一种防水材料

本申请是申请日为2021年2月4日、申请号为2021101528541、发明名称为“适用于防水卷材的聚脲涂料及其制备方法和防水材料”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及防水卷材技术领域，具体涉及一种具有聚脲涂料制备形成粘接层的防水材料。

背景技术

现有技术的聚脲涂料中胺类扩链剂与聚醚胺的适配性差，制备得到的产品交联密度低，强度性能和自愈合能力差。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种防水卷材，其具有由聚脲涂料形成的粘接层，能够改善防水卷材的粘结性和涂层自愈合的持粘能力。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种聚脲涂料，包括第一组分和第二组分，所述第一组分包括异氰酸酯聚脲预聚体；所述第二组分包括端氨基聚醚、胺类扩链剂、增塑剂和助剂，所述聚脲涂料中第一组分和第二组分的重量比为1:0.2-2；所述端氨基聚醚与胺类扩链剂之间的质量比为1:0.5-2。第一组分和第二组分分开保存，在使用时才进行混合。

根据本发明的一些优选实施方面，所述异氰酸酯聚脲预聚体由位阻仲胺与异氰酸酯制备得到，所述位阻仲胺为具有如下通式的化合物：

其中，X为碳原子数1-3的烷基，R

通过引入大量脲键可以提高材料的内聚强度及持粘性。双组分聚脲反应迅速，材料交联密度大，达到终点的强度时间短，可以提高现场制胶的效率。其有较强的渗透性和亲润性，对各种基材都可缓慢渗入，加强化学和物理锚固，提高对各种基材的粘接力。

在本发明的一些优选实施例中，异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、二异氰酸二甲苯酯(XDI)、氢化二苯基甲烷二异氰酸酯等的一种、两种或多种的组合。

根据本发明的一些优选实施方面，所述第二组分中的胺类扩链剂为与所述位阻仲胺具有相同化学式结构的化合物，即胺类扩链剂也为具有如下通式的化合物：

其中，X为碳原子数1-3的烷基，R

在本发明的一些优选实施例中，胺类扩链剂可以保持与位阻仲胺完全相同的化合物，或者采用不同的、但是符合上述通式的化合物。

根据本发明的一些优选实施方面，所述端氨基聚醚为伯氨基聚醚或仲氨基聚醚。

在本发明的一些优选实施例中，端氨基聚醚采用亨斯曼公司的D230，D400，D2000，D4000，T403，T3000，T5000等伯氨基聚醚，或亨斯曼公司的SD231，SD401，SD2001等仲氨基聚醚。

在本发明的一些优选实施例中，增塑剂选自环烷油、氯化石蜡、DINP(邻苯二甲酸二异壬酯)、DIDP(邻苯二甲酸二异癸酯)、DOTP(对苯二甲酸二辛酯)、植物油脂等其中的至少一种。

在本发明的一些优选实施例中，所述第二组分中端氨基聚醚、胺类扩链剂、增塑剂的质量占比为10％-70％。

在本发明的一些优选实施例，助剂包括可以根据实际情况选用的常规试剂如消泡剂、抗氧剂等。

其中，消泡剂为聚硅氧烷消泡剂和/或硅酮类消泡剂等物理消泡剂，氧化钙、氧化镁、氢氧化钙、恶唑烷类潜固化剂和酮亚胺类潜固化剂等化学消泡剂中的一种、两种或多种的组合。

抗氧剂为选自2，6-三级丁基-4-甲基苯酚、双(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)硫醚、四〔β-(3，5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯中的一种、两种或多种的组合。

本发明还提供了一种如上所述的聚脲涂料的制备方法，包括如下步骤：

制备第一组分：将异氰酸酯加入水分含量300ppm以下的位阻仲胺中进行反应，取样测试NCO的质量分数达到预设值后结束反应，得到异氰酸酯聚脲预聚体；

制备第二组分：将端氨基聚醚、胺类扩链剂、增塑剂混合并脱水至水分含量300ppm以下，加入助剂后搅拌均匀，得到所述第二组分。

根据本发明的一些优选实施方面，制备异氰酸酯聚脲预聚体的步骤中，反应体系的NCO的质量分数的预设值为1-5％。

根据本发明的一些优选实施方面，制备异氰酸酯聚脲预聚体和第二组分时的脱水温度为115-130℃。在本发明的一些优选实施例，该脱水温度优选为120℃。

在本发明的一些实施例中，聚脲涂料的制备方法包括如下步骤：

1)制备第一组分

将位阻仲胺在120℃脱水至水分含量300ppm以下，然后滴加入异氰酸酯，在70-100℃下反应2-4h，取样测试NCO的质量分数达到预设值，结束反应，得异氰酸酯聚脲预聚体。

2)制备第二组分

将端氨基聚醚、胺类扩链剂、增塑剂在120℃下脱水至水分含量300ppm以下，然后降温到55℃，加入助剂、色浆等搅拌均匀并脱泡30min后得到第二组分。将第二组分避光密封保存。

以上为了便于叙述和方便理解，特将步骤进行了区分和编号，实际制备时，以上几个步骤如第一组分中异氰酸酯聚脲预聚体的制备以及第二组分的制备等可以同时进行或无先后顺序的进行。

本发明还提供了一种防水材料，包括基体和防粘层以及用于粘接所述基体和防粘层之间的粘接层，所述粘接层为采用如上所述的聚脲涂料制备得到。将上述的聚脲涂料使用在防水卷材上，能够改善防水材料的粘结性和涂层自愈合的持粘能力。

根据本发明的一些优选实施方面，所述防水材料为将第一组分和第二组分混合反应后涂覆至所述基体上，在涂覆的聚脲涂料上覆盖防粘层，整体加热后得到所述防水卷材。具体的，将第一组分和第二组分加入到反应釜中，在20-60℃下反应1-3h，待物料充分反应后，升温到180℃，使涂料的粘度减小，通过涂布器涂覆到基体上或者自然流到基体上均匀摊开，在涂覆的聚脲涂料上覆盖防粘层，然后进入烘箱中加热，通过加热定型后再附上其他结构层即可成型为成品卷材。

在本发明的一些优选实施例中，基体可以为胎基或另一防粘层，胎基为PET聚酯膜、交叉层压膜PE膜、PVC片材、PE片材、TPO片材、复合片材、聚酯无纺布胎基、玻纤胎、铜胎基等。

在本发明的一些优选实施例中，防粘层可以为天然砂、机制砂或其他细粉、硅油膜、乳液等。

在本发明的一些实施例中，当基体为防粘层时，防水材料中没有胎基，最简单的形式为两个防粘层之间具有采用上述聚脲涂料形成的聚脲粘结层。

在本发明的一些优选实施例中，胎基和防粘层之间除了由聚脲涂料制备得到的粘接层之外还可以设置有其他的粘接层；其他的粘结层可为沥青胶料、环氧胶、丁基胶、热熔压敏胶、聚氨酯胶等胶料。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：本发明的防水材料，具有由聚脲涂料形成的粘接层，该聚脲涂料优选了特定结构的胺类扩链剂，与所选择的聚醚胺适配性更优异，制作出来的产品交联密度高，具有橡胶体优异的强度性能和自愈合能力，改善了传统聚脲涂料的低温柔韧性、粘结强度、耐候性及机械性能；将该聚脲涂料使用在防水卷材上，能够改善防水材料的粘结性和涂层自愈合的持粘能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例1中防水材料的截面示意图；

图2为本发明优选实施例2中防水材料的截面示意图；

图3为本发明优选实施例3中防水材料的截面示意图；

图4为本发明优选实施例4中防水材料的截面示意图；

图5为本发明优选实施例5中防水材料的截面示意图；

图6为本发明优选实施例6中防水材料的截面示意图；

图7为本发明优选实施例7中防水材料的截面示意图；

图8为本发明优选实施例8中防水材料的截面示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1

本实施例中的聚脲涂料包括第一组分和第二组分，第一组分和第二组分的重量比为1:2。

第一组分包括异氰酸酯聚脲预聚体；第二组分包括端氨基聚醚、胺类扩链剂、增塑剂、色浆以及抗氧剂和消泡剂。

本实施例中聚脲涂料的制备方法包括如下步骤：

1)制备第一组分

制备异氰酸酯聚脲预聚体：将200g位阻仲胺在120℃脱水至水分含量300ppm以下，然后滴加入200g二苯基甲烷二异氰酸酯，在80℃下反应3h，取样测试NCO的质量分数达到预设值5％，结束反应，得异氰酸酯聚脲预聚体。

本实施例中的位阻仲胺为如下结构式的化合物：

其中，X为-CH

2)制备第二组分

将150g端氨基聚醚、150g胺类扩链剂、198g增塑剂在120℃下脱水至水分含量300ppm以下，然后降温到55℃，加入1g抗氧剂、0.5g消泡剂以及0.5g色浆搅拌均匀并脱泡30min后得到第二组分。将第二组分避光密封保存。

本实施例中，第二组分中的端氨基聚醚采用亨斯曼公司的D230伯氨基聚醚，胺类扩链剂采用与上述位阻仲胺相同结构式的化合物。

实施例2

本实施例中的聚脲涂料包括第一组分和第二组分，第一组分和第二组分的重量比为1:0.5。

第一组分包括异氰酸酯聚脲预聚体；第二组分包括端氨基聚醚、胺类扩链剂、增塑剂、色浆以及抗氧剂和消泡剂。

本实施例中聚脲涂料的制备方法包括如下步骤：

1)制备第一组分

制备异氰酸酯聚脲预聚体：将200g位阻仲胺在120℃脱水至水分含量300ppm以下，然后滴加入200g甲苯二异氰酸酯，在80℃下反应3h，取样测试NCO的质量分数达到预设值2％，结束反应，得异氰酸酯聚脲预聚体。

本实施例中的位阻仲胺为如下结构式的化合物：

其中，X为-CH

2)制备第二组分

将200g端氨基聚醚、100g胺类扩链剂、198g增塑剂在120℃下脱水至水分含量300ppm以下，然后降温到55℃，加入1g抗氧剂、0.5g消泡剂以及0.5g色浆搅拌均匀并脱泡30min后得到第二组分。将第二组分避光密封保存。

本实施例中，第二组分中的端氨基聚醚采用亨斯曼公司的T3000伯氨基聚醚，胺类扩链剂采用与上述位阻仲胺相同结构式的化合物。

实施例3

参照图1，本实施例中的防水材料由上至下依次包括第一防粘层、第一聚脲粘结层、胎基、第二聚脲粘结层、第二防粘层。第一聚脲粘结层和第二聚脲粘结层为由实施1-2中的聚脲涂料制备形成。

制备防水卷材时，将第一组分和第二组分加入到反应釜中，于40℃自然反应2h，待物料充分反应后，升温到180℃，使涂料的粘度减小，通过涂布器涂覆到基体上，在涂覆的聚脲涂料上覆盖防粘层，然后进入烘箱，通过加热固化后即可成型为成品卷材。

本实施例中的基体为TPO片材，第一防粘层和第二防粘层均为硅油膜。在其他的实施例中，基体可以为胎基或另一防粘层，胎基为PET聚酯膜、交叉层压膜PE膜、PVC片材、PE片材、TPO片材、复合片材、聚酯无纺布胎基、玻纤胎、铜胎基、复合胎基等；防粘层可以为天然砂、机制砂或其他细粉、硅油膜、乳液等。

在其他实施例中，若去除第二聚脲粘结层和第二防粘层，即形成如图2所示结构的防水材料。

如图3所示，在本申请的另一实施例中，防水材料没有胎基，两个防粘层之间具有由聚脲涂料制备形成的聚脲粘结层。如图8所示，聚脲粘结层与防粘层之间还具有其他粘接层，该其他粘接层可为沥青胶料、环氧胶、丁基胶、热熔压敏胶、聚氨酯胶等胶料，且整个防水材料中不存在胎基。

如图4和图5所示，在本申请的另一实施例中，胎基与聚脲粘结层之间还具有其他粘接层，该其他粘接层可为沥青胶料、环氧胶、丁基胶、热熔压敏胶、聚氨酯胶等胶料。

如图6和图7所述，在本申请的另一实施例中，聚脲粘结层与防粘层之间还具有其他粘接层，该其他粘接层可为沥青胶料、环氧胶、丁基胶、热熔压敏胶、聚氨酯胶等胶料。

对比例1

本对比例中的聚脲涂料与实施例1的区别在于第二组分中只含有端氨基聚醚，不含有胺类扩链剂，胺类扩链剂的含量由端氨基聚醚替代，其他的成分和实施例1相同。

对比例2

本对比例中的聚脲涂料与实施例1的区别在于第二组分中只含有胺类扩链剂，不含有端氨基聚醚，端氨基聚醚的含量由胺类扩链剂替代，其他的成分和实施例1相同。

对比例3

本对比例为采用常规热熔压敏胶作为涂层形成粘接层。

制作方式为将环烷油、SIS等材料加热融化，升温到180℃，使涂料的粘度减小，通过涂布器涂覆到基体上，在涂覆的聚脲涂料上覆盖防粘层，然后进入烘箱，通过加热固化后即可成型为成品防水卷材。

对比例4

本对比例为采用常规的聚脲涂料作为涂层形成粘接层。具体的，在制备异氰酸酯聚脲预聚体时，将位阻仲胺替换为聚醚多元醇，进而制备得到常规的聚脲涂料。

测试与分析

参照GB/T 23457-2017预铺防水卷材以及GB/T19250-2013聚氨酯防水涂料标准中的相关方法，将实施例1-2与对比例1-4中的涂料应用于防水卷材中并进行相关性能的测试，结果如表2所示。

表1为实施例1～2和对比例1～4中涂料的原料配方(以质量份计)

表2实施例1～3和对比例1～3的聚脲涂料制备的防水卷材性能测试结果

由表2的测试数据可知，实施例1和2制备得到的聚脲材料应用在防水卷材中的相关性能和常规热熔胶做出来防水卷材在某些性能上接近；但是热熔胶属于物理分散融化，无反应交联体，相比热熔胶，聚脲属于反应交联，高分子结构更加致密，耐久性更好，可以抵御极端的低温，也对高温有较好的抵抗能力，且耐酸碱泡。胺类扩链剂和端氨基聚醚需要一起使用才能达到更好的效果，单一使用的综合性能会差；且改变胺类扩链剂和端氨基聚醚比例会对材料的粘接性有一定的影响，需要控制到合适比例，若采用常规的聚氨酯(对比例4)，粘接性有极大降低，且无自愈合的效果。

与现有技术相比，本发明的具有如下的优势：

1、本申请的聚脲涂料形成的涂层属于黏弹体，类似非固化橡胶沥青涂料一样，永不固化的状态；该涂层产品100％固含量，安全环保无刺激性气味。所制作的卷材环保无刺激气味。

2、相比沥青胶料，本申请的聚脲涂料材料与基材相容性更优异，更不容易油分迁移。

3、相比热熔压敏胶其初粘性和持粘性均比较出众，而且有较强的内聚力，可以抵抗高温对胎基变形的影响。

4、本申请的聚脲涂料具有优异的粘结性，自修复自愈合性能卓越。

5、本申请的聚脲涂料与潮湿的混凝土基面或者砂浆基面拥有极好的粘接力。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。