[发明专利]一种单组分聚氨酯潜固化剂及其制备方法和防水涂料

说明书

本发明公开了一种单组分聚氨酯潜固化剂及其制备方法和防水涂料。该潜固化剂的结构式为：本发明采用醛类与胺类反应制备潜固化剂，制得的潜固化剂结构特殊，结构极其稳定，储存性能较好，产品强度高，且能够应用在高强度单组分外露聚氨酯防水涂料中，解决了高强度单组份外露聚氨酯涂料容易起泡的问题，还能延长单组分聚氨酯的储存期，常温储存12个月无质量问题。

技术领域

本发明属于材料化学领域，更具体地，涉及一种单组分聚氨酯潜固化剂及其制备方法和防水涂料。

背景技术

单组分聚氨酯防水涂料是一种化学反应型高分子防水涂料，施工固化前为无定形液体，故有“液体橡胶”之称，无论是在各种异形或复杂部位，还是在管道纵横和变截面，单组分聚氨酯防水涂料均易于施工，特别是管道根、落水口、阴阳角和防水层收头等部位均易于处理。刮涂或辊涂后，通过与空气中的湿气反应而固化成膜，形成一层连续、柔韧性好、无接缝的整体橡胶防水膜。该防水膜具有力学性能优异、耐磨性突出、耐化学腐蚀性好、整体防水效果佳等优点，被广泛应用于建筑物的屋面、地下室、厕浴间、沟池及化工厂地面的防潮、防水、防渗等领域。传统湿气固化型单组分聚氨酯防水涂料受到外界环境影响较大，如湿度、温度等，冬季施工，固化成膜更较慢，夏季施工因温度高、湿度大，涂膜的表面和截面易出现针孔、气泡等缺陷，大大降低了防水材料的性能，直接影响到防水效果。造成缺陷的主要原因是聚氨酯预聚体中的异氰酸酯根(-NCO)与空气中的H₂O反应，生成CO₂气体，该气体没有完全溢出而存在于聚氨酯基体中所致。

潜固化剂又称潜伏性固化剂，是通过物理和化学的方法对普通固化剂的固化活性加以改进，封闭、钝化活波基团，使用时再通过外界条件(如湿气、光、热、加压)将固化剂的活泼基团释放出来的一种功能性固化剂。

常见传统的潜固化剂有两种类型，即亚胺类及噁唑烷类。亚胺类和噁唑烷类反应在单组分聚氨酯防水涂料的固化反应式如下：

亚胺类分为酮亚胺和醛亚胺，酮亚胺的稳定性欠佳，合成产率不高，聚氨酯防水涂料普遍采用的是醛亚胺，但是普通的醛亚胺分解速度太慢，一般涂膜的表干时间在5～8个小时，如果需要高强度聚氨酯，其NCO％一般都比较高，在5～8小时的表干时间内，-NCO会大量与水反应，导致涂膜气泡较多；噁唑烷类潜固化剂是利用醇胺与羰基化合物合成，并采用仲胺类醇胺化合物，无异构体形成。其水解生成仲胺，与-NCO基团反应相对较慢，材料的表干时间和实干时间较慢，对于高强度聚氨酯领域，显然也不适应。

美国专利US4469831公开了一个被酯化的亚胺，其缺陷是：醛的部分释放后，会继续留在涂膜中，这样会导致涂膜强度降低，无法得到高强度产品。中国专利申请CN104903371A将酯化的亚胺与恶矬烷配合使用，酯化的亚胺因分子量太大，导致当量过大，使用量大大增加，一方面醛部分存留在膜中，导致成膜的强度依然较低，另一方面也不利于成本的考量，从而限制了其在聚氨酯领域的应用。日本专利JP5010161公开了一个带若干苯环的醛亚胺，但是醛亚胺中的胺部分不易获取，且制备的膜性能偏低。

针对高强度外露聚氨酯防水涂料，必须增加硬段含量，如果潜固化剂水解速度不够快，-NCO依然会选择性地跟水反应，造成涂膜气泡较多的问题。因为是外露产品，普遍采用IPDI或HMDI等脂肪族异氰酸酯，因此-NCO活性相对芳香族异氰酸酯更低，造成涂膜表干时间更慢，气泡更多，因此普通的潜固化剂难以做出高强度外露聚氨酯产品。

发明内容

本发明的目的是有效地解决单组分聚氨酯防水涂料的高强度和气泡多的矛盾性问题，同时保证单组分聚氨酯的储存性能。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种单组分聚氨酯潜固化剂，该潜固化剂的结构式如式I所示；