反應釜，加入增塑劑并降溫至60-70°C，加入計量的異氰酸酯和擴鏈劑，升溫至 80-85°C，保溫反應2-3h，取樣檢測NC0%，達到理論設計值后降溫至60-70°C出料，充氮氣 密封保存，即得環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料A組分；
[0021] (2) B組分的制備：
[0022] 將計量的大豆油多元醇、粉狀填料、顏料、增塑劑和偶聯(lián)劑加入到反應釜中，升溫 至100-1KTC，高速分散lh，抽真空至-0. 095MPa脫水2-3h，取樣檢測水分含量< 0. 03 % 后，加入胺類擴鏈劑，攪拌〇. 5h，然后降溫至60-70°C，加入溶劑和催化劑攪拌0. 5h，出料密 封保存，即得環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料B組分。
[0023] 室溫下將上述所得A、B組分按照1:1的質量比混合反應成膜即得環(huán)保型高性能聚 氨酯防水涂層。
[0024] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下有益效果：
[0025] 本發(fā)明采用山東一諾威新材料有限公司開發(fā)的特種聚醚多元醇YNW-210H和擴鏈 劑YNW-312K制備A組分，大幅度提高防水材料的力學性能指標，從而實現(xiàn)了更多液體及固 體填料的引入，達到降低成本、提高延伸率的目的；通過異氰酸酯TDI-80和MDI-50復配使 用，達到調節(jié)防水涂料的固化速度和提高力學性能的平衡；通過在A/B組分中同時引入固 體填料，達到提高填料用量，調節(jié)A/B料粘度相近，A/B料比例為1:1，避免施工配料時計量 不準或配料出錯的問題；引入植物基大豆油多元醇，避免使用二甲苯等有毒溶劑，提高環(huán)保 性。通過以上技術方案制備的聚氨酯防水涂料具有優(yōu)異的使用性能，可以滿足新國標II型 防水涂料的指標要求。

【具體實施方式】
[0026] 以下結合實施例對本發(fā)明做進一步描述。
[0027] 實施例1
[0028] 制備環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料的制備方法，包括以下步驟：
[0029] (I)A組分的制備：
[0030] 將 60Kg 的 YNW-210H、20Kg 的 DL-2000D、20Kg 的 MN-3050D 加入到脫水釜中，攪拌 升溫至ll〇°C，加入25Kg的納米CaC03、25Kg的高嶺土和0. 2Kg偶聯(lián)劑KH-550,高速分散 lh，抽真空至-0. 095MPa脫水3h，取樣檢測水分含量0. 028 %，移液至聚合反應釜，加入6Kg 的150號溶劑油并降溫至70°C，加入25. 5Kg的MDI-50、18. 5Kg的TDI-80和2Kg的擴鏈劑 YNW-312K，緩慢升溫至80°C，保溫反應2. 5h，取樣檢測NC0% = 5. 13,降溫至65°C出料，充氮 氣密封保存，得A組分。
[0031] (2) B組分的制備：
[0032] 將32Kg的的大豆油多元醇、50Kg的滑石粉、50Kg的納米CaC03、0. 8Kg的氧化鐵 紅、50Kg的對苯二甲酸二辛酯和0. 4Kg的KH-550加入到反應釜中，升溫至105°C，高速分 散lh，抽真空至-0. 095MPa脫水2. 5h，取樣檢測水分含量0. 03 %，加入IOKg的3, 3' -二 氯-4, 4' -二氨基二苯基甲烷，攪拌0. 5h，然后降溫至65°C，加入7. SKg的碳酸二甲酯和 0. 2Kg的二月桂酸二丁基錫催化劑攪拌0. 5h，出料密封保存，得B組分。
[0033] 防水涂層樣片的制備：
[0034] 室溫下將上述所得A、B組分按照1:1的質量比混合均勻，涂在玻璃板上，制得厚度 為2. Omm的涂膜，在溫度23±2°C、相對濕度（50± 10) %條件下養(yǎng)護96小時，然后脫模，將 涂膜翻面后繼續(xù)養(yǎng)護72小時，進行性能測試。結果見表1。
[0035] 實施例2 :制備工藝同實施例1，單位為Kg，配方原料為：
[0036]

【權利要求】
1. 一種環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料，由A組分和B組分組成，其特征在于： A組分由如下重量百分比的原料制成： 聚醚多元醇 45-60% 異氰酸酯 15-25% 擴鏈劑 0.5-1.5% 粉狀填料 20-30% 增塑劑 2-3% 偶聯(lián)劑 0.1-0.5%; B組分由如下重量百分比的原料制成： 大豆油多元醇 10-20% 胺類擴鏈劑 3-10% 粉狀填料 40-60% 顏料 0.3-0.5% 增塑劑 20-30% 溶劑 2 6% 偶聯(lián)劑 0.1-0.5% 催化劑 0.05-0.2%; 使用時，將A組份和B組份按質量比1 :1混合即可。
2. 根據權利要求1所述的環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的A組分中 聚醚多元醇為DL-2000D、MN-3050D和YNW-210H三種聚醚的混合物；聚醚多元醇YNW-210H 是以丙二醇為起始劑，環(huán)氧丙烷與鄰苯二甲酸酐和二氧化碳共聚而得的主鏈中含有極性酯 基和苯環(huán)結構的聚醚多元醇，所占比例不低于DL-2000D、MN-3050D和YNW-210H三種聚醚總 量的50%。
3. 根據權利要求1所述的環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的A組分中 異氰酸酯為TDI-80和MDI-50的混合物，TDI-80和MDI-50的質量比為30 :70-50 :50。
4. 根據權利要求1所述的環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的A組分中 擴鏈劑為YNW-312K，YNW-312K為2官能度含有極性雜環(huán)結構的端羥基化合物，YNW-312K是 采用三羥甲基丙烷、2-羥基甲基-18-冠醚和鄰苯二甲酸酐脫水縮合制備而得。
5. 根據權利要求1所述的環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的A組分中 粉狀填料為納米碳酸鈣或高嶺土中的一種或兩種。
6. 根據權利要求1所述的環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的增塑劑為 氯化石蠟、對苯二甲酸二辛酯或150號溶劑油中的一種或多種，偶聯(lián)劑為KH-550或KH-560 中的一種或兩種。
7. 根據權利要求1所述的環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的B組分中 大豆油多元醇為官能度2-3、羥值112mgK0H/g的含羥基化合物。
8. 根據權利要求1所述的環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的B組分中 胺類擴鏈劑為3, 3' -二氯-4, 4' -二氨基二苯基甲烷、二甲硫基甲苯二胺或二甲硫基氯苯二 胺中的一種或多種。
9. 根據權利要求1所述的環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的B組分中 粉狀填料為白炭黑、納米碳酸鈣、輕質碳酸鈣、重質碳酸鈣、滑石粉或高嶺土中的一種或多 種，顏料為氧化鐵紅，溶劑為乙酸乙酯、碳酸二甲酯或120號溶劑油中的一種或多種，催化 劑為二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫或雙嗎啉二乙基醚中的一種或多種。
10. -種權利要求1-9任一所述的環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料的制備方法，其特征 在于步驟如下： (1) A組分的制備： 將計量的聚醚多元醇加入到脫水釜中，攪拌升溫至l〇5-115°C，加入計量的粉狀填料 和偶聯(lián)劑，高速分散lh，抽真空至095MPa脫水2-3h，取樣檢測水分含量< 0. 03 %后， 移液至聚合反應釜，加入增塑劑并降溫至60-70°C，加入計量的異氰酸酯和擴鏈劑，升溫至 80-85°C，保溫反應2-3h，取樣檢測NCO%，達到理論設計值后降溫至60-70°C出料，充氮氣 密封保存，即得環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料A組分； (2) B組分的制備： 將計量的大豆油多元醇、粉狀填料、顏料、增塑劑和偶聯(lián)劑加入到反應釜中，升溫至 100-11(TC，高速分散lh，抽真空至-0. 095MPa脫水2-3h，取樣檢測水分含量< 0. 03 %后，力口 入胺類擴鏈劑，攪拌〇. 5h，然后降溫至60-70°C，加入溶劑和催化劑攪拌0. 5h，出料密封保 存，即得環(huán)保型高性能聚氨酯防水涂料B組分。
【文檔編號】C09D7/12GK104403547SQ201410698975
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權日:2014年11月27日
【發(fā)明者】劉軍, 孫兆任, 寧曉龍, 馬海晶, 王立停 申請人:山東一諾威新材料有限公司