非固化聚氨酯防水涂料及其制備方法
【專利摘要】非固化聚氨酯防水涂料及其制備方法，屬于聚氨酯防水涂料【技術領域】。它由以下重量百分含量的原料組成：預聚體13-20%，瀝青30-65%，潛固化劑1.0-1.5%，相容劑3-15%，熱塑性彈性體2-9%，粉性填料0-30%，所述的預聚體為聚醚和異氰酸酯的反應合成物。本發明的核心改進聚氨酯的材料配比和聚合工藝，克服了熱熔瀝青材料需要機器加熱等問題，其施工方便、流動性很好，施工后材料可以自己增加粘度成彈塑體，成為一道優良的無內應力的防水層，又可和卷材有很好的粘接力，能夠復合防水形成克服了基層開裂導致拉裂防水層，防止穿刺的防水層，其工藝簡便，能快速施工，不需要養護，工效快，能成為今后建筑防水的發展方向。
【專利說明】非固化聚氨酯防水涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于聚氨酯防水涂料【技術領域】，具體涉及一種非固化聚氨酯防水涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]高分子防水涂料是防水優良材料，目前采用的高分子涂料都采用水乳化的乳液為基礎的水乳性涂料，它采用冷施工技術，但它固含量低，一般不超過(60-70%)，每遍涂刷厚度都要受到固化條件限制，不可能很厚，成膜需要多遍涂刷，潮濕條件下，乳液的水份無法揮發，導致不能固化，因此非常不方便。
[0003]改性浙青卷材如目前市場比較流行的SBS、APP卷材。它要火焰噴槍進行現場表面熱熔，需明火，技術要求高，易使表面改性浙青焦化。卷材寬度只有一米，鋪設時搭接多，因基層形狀要求，需要裁剪，更加大了搭接的量，容易造成接縫防水隱患。
[0004]高分子卷材與基層的粘貼采用氯丁系膠粘劑，其耐水性差，很容易因脫膠而造成防水失敗，高分子卷材的粘結成為防水質量的軟肋或薄弱環節。 [0005]聚氨酯防水涂料是優良的彈性體防水涂料，其固含量高，施工方便。但在彈性體防水層與基層的粘結方面，一直存在一個矛盾，其優點如防水層與基層粘結牢固，不會出現起鼓現象，也不易出現防水層下的竄水現象；缺點是防水層受基層變形的影響大，一旦基層開裂，防水層受到拉應力作用時，裂縫兩側的防水層幾乎沒有剝離區，拉應力無法向兩側傳遞而集中在開裂部位，很小的裂縫就可能造成防水層被拉裂，即使不被拉裂，裂縫部位的防水層也會由于長期處于高應力狀態而加速老化，或者由于反復的拉伸產生疲勞破壞。因此就有了在可以預見的規則裂縫部位如板端縫等處采取空鋪處理，或者防水層全部采用空鋪、點粘或條鋪的防水做法，即防水層與基層間只采用部分粘結的做法。但是由此又產生了另外一個問題，即一旦防水層在某個部位產生細小空洞或裂縫而漏水，在防水層下就會出現竄水現象，造成室內多處的滲漏，而且很難找到滲漏的源頭，給修補工作帶來很大的難度。
[0006]這些材料性能存在的問題和技術的不足，限制了防水工程質量的提高和完善，急需提出一個完整的方案來解決上述問題。
【發明內容】
[0007]為了解決上述的技術問題，本發明的一個目的是提供一種非固化聚氨酯防水涂料及其制備方法，它是通過單組份浙青潛固化聚氨酯涂膜在空氣中自然成膜。
[0008]所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料組成:預聚體13-20%，浙青30-65%，潛固化劑1.0-1.5%，相容劑3_15%，熱塑性彈性體2_9%，粉性填料0-30%，所述的預聚體為聚醚和異氰酸酯的反應合成物。
[0009]所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料組成:預聚體13-17%，浙青35-60%，潛固化劑1.0-1.3%，相容劑5_10%，熱塑性彈性體2_7%，粉性填料10-30%O
[0010]所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料組成:預聚體13-15%，浙青45-55%，潛固化劑1.0-1.2%，相容劑5_8%，熱塑性彈性體2_5%，粉性填料20-30%ο
[0011]所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于聚醚包括聚醚二醇和聚醚三醇，以預聚體為總量計，聚醚二醇80-99%，異氰酸酯1-20%，聚醚三醇余量。
[0012]所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的填料為滑石粉、活性碳酸鈣、硅灰石粉、膨潤土中的一種或者兩種以上混合物。
[0013]所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的熱塑性彈性體為丁二烯與苯乙烯共聚類熱塑性彈性體(SBS)、聚烯烴類熱塑性彈性體(ΤΡ0)、氯丁橡膠(CR)、丁苯橡膠(SBR)中一種或者兩種混合物。SBS、TP0、CR、SBR分別為相應的簡寫，實施例中用該縮寫代替相應的熱塑性彈性體。
[0014]所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的相容劑為嵌段聚醚表面活性劑、脂肪酸聚氧乙烯酯、馬來酸酐和甲基丙烯酸中一種或者兩種以上混合物，嵌段聚醚表面活性劑為丙二醇嵌段聚醚或聚醚嵌段酰胺。
[0015]所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的潛固化劑為噁唑烷型固化劑或亞胺型潛固化劑，噁唑烷型固化劑為3-羥乙基-1，3-噁唑烷或2-異丙基-3-羥乙基-1，3-噁唑烷，亞胺型潛固化劑包括元醛亞胺、酮亞胺。
[0016]所述的非固化聚氨酯防水涂料的制備方法，其特征在于包括以下的步驟:
O按配比量，將熱塑性彈性體加入到浙青中使其溶脹變軟；
2)再在步驟I)得到的物料中加入相容劑，加熱到180-210°C，攪拌60-120分鐘，進膠體磨磨20-40分鐘，得到改性浙青備用；
3)將聚醚按配方用量加入到反應釜中，啟動攪拌，打開導熱油閥，升溫，在溫度升到80°C時啟動真空泵，分段控溫脫水，脫水過程中取樣測試含水率，含水率<0.01%后打開冷卻閥，降溫，按配方要求精確加入異氰酸酯、潛固化劑攪拌2小時，之后啟動真空系統，在75-85 °C下減壓脫氣；
4)將步驟3)得到的改性浙青、填料加入步驟3)的反應釜中，攪拌2小時出料，得到非固化聚氨酯防水涂料。
[0017]所述的非固化聚氨酯防水涂料的制備方法，其特征在于步驟3)中脫水分成三段，每段的溫度、壓力及脫水時間分別如下:
一段:80"100°C, -0.02~-0.03Mpa,30min ；
二段:9(TllO°C, -0.04~-0.05Mpa，30min ；
三段:100"120°C, -0.06MPa 以下，60_90min。
[0018]通過采用上述技術，與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
1)本發明的非固 化聚氨酯防水涂料采用預聚體法，先用聚醚二元醇、聚醚三元醇和異氰酸酯反應先合成低分子量的帶有異氰酸酯端基的預聚體，再經過擴鏈劑的作用，得到硬段和軟段交替的嵌段聚合物，它可賦予材料各種不同的物理性能；
2)本發明在粘接理論上有重大突破，增加涂料的粘接力使其大于內部的內聚力，使涂料受到應力后的斷裂移動層在涂料內部，并有反復粘接的能力，使基面永遠處于密閉狀態，大大減少了漏水的幾率；涂料與基面不發生剝離，防止了竄水現象，可以找到真正的漏水點。而且利用聚氨酯的預聚后可以擴鏈的性能，使施工時分子量較小且流動性很好，而涂刷后和水反應，后期分子量增大，處于粘度、粘接強度、蠕變延展性都比較好的狀態；本發明的聚醚二醇能增長鏈長，而聚醚三醇能增長網狀分子中間連接性，具有結網的作用，而本發明中在大量的聚醚二醇中只加入少量的聚醚三醇，能控制網的體積，不能太大；減少硬段擴大軟段來減小內聚力，提高延伸率，使之成為具有粘滯蠕動性能的材料；
3)本發明通過采用限定的組份及含量，通過減少預聚體的含量比例和浙青互為主體，互為扭曲，使它既能不被浙青包裹而和擴鏈劑反應，擴大鏈長使材料成為彈塑態，又只作改性劑，不替代浙青成為主體。本發明的浙青中含有一定數量的熱塑性彈性體，大大提高了對基層的浸潤和吸附，再通過一定的填料可提高它的粘結力；
4)本發明為了解決聚氨酯預聚體和石油浙青的極性相差較大、相容性較差的問題，加入嵌段聚醚表面活性劑、脂肪酸聚氧乙烯酯、馬來酸酐和甲基丙烯酸中一種或者兩種以上混合物作為相容性，提高其相容性能；
5)本發明的核心改進聚氨酯的材料配比和聚合工藝，控制其直鏈和支鏈的配比，使其本體的內聚力較低，延伸較大；又控制改性浙青與預聚體的比例，使浙青在預聚體中不是完全的島狀體系，與預聚體互穿；經擴鏈劑作用后預聚體部分地擴鏈不能形成完全網狀的彈性體；再通過潛固化劑優先與H2O發生反應，生成胺或醇胺再與異氰酸酯基反應而固化，由于固化過程中沒有CO2氣體生成，因此材料表面無針孔和氣泡等缺陷，可以從根本上解決聚氨酯體系在交聯固化時的發泡問題，改善了材料的性能，通過互相改性后既提高了涂料的流動性，常溫擴鏈或交聯形成粘度和強度加大，形成一個具有固體彈塑態的膜；
6)本發明克服了熱熔浙青材料需要機器加熱的問題，水乳性材料需要多遍涂刷又受天氣的影響的諸多缺點 ，只要普通的刮涂就可以輕松的施工，并且流動性很好，施工速度大大加快，節省了工期；降低了施工成本。施工后材料可以自己增加粘度成彈塑體，成為一道優良的無內應力的防水層，又可和卷材有很好的粘接力，能夠復合防水形成克服了基層開裂導致拉裂防水層，又能防止穿刺的防水層，其工藝簡便，能快速施工，不需要養護，工效快。蠕變(非固化)材料和卷材復合使用，既是卷材的粘結層同時又是防水層，和卷材復合做成“涂——卷”復合防水層，充分發揮材料各自的特點，解決了滲漏難題，這是一大創造。大大提高防水的效果又降低了造價。是新的《屋面工程技術規范》GB50345-2012推薦的建筑復合防水思想，體現了今后建筑防水的發展方向；
7)效益:生產實現浙青和聚氨酯的聚合，浙青并非只是簡單的填充。配合上大大降低了聚氨酯材料的材料成本。克服了浙青溫度敏感性大，溫度高就流淌，低溫即脆變的弊病；又克服了聚氨酯耐老化性差的問題。充分發揮各材料的優點。實現了復合的最大效益。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
本發明可用非固化(蠕變)聚氨酯防水涂料的原料各組分配比如下:
聚氨酯預聚體18.4%(其中，以聚氨酯預聚體為總量計，聚醚二醇80%，異氰酸酯18%，聚醚三醇2%)
浙青56%馬來酸酐5%3-羥乙基-1，3-噁唑烷 1.5%丁苯橡膠(SBR) 5%
滑石粉14.1%
上述的非固化聚氨酯防水涂料制備方法如下:
O按投料量，將丁苯橡膠熱塑性彈性體加入到浙青中使浙青溶脹變軟；
2)將變軟的浙青、馬來酸酐加熱到180°C，攪拌120分鐘，進膠體磨磨40分鐘，得到改性浙青，備用；
3)將聚醚二醇、聚醚三醇按配方用量加入到反應釜中，啟動攪拌，打開導熱油閥，升溫，在溫度升到80°C時啟動真空泵，按下述條件，控制溫度，真空度和脫水時間:a) 8(T100 V，-0.02~-0.03Mpa，30min ；b) 90~110 V，-0.04~-0.05Mpa，30min ；c)100^120°C, -0.06MPa以下的條件繼續脫水，脫水途中不斷取樣測試含水率，直到含水率若<0.01%停止脫水；脫水完打開冷卻閥，降溫，按配方要求精確加入異氰酸酯、3-羥乙基-1，3-噁唑烷攪拌2小時，之后啟動真空系統，在80°C ±5°C下減壓脫氣；
4)將步驟2)得到的改性浙青和滑石粉加入釜中，攪拌2小時出料。
[0020]上述的非固化聚氨酯防水涂料的測試數據如下:
粘接性能:100%內聚破壞耐熱:80°C
低溫柔性:-30°C 剪切狀態下的蠕變性能0.3 N/mm。
[0021]該實施例中，填料用滑石粉、活性碳酸鈣、硅灰石粉、膨潤土中的一種或者兩種以上混合物代替滑石粉；熱塑性彈性體用苯乙烯類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體、氯丁橡膠、丁苯橡膠中一種或者兩種混合物代替丁苯橡膠；相容劑用丙二醇嵌段聚醚、聚醚嵌段酰胺、脂肪酸聚氧乙烯酯、馬來酸酐和甲基丙烯酸中一種或者兩種以上混合物代替馬來酸酐；潛固化劑用2-異丙基-3-羥乙基-1，3-噁唑烷代替3-羥乙基-1，3-噁唑烷或元醛亞胺、酮亞胺等亞胺型潛固化劑，均能取得同樣的技術效果。
[0022]實施例2非固化聚氨酯防水涂料的原料各組分配比如下:
聚氨酯預聚體15% (其中，以聚氨酯預聚體為總量計，聚醚二醇99%，異氰酸酯0.8%，聚醚三醇0.2%)
浙青55%脂肪酸聚氧乙烯酯5%
2-異丙基-3-羥乙基-1,3-噁唑烷1.3%
熱塑性彈性體(SBS) 5% 硅灰石粉18.7%
上述的非固化聚氨酯防水涂料制備方法如下
制備方法如實施例1，其中浙青和相容劑加熱到210°C，攪拌60分鐘，進膠體磨磨20分鐘。
[0023]粘接性能:100%內聚破壞耐熱:75°C
低溫柔性:-20°C剪切狀態下的蠕變性能0.5 N/mm
實施例3
非固化聚氨酯防水涂料的原料各組分配比如下:
聚氨酯預聚體13% (其中，以聚氨酯預聚體為總量計，聚醚二醇90%，異氰酸酯1%，聚醚
三醇9%)
浙青 60%甲基丙烯酸 7%
3-羥乙基-1,3-噁唑烷1.3% 氯丁橡膠(CR) 6%硅灰石粉12.7%
制備方法如實施例1，其中浙青和相容劑加熱到200°C，攪拌50分鐘，進膠體磨磨30分鐘。
[0024]物理性能:粘接性能:100%內聚破壞耐熱:85°C
低溫柔性:-30°C剪切狀態下的蠕變性能0.7 N/mm。
[0025]實施例4非固化聚氨酯防水涂料的原料各組分配比如下:
聚氨酯預聚體15% (其中，以聚氨酯預聚體為總量計，聚醚二醇99%，異氰酸酯0.8%，聚醚三醇0.2%)
浙青58%脂肪酸聚氧乙烯酯3% 2-異丙基-3-羥乙基-1,3-噁唑烷1.3%
熱塑性彈性體(SBS) 3% 硅灰石粉19.7%
上述的非固化聚氨酯防水涂料制備方法如實施例1，其中浙青和相容劑加熱到190°C，攪拌45分鐘，進膠體磨磨25分鐘。
[0026]粘接性能:100%內聚破壞耐熱:75°C
低溫柔性:-20°C剪切狀態下的蠕變性能0.5 N/mm。
[0027]實施例5非固化聚氨酯防水涂料的原料各組分配比如下:
聚氨酯預聚體15% (其中，以聚氨酯預聚體為總量計，聚醚二醇99%，異氰酸酯0.8%，聚醚三醇0.2%)
浙青55%脂肪酸聚氧乙烯酯5%
2-異丙基-3-羥乙基-1,3-噁唑烷1.0%
熱塑性彈性體(SBS) 5% 硅灰石粉19%
制備方法如實施例1，其中浙青和相容劑加熱到200°C，攪拌55分鐘，進膠體磨磨28分鐘。
[0028]物理性能:粘接性能:100%內聚破壞耐熱:88°C 低溫柔性:-30°C剪切狀態下的蠕變性能0.6 N/mm。
[0029]實施例6
非固化聚氨酯防水涂料的原料各組分配比如下:
聚氨酯預聚體17%(其中，以聚氨酯預聚體為總量計，聚醚二醇85%，異氰酸酯14%，聚醚
三醇1%)
浙青 45%甲基丙烯酸 8%
3-羥乙基-1,3-噁唑烷1.3% 氯丁橡膠(CR) 8%
硅灰石粉20.7%
制備方法如實施例1，其中浙青和相容劑加熱到200°C，攪拌50分鐘，進膠體磨磨30分鐘。
[0030]物理性能:粘接性能:100%內聚破壞耐熱:85°C 低溫柔性:-30°C剪切狀態下的蠕變性能0.6N/mm。
[0031]實施例7
非固化聚氨酯防水涂料的原料各組分配比如下:
聚氨酯預聚體20%(其中，以聚氨酯預聚體為總量計，聚醚二醇86%，異氰酸酯12%，聚醚三醇2%)浙青 55%甲基丙烯酸 15%
3-羥乙基-1,3-噁唑烷 1.5% 氯丁橡膠(CR) 8.5%
制備方法如實施例1，其中浙青和相容劑加熱到200°C，攪拌60分鐘，進膠體磨磨25分鐘。
[0032]物理性能:粘接性能:100%內聚破壞耐熱:85°C 低溫柔性:-30°C剪 切狀態下的蠕變性能0.65N/mm。
【權利要求】
1.非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料組成:預聚體13-20%,浙青30-65%,潛固化劑1.0-1.5%，相容劑3-15%,熱塑性彈性體2-9%,粉性填料0-30%，所述的預聚體為聚醚和異氰酸酯的反應合成物。
2.根據權利求I所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料組成:預聚體13-17%，浙青35-60%，潛固化劑1.0-1.3%，相容劑5_10%，熱塑性彈性體2-7%，粉性填料10-30%。
3.根據權利求I所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于由以下重量百分含量的原料組成:預聚體13-15%，浙青45-55%，潛固化劑1.0-1.2%，相容劑5_8%，熱塑性彈性體2-5%,粉性填料20-30%。
4.根據權利求I所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于聚醚包括聚醚二醇和聚醚三醇，以預聚體為總量計，聚醚二醇80-99%，異氰酸酯1-20%，聚醚三醇余量。
5.根據權利求I所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的填料為滑石粉、活性碳酸鈣、硅灰石粉、膨潤土中的一種或者兩種以上混合物。
6.根據權利求I所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的熱塑性彈性體為丁二烯與苯乙烯共聚類熱塑性彈性體、聚烯烴類熱塑性彈性體、氯丁橡膠、丁苯橡膠中一種或者兩種混合物。
7.根據權利求I所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的相容劑為嵌段聚醚表面活性劑、脂肪酸聚氧乙烯酯、馬來酸酐和甲基丙烯酸中一種或者兩種以上混合物，嵌段聚醚表面活性劑為丙二醇嵌段聚醚或聚醚嵌段酰胺。
8.根據權利求I所述的非固化聚氨酯防水涂料，其特征在于所述的潛固化劑為噁唑烷型固化劑或亞胺型潛固化劑，噁唑烷型固化劑為3-羥乙基-1，3-噁唑烷或2-異丙基-3-羥乙基-1，3-噁唑烷，亞胺型潛固化劑包括元醛亞胺、酮亞胺。
9.一種如權利要求1所述的非固化聚氨酯防水涂料的制備方法，其特征在于包括以下的步驟: O按配比量，將熱塑性彈性體加入到浙青中使其溶脹變軟； 2)再在步驟I)得到的物料中加入相容劑，加熱到180-210°C，攪拌60-120分鐘，進膠體磨磨20-40分鐘，得到改性浙青備用； 3)將聚醚按配方用量加入到反應釜中，啟動攪拌，打開導熱油閥，升溫，在溫度升到80°C時啟動真空泵，分段控溫脫水，脫水過程中取樣測試含水率，含水率< 0.01%后打開冷卻閥，降溫，按配方要求精確加入異氰酸酯、潛固化劑攪拌2小時，之后啟動真空系統，在75-85 °C下減壓脫氣； 4)將步驟2)得到的改性浙青、填料加入步驟3)的反應釜中，攪拌2小時出料，得到非固化聚氨酯防水涂料。
10.一種如權利要求9所述的非固化聚氨酯防水涂料的制備方法，其特征在于步驟3)中脫水分成三段，每段的溫度、壓力及脫水時間分別如下:
一段:80"100°C, -0.02~-0.03Mpa,30min ；
二段:9(TllO°C, -0.04~-0.05Mpa，30min ； 三段:100~120。。，-0.06MPa 以下，60_90min。
【文檔編號】C08G18/12GK103923565SQ201410115980
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】陸優民, 徐益平, 項曉睿 申請人:浙江魯班建筑防水有限公司