[发明专利]一种湿固化单组份聚氨酯涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种防护涂料，特别是建筑领域用的防护涂料及其制备方法。具体地说，本发明涉及一种湿固化单组份聚氨酯涂料及其制备方法。

背景技术

湿固化单组份聚氨酯涂料是一种含有异氰酸酯（-NCO）端基的预聚体，适于在潮湿环境中施工，可与湿气反应，进一步交联固化形成高弹性、坚固耐用的无接缝防水涂膜。涂膜中含有大量的脲键以及氨基甲酸酯键，由于氢键等的作用，涂膜具有优良的附着力，具有耐磨、耐油、耐酸碱、耐冲击性能，并且电绝缘性好。此类涂料的成膜物质，大多是由大分子的多元醇（如聚酯多元醇、聚醚多元醇）与二异氰酸酯加成反应制备。由于该涂料对湿气敏感，故贮存要求较高，生产和包装过程中要严格控制水分含量。与双组份涂料相比，湿固化单组份聚氨酯涂料省去了施工前的配料工序，不会发生计量差错，使用操作方便，是极具发展前途的品种。

然而，湿固化单组份聚氨酯涂料也存在一些不足：①该涂料是靠吸收湿气而进行缓慢反应固化的，所以受空气湿度的影响较大，固化时间较长，添加催干剂能改善涂膜的干燥速度，但会降低贮存稳定性；②由于湿气固化产生二氧化碳，不能厚涂，施工时需多道涂刮，程序繁琐，可能会影响工期；③粉料的添加能降低成本，但会增大体系粘度，需要添加稀释溶剂，使得产品不环保。

近年来，为了克服湿气固化的上述不足，单组份水固化聚氨酯防水涂料的研究逐渐活跃，该涂料以水为固化剂，因而更环保；且水较其它固化剂而言，成本更低，且还能在较宽的温度范围内固化。王庆安等在单组分聚氨酯防水涂料的合成中使水和以-NCO为端基的预聚体发生反应，生成脲键而固化，生成的CO₂气体可通过气体吸收剂吸收，形成致密的弹性体涂膜，合成了性能较好的水固化聚氨酯防水涂料。戴永清等也在聚氨酯防水涂料的研制中采用水作固化剂。然而，为保障固化后涂膜力学性能的稳定，水的添加量须严格控制，水分含量过低，涂膜的固化较慢，此外由于涂膜固化交联度不够，力学性能也较差；随着水分含量的增加，力学性能相应提高，当水分含量在某一范围时，拉伸强度最大；水用量过多时，力学性能又有所下降。这些给水固化聚氨酯防水涂料的应用造成了不少困难，也是水固化聚氨酯防水涂料的不足之处。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的湿固化单组份聚氨酯涂料。

本发明同时还要提供一种湿固化单组份聚氨酯涂料的制备方法。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

一种湿固化单组份聚氨酯涂料，以重量百分含量计，其原料组成如下：多异氰酸酯单体10%~20%、聚醚多元醇20%~40%、增塑剂5%~15%、改性矿粉30%~50%、潜固化剂1%~5%、环糊精包裹的环保型催化剂0.1%~2%、消泡剂0.1%~1%和单异氰酸酯化合物0.1%~1%，其中：所述的改性矿粉为经过化学包覆法处理而表面包覆有包覆剂的矿物粉料；所述的环糊精包裹的环保型催化剂中，环保型催化剂处于环糊精的纳米空腔内，所述的环糊精为未改性的环糊精或改性环糊精或二者的组合。

根据本发明，所述的多异氰酸酯单体可以为市场常见的甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）等。其中TDI和MDI用于非外露产品，IPDI和HDI用于外露产品。由于TDI和HDI蒸汽压高、挥发性强，具有强烈的刺激性气味，从产品的环保性和生产工人安全性综合考虑，本发明更优选MDI和IPDI，分别用于非外露和外露产品。

根据本发明的一个方面，聚醚多元醇的官能度为2~3，优选地，聚醚多元醇为选自聚乙二醇醚、聚丙二醇醚及聚丙三醇醚中的一种或多种。优选地，聚醚多元醇的羟值在20～200KOHmg/g之间，更优选地，羟值为20～58KOHmg/g。

根据本发明，增塑剂可以为本领域常用的类型。优选地，增塑剂为碳酸丙烯酯。因为碳酸丙烯酯与聚氨酯树脂能形成化学键合，与传统的增塑剂氯化石蜡、邻苯二甲酸二丁酯及邻苯二甲酸二辛酯等相比粘度更低，相容性好，不会随着时间迁移出涂料，其使用既可以降低体系粘度，也可以提高产品的耐久性。

所述的化学包覆法是已知的，其是指通过硅烷偶联剂、硬脂酸等对被包覆物质通常为无机粒子的表面进行改性的方法。根据本发明，所述的包覆剂优选为硅烷偶联剂。所述的矿物粉料包括但不限于煅烧高岭土、滑石粉、硅灰粉及碳酸钙等。改性矿粉加入到聚氨酯体系后不容易发生团聚、沉淀，不仅能提高与聚氨酯体系的相容性，也能较好地降低体系粘度、改善流平。