一种双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料.pdf

本发明提出一种双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料。它由A组分和B组分按1∶1的体积比组成；其中，A组分是由低官能度的多异氰酸酯和聚醚多元醇合成的半预聚物；按重量份计，多异氰酸酯是50～80份，官能度为2.0～2.4；聚醚多元醇是20～50份，官能度为2～4；B组分包括40～84份聚醚多元醇或端氨基聚醚或它们的混合物，10～40份胺类扩链剂或醇类扩链剂或它们的混合物，0～20份颜填料及助剂。本发明具备与防水卷材相近甚至更高的力学性能，而且采用喷涂的施工方法，便捷高效，同时大大地延长了防水材料的使用寿命，无溶剂体系也极大地保证了材料的环保要求，性能更可靠、更高效、更环保。与传统防水材料相比能够同时具有高强度、高伸长率。

1、  一种双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，它由A组分和B组分按1∶1的体积比组成；其中，A组分是由低官能度的多异氰酸酯和聚醚多元醇合成的半预聚物；按重量份计，多异氰酸酯是50～80份，官能度为2.0～2.4；聚醚多元醇是20～50份，官能度为2～4；B组分包括40～84份聚醚多元醇或端氨基聚醚或它们的混合物，10～40份胺类扩链剂或醇类扩链剂或它们的混合物，0～20份颜填料及助剂。

2、  根据权利要求1所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，A组分中所用的多异氰酸酯采用芳香族多异氰酸酯或脂肪族多异氰酸酯；其中，芳香族多异氰酸酯采用二苯甲烷-4，4’二异氰酸酯、多亚甲基多苯基多异氰酸酯、液化型二苯甲烷二异氰酸酯或其混合物；脂肪族多异氰酸酯采用六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、或苯二亚甲基异氰酸酯。

3、  根据权利要求2所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，A组分中所用的多异氰酸酯优选二苯甲烷-4，4’二异氰酸酯、液化型二苯甲烷二异氰酸酯或二者的混合物，官能度最典型的是2.0～2.1。

4、  根据权利要求1所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，A组分中所用的聚醚多元醇选自聚氧化丙烯多元醇，其羟基当量在500～3000之间；以二元醇为主，也可掺入部分三元醇。

5、  根据权利要求1所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，B组分中所用的聚醚多元醇是数均分子量为300～5000的聚醚二元醇和或聚醚三元醇。

6、  根据权利要求5所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，B组分中所用的聚醚多元醇还包括具有较高伯羟基含量的高活性聚醚二醇和或聚醚三醇。

7、  根据权利要求6所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，B组分中所用的聚醚多元醇优选伯羟基含量大于70％的高活性聚醚二醇和或聚醚三醇。

8、  根据权利要求1所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，B组分中所用的端氨基聚醚是二官能度或三官能度的以伯胺或仲胺封端的聚醚，或它们的混合物。

9、  根据权利要求1所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，B组分中所用的聚醚多元醇和端氨基聚醚在两者混合的情况下比例是可变的，端氨基聚醚与异氰酸酯的反应活性很高，通过调整其用量可以减少催化剂用量或不用催化剂。

10、  根据权利要求1所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，B组分中所用的胺类扩链剂是乙二胺、3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯基甲烷、二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺、N，N’-二烷基甲基二苯胺、N，N’-二烷基苯二胺、脂肪族多元胺；可选取其中的一种或者其中两种或两种以上的混合物，混合比例可以根据最终涂膜性能的需要来确定。

11、  根据权利要求1所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，B组分中所用的醇类扩链剂是乙二醇、1，4-丁二醇、丙三醇、三羟基丙烷、三乙醇胺；可选取其中的一种或者其中两种或两种以上的混合物，混合比例可以根据最终涂膜性能的需要来确定。

12、  根据权利要求1所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，B组分中所用的胺类扩链剂和醇类扩链剂在两者混合的情况下比例是可变的，胺类扩链剂与异氰酸酯的反应活性很高，提高其用量可以减少催化剂用量或不用催化剂。

13、  根据权利要求1-8、10、11中任一所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，根据需要向B组分中加入催化剂；所用催化剂可以是有机金属化合物，如二丁基二月桂酸锡、辛酸亚锡、或环烷酸金属盐；也可以是叔胺类催化剂，如三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、或三乙醇胺。

14、  根据权利要求13所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，根据需要向B组分中加入抗氧剂、或紫外光吸收剂，优选相互具有协同效应的抗氧剂和紫外光吸收剂。

15、  根据权利要求1或14所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，B组分中颜填料是碳酸钙、硫酸钡、高岭土、滑石粉、珍珠岩、气相二氧化硅、炭黑、钛白粉、酞菁蓝、和大红粉中的一种或其组合。

16、  根据权利要求15所述的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，其特征在于，B组分中加入必要的涂料助剂，如流平剂、润湿分散剂、消泡剂、防沉剂、或水解稳定剂；所加入助剂的种类和量是可以变化的且合适的。

一种双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料
技术领域
本发明涉及一种聚氨酯防水涂料，具体来说涉及一种双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料，它可用于各种建(构)筑物的防水工程。
背景技术
在建(构)筑物的防水领域，主要以卷材和涂料两大类材料为主。卷材施工存在的弊端是对基层含水率要求高，基层形状复杂时铺贴困难，多块拼接会影响美观；另外卷材接缝多且接缝不严密易造成串水，最终出现渗漏，漏水后的维修也是难题；再则国内配套胶黏剂性能差，施工质量难以保证。
防水涂料主要包括水性丙烯酸、硅橡胶和聚氨酯等，可以克服上述卷材存在的不足。其中聚氨酯涂料是20世纪后期发展起来的一种新型材料，在上世纪70年代进入我国防水材料市场，被广泛用于屋面、地下工程与厨卫间，取得了良好的防水效果。但是这些防水涂料都存在如下明显的不足：施工方式为涂刮，由于固化时间长，立面厚涂时容易流挂，需多道施工才能达到设计厚度且涂层之间的施工间隔时间长，导致施工效率低；涂膜延伸率高而拉伸强度及撕裂强度不足，在施工过程中容易受到外力损伤；并且粘结强度较低，与混凝土的粘结强度，特别是潮湿基面的粘结强度达不到高档建筑及高速铁路等国家重点工程对防水材料的使用要求；另外，普通双组分聚氨酯防水涂料中含有机溶剂，施工时会产生有机溶剂的挥发，从而造成对环境的污染以及人体的伤害。
发明内容
本发明的目的是提供一种高固含量、双组分快速反应成型的高强喷涂聚氨酯防水涂料。它克服了以上材料各自的一些缺点，具备与防水卷材相近甚至更高的力学性能，而且采用喷涂的施工方法，便捷高效，同时大大地延长了防水材料的使用寿命，无溶剂体系也极大地保证了材料的环保要求，性能更可靠、更高效、更环保。并且该材料与传统防水材料相比能够同时具有高强度、高伸长率，在特殊应用条件下能实现防水、耐磨、装饰一体化。
本发明的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料由A组分和B组分按1∶1的体积比组成。
A组分是由低官能度的多异氰酸酯和聚醚多元醇合成的半预聚物；按重量份计，多异氰酸酯是50～80份，官能度为2.0～2.4；聚醚多元醇是20～50份，官能度为2～4。
A组分中所用的多异氰酸酯可采用芳香族多异氰酸酯，如二苯甲烷-4，4’二异氰酸酯(MDI)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)、液化型二苯甲烷二异氰酸酯(LMDI)或其混合物；也可以采用脂肪族多异氰酸酯，如六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、或苯二亚甲基异氰酸酯(XDI)等。优选二苯甲烷-4，4’二异氰酸酯(MDI)、液化型二苯甲烷二异氰酸酯(LMDI)或二者的混合物，官能度最典型的是2.0～2.1。
A组分中所用的聚醚多元醇选自聚氧化丙烯多元醇，其羟基当量在500～3000之间；以二元醇为主，也可掺入部分三元醇。
A组分的合成方法：将精确计量的多异氰酸酯加入装有搅拌器、温度计、加料口的反应釜中，充入氮气，均匀搅拌，加热到50～80℃，向釜中滴加精确计量、经脱水处理的聚醚多元醇，边搅拌边保温，滴加完毕后，在60～90℃之间保温3小时，取样测定异氰酸酯基(NCO)含量在10～18％之间，冷却出料，即得A组分。
B组分包括40～84份聚醚多元醇或端氨基聚醚或它们的混合物，10～40份胺类扩链剂或醇类扩链剂或它们的混合物，0～20份颜填料及助剂。
B组分中所用的聚醚多元醇可以是数均分子量为300～5000的聚醚二元醇、聚醚三元醇；所用的聚醚多元醇还包括具有较高伯羟基含量的高活性聚醚二醇和/或聚醚三醇，优选为伯羟基含量大于70％的高活性聚醚二醇和/或聚醚三醇。
B组分中所用的端氨基聚醚可以是二官能度或三官能度的以伯胺或仲胺封端的聚醚，或它们的混合物。例如美国Huntsman公司的JeffamineD-230、T-403、D-2000、T-5000等。
在两者混合的情况下，B组分中所用的聚醚多元醇和端氨基聚醚的比例是可变的，端氨基聚醚与异氰酸酯的反应活性很高，通过调整其用量可以减少催化剂用量或不用催化剂。
B组分中所用的胺类扩链剂可以是乙二胺、3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯基甲烷(例如苏州湘园特种精细化工有限公司的MOCA)、二乙基甲苯二胺(例如美国Albemarle公司Ethacure100)、二甲硫基甲苯二胺(例如美国Albemarle公司Ethacure300)、N，N’-二烷基甲基二苯胺(例如美国DorfKetal公司的Unilin4200)、N，N’-二烷基苯二胺(例如美国DorfKetal公司的Unilink4100)、脂肪族多元胺(例如美国Huntsman公司的JefamineT-403、D-400、D-230、Jefflink^TM555、Jefflink^TM754)等。醇类扩链剂主要有乙二醇、1，4-丁二醇、丙三醇、三羟基丙烷、三乙醇胺等。选取其中的一种或者其中两种或两种以上的混合物，混合比例可以根据最终涂膜性能的需要来确定。
在两者混合的情况下，B组分中所用的胺类扩链剂和醇类扩链剂的比例是可变的，胺类扩链剂与异氰酸酯的反应活性很高，提高其用量可以减少催化剂用量或不用催化剂。
根据需要可以向B组分中加入催化剂。所用催化剂可以是有机金属化合物，如二丁基二月桂酸锡(DBTDL)、辛酸亚锡、或环烷酸金属盐等；也可以是叔胺类催化剂，如三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、或三乙醇胺等。
根据需要可以向B组分中加入抗氧剂、紫外光吸收剂，优选相互具有协同效应的抗氧剂和紫外光吸收剂。
根据需要可以向B组分中加入颜填料，例如碳酸钙、硫酸钡、高岭土、滑石粉、珍珠岩、气相二氧化硅、炭黑、钛白粉、酞菁蓝、和大红粉中的一种或其组合。
根据需要可以向B组分中加入必要的涂料助剂，如流平剂、润湿分散剂、消泡剂、防沉剂、水解稳定剂等，以提高涂膜的质量。所加入助剂的种类和量是可以变化的且合适的。
B组分的制备方法：先将一定量的脱水后的颜填料、助剂以及适量的聚醚多元醇或端氨基聚醚在封闭式砂磨机上研磨，研磨至细度达到≤30μm后，将研磨浆料投入反应釜中，补足配方中的其它成份，混合均匀后出料，即得B组分。
本发明喷涂聚氨酯高强弹性防水涂料的A组分和B组分按1∶1的体积比使用，将A、B两个组分在1∶1(体积比)固定比例的高压喷涂设备中进行计量、升温、加压后，通过喷枪混合均匀后再喷涂到底材上，固化得到高强喷涂聚氨酯防水涂料。
喷涂设备可以使用美国Gusmer公司的H-3500或H-20/35主机和GX-7或GX-8喷枪，Glas-Craft公司的MX/MH主机和Probler喷枪，Graco公司的Hydra-Cat主机和Foam-Cat喷枪等。
本发明的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料具有固含量高、无毒环保、快速固化、施工效率高等优势；在保证断裂伸长率的前提下，拉伸强度、撕裂强度以及粘结强度指标明显优于现行国标GB/T 19250-2003《聚氨酯防水涂料》中的指标，性能可靠，满足高档防水要求。
本发明的双组分高强喷涂聚氨酯防水涂料可用于各种建(构)筑物的高等级防水工程，如建筑物的屋面和地下室、地铁、路桥、水池等的防水抗渗和混凝土保护，尤其是为高速铁路提供优质产品，满足高速铁路系统对高性能、高质量、施工方便且环保的产品要求。
具体实施方式
以下结合具体实施例来对本发明做进一步的说明，下述各实施例仅用于说明本发明而非对本发明的限制。
实施例1
将30.8份的MDI-100、27.0份的MDI-50加入充氮的反应釜中，加热到60℃，向釜中滴加当量为1000的聚醚多元醇42.2份，滴加完毕后，在60～90℃之间保温3小时，得到NCO％为15％的A组分。B组分由二官能度和三官能度端氨基聚醚混合物46份、混合胺类扩链剂36份、颜料及各种助剂18份经研磨搅拌分散均匀制成。
A、B组分经过美国Gusmer公司的H-20/35主机和GX-7喷枪按体积比1∶1喷涂形成聚氨酯防水涂膜，该涂膜的主要物理性能见表1。
表1