本发明涉及一种潜固化剂及其制备方法以及单组分聚氨酯防水涂料,属于涂料。
背景技术:
1、目前常用的防水材料主要包括防水卷材和防水涂料。自粘沥青类卷材因其憎水性强,冷施工等优势在防水卷材中占有重要地位;反应型的聚氨酯防水涂料具有良好的耐水性、拉伸强度以及低温柔性,是一种可靠的防水涂料。根据gb 55030-2022《建筑与市政工程防水通用规范》,防水卷材和防水涂料之间紧密贴合,在混凝土基层上形成“涂-卷”复合防水体系是推荐的方案。
2、然而,目前市面上的聚氨酯防水涂料与自粘沥青卷材有明显的相容性问题。第一,聚氨酯防水涂料在混凝土基层表面固化后,在其表面铺贴自粘沥青防水卷材,剥离强度较低,仅0.1-0.8n/mm,在地下室侧墙等垂直面使用容易出现卷材滑移等工程问题。这主要是因为聚氨酯树脂中的氨基甲酸酯键和醚键等官能团与沥青的极性差别较大,导致材料亲合性不好。第二,目前聚氨酯涂料中树脂对增塑剂的相对比例较低,导致交联的聚氨酯网络无法约束阻止增塑剂迁移至界面,进而渗入沥青卷材导致溶胀软化。针对此问题,cn113956774a公开的技术方案采用石油树脂增塑剂并控制其在配方中的含量,制得双组分无溶剂聚氨酯防水涂料。该涂料与自粘沥青卷材同步施工,防水卷材与液态涂料形成微观满粘从而提高复合效果。该技术方案采用普通聚醚多元醇,并未解决聚氨酯涂料和沥青卷材的亲合性问题,因此无法在聚氨酯固化以后再铺贴自粘沥青卷材,并获得良好的粘接效果。
3、改善聚氨酯涂料和沥青卷材亲合性的通用方法,具体是利用聚氨酯材料的可设计性,选用低极性的原材料合成聚氨酯涂料。目前普遍采用端羟基聚丁二烯代替聚醚多元醇(如图1所示),大幅度降低聚氨酯的极性,甚至在涂料中添加沥青组分制备沥青改性聚氨酯涂料也不会造成分相。类似地,cn115627114a公开的技术方案为了解决普通基于聚醚多元醇的聚氨酯涂料与沥青相容性不好的问题,利用含双键的单体(例如苯乙烯等)与聚醚多元醇中微量的双键进行聚合反应,改性聚醚多元醇并降低极性,提高与沥青的相容性。基于此改性聚醚多元醇,制得了双组分沥青改性聚氨酯,用于与自粘沥青卷材复合使用。cn113528001a公开的技术方案利用端羟基聚丁二烯丙烯腈部分代替普通聚醚多元醇,增强了聚氨酯预聚体与沥青的相容性,制备得到的沥青聚氨酯涂料与沥青卷材相容性较好。
4、综上可知,优化聚氨酯涂料中的增塑剂的种类和含量可以控制增塑剂迁移问题,避免溶胀沥青卷材。同时,降低聚氨酯涂料的极性,引入非极性的长链烷烃、环烷烃和苯环等结构有助于增加与沥青的相容性,使沥青卷材和聚氨酯涂料界面的相互作用更强,提高复合体系的剥离和粘结强度。然而,采用端羟基聚丁二烯,或者如cn115627114a和cn113528001a公开的方法,通过降低聚氨酯涂料中预聚体的极性改善与沥青卷材的亲合性,成本较高。ep1108735a公开了一种非迁移、惰性的低级性增塑剂用于提高聚氨酯涂料与沥青材料的相容性,具体是通过长链一元醇与异氰酸酯基团封端的预聚体进行反应,形成了不含可反应基团、与聚氨酯相容性好且含有长链烷烃结构的低极性增塑剂。该方法需要严格控制预聚体和一元醇的投料比例,否则会对聚氨酯涂料性能产生影响。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种潜固化剂,该潜固化剂具有长碳链结构,用于涂料时能够形成交联网络,提高涂料与沥青的亲合性。
2、本发明的目的还在于提供含有上述潜固化剂的单组分聚氨酯防水涂料。
3、为达到上述目的,本发明首先提供了一种潜固化剂,其是由二元伯胺与一元酮或者一元醛经脱水缩合制得;
4、所述二元伯胺的分子式为h2n-r-nh2,r选自cnh2n、cnh2n-2或cnh2n-4,n≥12。
5、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述n的取值为18-42,更优选为30-42,进一步优选为36-42。
6、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述r的结构如式i所示:
7、
8、在式i中:r1、r2、r3和r4各自独立地选自6-8个碳的烷基优选选自7-8个碳的烷基。
9、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述二元伯胺选自式ii所示的化合物和式iii所示的化合物中的一种或两种的组合:
10、
11、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述一元酮的碳数不大于10,更优选地,所述一元酮的碳数为4-8,进一步优选为5-6。
12、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述一元醛的碳数不大于10,更优选地,所述一元醛的碳数为5-9,进一步优选为7。
13、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述一元酮包括甲基异丁基酮和/或2-戊酮,所述一元醛包括苯甲醛。
14、本发明还提供了上述潜固化剂的制备方法,其包括以下步骤:
15、将所述二元伯胺与一元酮或一元醛混合,升温至60-80℃反应1-3小时后,再升温至100-115℃,当不再有水产生时,停止反应;
16、在-0.09mpa至-0.1mpa、60-80℃条件下脱除过量的一元醛或一元酮,得到所述潜固化剂。
17、在上述潜固化剂的制备方法中,优选地,所述二元伯胺与一元酮或一元醛的反应在溶剂中进行;更优选地,所述溶剂包括环己烷、甲苯、乙醇和甲醇中的一种或两种以上的组合。通过添加溶剂可以控制反应的剧烈程度。溶剂可以在脱除过量的一元醛或一元酮的过程中一并进行脱除。
18、本发明还提供了一种单组分聚氨酯防水涂料,其中,该单组分聚氨酯防水涂料包含本发明所提供的潜固化剂。
19、根据本发明的具体实施方案,优选地,该单组分聚氨酯防水涂料的组分包含:异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体、潜固化剂、增塑剂、助剂。
20、根据本发明的具体实施方案,优选地,以重量份计,该单组分聚氨酯防水涂料的组分包含:
21、异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体25-38份;
22、潜固化剂1-5份;
23、增塑剂5-15份;
24、助剂40-55份。
25、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体由聚醚多元醇和多异氰酸酯反应得到。
26、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述聚醚多元醇包括羟值范围20-120mgkoh/g的聚(氧化丙烯-氧化乙烯)多元醇和/或聚氧化丙烯多元醇;所述多异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯等中的一种或两种以上的组合。
27、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述增塑剂包括氯化石蜡、氯代棕榈油甲酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、偏苯三酸三辛酯、环己烷1,2-二甲酸二异壬酯和烷基磺酸苯酯等中的一种或两种以上的组合。
28、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述助剂包括催化剂、无机填料和溶剂中的一种或两种以上的组合。
29、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二新癸酸二甲基锡和双吗啉基二乙基醚等中的一种或两种以上的组合。
30、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述无机填料包括滑石粉、方解石、白云石、高岭土、重质碳酸钙和石英粉中的一种或两种以上的组合。
31、根据本发明的具体实施方案,优选地,所述溶剂包括闭口闪点60-100℃的芳烃溶剂、脂肪烃溶剂和二元酸酯类溶剂等中的一种或两种以上的组合。
32、本发明还提供了上述单组分聚氨酯防水涂料的制备方法,其包括以下步骤:
33、(1)将聚醚多元醇、增塑剂混合后升温至100-120℃,在真空度≥-0.095mpa条件下脱水,一般需要3-5小时;
34、(2)当含水率低于500ppm时降温,加入二异氰酸酯,60-90℃反应3-5小时;加入潜固化剂,降温脱泡即得到单组分聚氨酯防水涂料。
35、在上述单组分聚氨酯防水涂料的制备方法中,优选地,当助剂含有无机填料时,所述无机填料在步骤(1)加入。
36、在上述单组分聚氨酯防水涂料的制备方法中,优选地,当助剂含有溶剂时,所述溶剂在步骤(2)中加入二异氰酸酯时加入。
37、在上述单组分聚氨酯防水涂料的制备方法中,优选地,当助剂含有催化剂时,所述催化剂在步骤(2)中加入潜固化剂时加入。
38、根据本发明的具体实施方案,优选地,上述单组分聚氨酯防水涂料的制备方法包括以下具体步骤:
39、将聚醚多元醇、增塑剂、无机填料混合后升温至100-120℃,真空度≥-0.095mpa条件下脱水3小时;当含水率低于500ppm时降温,加入溶剂和二异氰酸酯,60-90℃反应3-5小时;加入催化剂和潜固化剂,降温脱泡即得到单组分聚氨酯防水涂料。
40、本发明所提供的潜固化剂的r基团含有低级性的长碳链结构,该结构能够在涂料固化过程中进入聚氨酯交联网络(如图2所示),降低涂料的极性,从而提高涂料与沥青的亲合性,保证聚氨酯-自粘沥青卷材复合防水体系的可靠性。
41、本发明所提供的单组分聚氨酯防水涂料不采用端羟基聚丁二烯等特种多元醇,也不对普通聚醚多元醇进行改性,通过添加上述具有长烷烃碳链结构的潜固化剂即可达到增加沥青亲合性的目的,而且能够降低增塑剂用量,同时降低涂料粘度;而且,通过调节聚醚多元醇的羟值,提高二异氰酸酯用量,也有助于提高涂料固化后与自粘沥青卷材的相容性。
42、本发明所提供的单组分聚氨酯防水涂料适合在防水工程中与自粘沥青卷材复合使用,是一种相对廉价、简便和可靠,并且能够与自粘沥青卷材复合使用的单组分聚氨酯防水涂料。
1.一种潜固化剂,其是由二元伯胺与一元酮或者一元醛经脱水缩合制得;
2.根据权利要求1所述的潜固化剂,其中,所述n的取值为18-42。
3.根据权利要求1所述的潜固化剂,其中,所述r的结构如式i所示:
4.根据权利要求3所述的潜固化剂,其中,所述二元伯胺选自式ii所示的化合物和式iii所示的化合物中的一种或两种的组合:
5.根据权利要求1所述的潜固化剂,其中,所述一元酮的碳数不大于10,所述一元醛的碳数不大于10;
6.根据权利要求1所述的潜固化剂,其中,所述一元酮包括甲基异丁基酮和/或2-戊酮,所述一元醛包括苯甲醛。
7.权利要求1-6任一项所述的潜固化剂的制备方法,其包括以下步骤:
8.一种单组分聚氨酯防水涂料,其中,该单组分聚氨酯防水涂料包含权利要求1-6任一项所述的潜固化剂。
9.根据权利要求8所述的单组分聚氨酯防水涂料,其中,该单组分聚氨酯防水涂料的组分包含:异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体、潜固化剂、增塑剂、助剂。
10.根据权利要求9所述的单组分聚氨酯防水涂料,其中,以重量份计,该单组分聚氨酯防水涂料的组分包含:
11.根据权利要求9或10所述的单组分聚氨酯防水涂料,其中,所述异氰酸酯封端的聚氨酯预聚体由聚醚多元醇和多异氰酸酯反应得到;
12.根据权利要求9或10所述的单组分聚氨酯防水涂料,其中,所述增塑剂包括氯化石蜡、氯代棕榈油甲酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、偏苯三酸三辛酯、环己烷1,2-二甲酸二异壬酯和烷基磺酸苯酯中的一种或两种以上的组合;
13.权利要求8-12任一项所述的单组分聚氨酯防水涂料的制备方法,其包括以下步骤: