一种仿生型聚氨酯防水涂料及其生产工艺的制作方法

1.本发明涉及防水涂料领域，尤其涉及一种仿生型聚氨酯防水涂料及其生产工艺。


背景技术：

2.聚氨酯防水涂料起源于欧美及日本，现已发展成为与沥青卷材、高分子卷材并列的三大防水系统之一。聚氨酯防水涂料具有强度高，延伸性好对基层裂缝变形适应能力强，与基层的粘结性能好，耐水性好以及耐腐蚀等一系列优点，可用于三小间、地下室、结构复杂的屋面等特殊部位的防水工程。
3.聚氨酯防水涂料因其优异的性能逐渐成为防水工程中受欢迎的防水材料之一，但受限于配方及材料本身的限制，在材料生产、施工及固化过程中，会有相当数量的甲苯、二甲苯、乙苯释放出来，另外挥发物中或多或少还存在一定数量的游离tdi，这些有害物的存在严重威胁着生产人员、施工人员以及居住人员的身体健康，导致相关人员中毒受伤甚至死亡的事件屡有发生。
4.同时，使用过的聚氨酯防水材料很难降解处理，存在降解周期长，处理成本高的问题；一般现有降解方法有物理降解、化学降解、微生物降解三种方法；物理降解存在降解周期长，且容易对环境造成二次污染；化学降解主要指燃烧法，更易对环境尤其大气环境造成二次污染；微生物降解存在效果差，成本高的缺点。
5.基于以上原因，开发一种环保可持续并且能够净化空气的仿生型聚氨酯防水涂料是本行业一直以来探索的技术方向。


技术实现要素：

6.针对以上技术问题，本发明提供一种仿生型聚氨酯防水涂料及其生产工艺，并要达到以下发明目的：制备的聚氨酯防水涂料在具有良好物理性能的基础上，无挥发性污染物，无游离污染物，无可溶性重金属，同时可以释放负离子。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种仿生型聚氨酯防水涂料，以重量份计，包括以下原料组分：聚醚胺1-4份、植物油多元醇12-17份、磷酸三甲酚酯14-17份、二辛酸异山梨醇酯8-12份、重质碳酸钙15-20份、煅烧高岭土13-18份、改性纳米氧化锌1.5-2.5份、轻稀土-盐石粉复混料8-15份、颜填料0-4份、生物基异氰酸酯7-10份、催化剂0.01-0.1份、消泡剂0.05-0.1份、分散剂0.05-0.3份、潜固化剂2-5份。
8.优选的，所述的聚醚胺的官能度为3。
9.优选的，所述的聚醚胺的分子量为440。
10.优选的，所述的聚醚胺的胺值为342-370mgkoh/g。
11.优选的，所述的植物油多元醇的羟值为140
±
10mgkoh/g。
12.优选的，所述的植物油多元醇的平均官能度为2.7。
13.优选的，所述的重质碳酸钙目数为2400-2600目。
14.优选的，所述的煅烧高岭土目数为2800-3200目。
15.优选的，所述的改性纳米氧化锌粒度为20
±
5nm，改性剂为偶联剂。
16.所述轻稀土-盐石粉复混料：由轻稀土金属氧化物与盐石粉进行掺杂改性所得，轻稀土金属氧化物与盐石粉的质量比为1-8:1-5。所述的轻稀土金属氧化物为氧化镧、氧化铈中的一种或两种的组合。所述的轻稀土-盐石粉复混料中盐石粉为含硼、铝、钠、铁、锂环状结构的硅酸盐矿物，采购于海天商贸盐业。
17.优选的，所述的颜填料为铁红、铁黄、铁蓝中的一种或多种调色。
18.优选的，所述的生物基异氰酸酯：生物基含量为71%。
19.优选的，所述的生物基异氰酸酯：nco含量为54.5%。
20.优选的，所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
21.优选的，所述的消泡剂为聚丙烯酸酯聚合物中的一种或多种。
22.优选的，所述的分散剂为改性丙烯酸酯聚合物中的一种或多种。
23.优选的，所述的潜固化剂为醛亚胺、酮亚胺或噁唑烷中的一种。
24.上述的仿生型聚氨酯防水涂料的生产工艺，其特征在于，步骤如下：a .向反应釜中加入所述的聚醚胺、植物油多元醇、磷酸三甲酚酯、二辛酸异山梨醇酯、重质碳酸钙和煅烧高岭土，升温至115
±
5℃；b. 真空脱水；c. 降温到70~75℃，通入氮气；d. 加入生物基异氰酸酯，控温在75~80℃；e. 加入催化剂、消泡剂、潜固化剂，开启高速分散；f. 加入改性纳米氧化锌和轻稀土-盐石粉复混料，搅拌；g. 关闭氮气，真空脱泡后出料。
25.优选地，所述的步骤b中，真空度为-0.09~-0.1mpa，脱水时间为4h，真空脱水至浆料含水率不高于300ppm。
26.优选地，所述的步骤d中反应时间为2.5
±
0.5h。
27.优选地，所述的步骤e中高速分散时间为30
±
5min。
28.优选地，所述的步骤f中搅拌时间为20
±
5min。
29.优选地，所述的步骤g中真空脱泡时间为20
±
2min。
30.本发明具有如下有益效果：1、本发明涂料具有耐储存，不分层，不沉淀，一年内理化性能不变；高固含、低voc、无检出游离tdi、无苯及苯系物等检出，具有安全环保耐存储的优势；同时，使用本发明涂料制得漆膜具有高力学性能、同时具有优异的耐水性和耐化学溶剂性；2、用本发明涂料制成的漆膜还具有可持续性，不会因废弃物的处置对环境造成二次污染；同时，还具有有效的抗菌、防霉性能；3、本发明涂料制成的漆膜能够持续释放负离子，有利于居住者或作业者的身体健康。
具体实施方式
31.实施例1一种仿生型聚氨酯防水涂料及其生产工艺
一种仿生型聚氨酯防水涂料，以重量份计，由以下原料组成：聚醚胺1.5份、植物油多元醇15.5份、磷酸三甲酚酯15.5份、二辛酸异山梨醇酯9.3份、分散剂（f-108）0.3份、重质碳酸钙18.4份、煅烧高岭土15.4份、铁红2份、生物基异氰酸酯（pdi）7.7份、二月桂酸二丁基锡（t-12）0.05份、消泡剂 0.1份、潜固化剂(alt-403 )2.8份、改性纳米氧化锌1.5份、轻稀土-盐石粉复混料10份。
32.所述的轻稀土-盐石粉复混料：由轻稀土金属氧化物与盐石粉进行掺杂改性所得，轻稀土金属氧化物与盐石粉的质量比为1:1。所述的轻稀土金属氧化物由氧化镧、氧化铈按照2:1的质量比混合而成。
33.一种仿生型聚氨酯防水涂料的生产工艺，工艺步骤如下：向反应釜中加入聚醚胺、植物油多元醇、磷酸三甲酚酯、二辛酸异山梨醇酯、分散剂、重质碳酸钙、煅烧高岭土，升温至115℃，在真空度-0.1mpa下脱水4h，然后降温至72℃，通入氮气后加入生物基异氰酸酯，控温在78℃，反应2.5h。反应后，物料温度降至72℃，加入二月桂酸二丁基锡、消泡剂、潜固化剂，开启高速分散，分散时间为30min；然后加入改性纳米氧化锌、轻稀土-盐石粉复混料，搅拌20min；然后，关闭氮气，真空脱泡20min，出料，得到仿生型聚氨酯防水涂料。
34.实施例2一种仿生型聚氨酯防水涂料及其生产工艺
35.一种仿生型聚氨酯防水涂料，以重量份计，由以下原料组成：聚醚胺3.5份、植物油多元醇12.6份、磷酸三甲酚酯15.5份、二辛酸异山梨醇酯9.3份、分散剂（f-108）0.3份、重质碳酸钙18.4份、煅烧高岭土15.4份、铁红2份、生物基异氰酸酯（pdi）8.5份、二月桂酸二丁基锡（t-12）0.05份、消泡剂0.1份、潜固化剂2.8份、改性纳米氧化锌1.5份、轻稀土-盐石粉复混料10份。
36.所述的轻稀土-盐石粉复混料：由轻稀土金属氧化物与盐石粉进行掺杂改性所得，轻稀土金属氧化物与盐石粉的质量比为1:1。所述的轻稀土金属氧化物由氧化镧、氧化铈按照2:1的质量比混合而成。
37.一种仿生型聚氨酯防水涂料的生产工艺，工艺步骤如下：向反应釜中加入聚醚胺、植物油多元醇、磷酸三甲酚酯、二辛酸异山梨醇酯、分散剂、重质碳酸钙、煅烧高岭土，升温至120℃，在真空度-0.1mpa下脱水4h，然后降温至70℃，通入氮气后加入生物基异氰酸酯，控温在80℃，反应2.5h。反应后，物料温度降至71℃，加入二月桂酸二丁基锡、消泡剂、潜固化剂，开启高速分散，分散时间为30min；然后加入改性纳米氧化锌、轻稀土-盐石粉复混料，搅拌20min；然后，关闭氮气，真空脱泡20min，出料，得到仿生型聚氨酯防水涂料。
38.实施例3一种仿生型聚氨酯防水涂料及其生产工艺
39.一种仿生型聚氨酯防水涂料，以重量份计，由以下原料组成：聚醚胺3.5份、植物油多元醇12.6份、磷酸三甲酚酯15.5份、二辛酸异山梨醇酯9.3份、分散剂（f-108）0.3份、重质碳酸钙18.4份、煅烧高岭土15.4份、铁红2份、生物基异氰酸酯（pdi）8.5份、二月桂酸二丁基锡（t-12）0.05份、消泡剂0.1份、潜固化剂2.8份、改性纳米氧化锌1.5份、轻稀土-盐石粉复混料10份。
40.所述的轻稀土-盐石粉复混料：由轻稀土金属氧化物与盐石粉进行掺杂改性所得，轻稀土金属氧化物与盐石粉的质量比为3：2。所述的轻稀土金属氧化物由氧化镧、氧化铈按
照1:1的质量比混合而成。
41.一种仿生型聚氨酯防水涂料的生产工艺，与实施例2的生产工艺相同。
42.实施例4一种仿生型聚氨酯防水涂料及其生产工艺
43.一种仿生型聚氨酯防水涂料，以重量份计，由以下原料组成：聚醚胺3.5份、植物油多元醇12.6份、磷酸三甲酚酯15.5份、二辛酸异山梨醇酯9.3份、分散剂（f-108）0.3份、重质碳酸钙18.4份、煅烧高岭土15.4份、铁红2份、生物基异氰酸酯（pdi）8.5份、二月桂酸二丁基锡（t-12）0.05份、消泡剂0.1份、潜固化剂2.8份、改性纳米氧化锌1.5份、轻稀土-盐石粉复混料10份。
44.所述的轻稀土-盐石粉复混料：由轻稀土金属氧化物与盐石粉进行掺杂改性所得，轻稀土金属氧化物与盐石粉的质量比为7：3。所述的轻稀土金属氧化物由氧化镧、氧化铈按照1:1的质量比混合而成。
45.一种仿生型聚氨酯防水涂料的生产工艺，与实施例2的生产工艺相同。
46.实施例5一种仿生型聚氨酯防水涂料及其生产工艺
47.一种仿生型聚氨酯防水涂料，以重量份计，由以下原料组成：聚醚胺3.5份、植物油多元醇12.6份、磷酸三甲酚酯15.5份、二辛酸异山梨醇酯9.3份、分散剂（f-108）0.3份、重质碳酸钙18.4份、煅烧高岭土15.4份、铁红2份、生物基异氰酸酯（pdi）8.5份、二月桂酸二丁基锡（t-12）0.05份、消泡剂0.1份、潜固化剂2.8份、改性纳米氧化锌1.5份、轻稀土-盐石粉复混料10份。
48.所述的轻稀土-盐石粉复混料：由轻稀土金属氧化物与盐石粉进行掺杂改性所得，轻稀土金属氧化物与盐石粉的质量比为4：1。所述的轻稀土金属氧化物由氧化镧、氧化铈按照1:1的质量比混合而成。
49.一种仿生型聚氨酯防水涂料的生产工艺，与实施例2的生产工艺相同。
50.实施例6一种仿生型聚氨酯防水涂料及其生产工艺
51.在其他条件完全与实施例2相同的情况下，仅将轻稀土-盐石粉复混料按同等质量替换为重质碳酸钙，其他各组分的重量分不变，并按照实施例1中所述的仿生型聚氨酯防水涂料的生产工艺生产，制备仿生型聚氨酯防水涂料。
52.具体如下：一种仿生型聚氨酯防水涂料，以重量份计，由以下原料组成：聚醚胺3.5份、植物油多元醇12.6份、磷酸三甲酚酯15.5份、二辛酸异山梨醇酯9.3份、分散剂（f-108）0.3份、重质碳酸钙28.4份、煅烧高岭土15.4份、铁红2份、生物基异氰酸酯（pdi）8.5份、二月桂酸二丁基锡（t-12）0.05份、消泡剂0.1份、潜固化剂2.8份、改性纳米氧化锌1.5份。
53.一种仿生型聚氨酯防水涂料的生产工艺，与实施例2的生产工艺相同，仅将轻稀土-盐石粉复混料按同等质量替换为重质碳酸钙。
54.本发明实施例1-6中采用的原料：所述的聚醚胺：官能度为3，分子量为440，胺值为342-370mgkoh/g，伯胺含量≥90%。
55.所述的植物油多元醇：羟值为140
±
10mgkoh/g，平均官能度为2.7。
56.所述的重质碳酸钙目数为2500目。
11.5g/l，未检出苯、甲苯+乙苯+二甲苯、游离tdi、苯酚、蒽、萘、可溶性重金属铅、镉、铬、汞等。
67.将实施例1-6制备出来的仿生型聚氨酯防水涂料用制膜器制得规格大小一致的涂膜，规格大小为：长度40cm、宽度20cm、厚度1.5mm。将涂膜置于密闭容器中养护24h，使用负离子检测仪进行负离子释放量检测，检测结果如表2中所示：表2
68.通过表2中数据可以看出，实施例4释放的负离子量最高，24h负离子释放量为415个/cm3。
69.上述六个实施例均能满足聚氨酯防水涂料gb/t 19250-2013中的规定和使用要求，具有优异的涂料性能。但综合考虑施工可操作性、成本分析，尤其是24h负离子释放量，通过实施例4所制备的仿生型聚氨酯防水涂料优于实施例1、2、3、5、6所制备的仿生型聚氨酯防水涂料，实施例4所述的防水涂料属于最优技术方案，制得的仿生型聚氨酯防水涂料综合性能最好。
70.以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

技术特征：
1.一种仿生型聚氨酯防水涂料，其特征在于：包括以下原料组分：聚醚胺、植物油多元醇、磷酸三甲酚酯、二辛酸异山梨醇酯、重质碳酸钙、煅烧高岭土、改性纳米氧化锌、轻稀土-盐石粉复混料、颜填料、生物基异氰酸酯、催化剂、消泡剂、分散剂、潜固化剂。2.根据权利要求1所述的一种仿生型聚氨酯防水涂料，其特征在于：以重量份计，包括以下原料组分：聚醚胺1-4份、植物油多元醇12-17份、磷酸三甲酚酯14-17份、二辛酸异山梨醇酯8-12份、重质碳酸钙15-20份、煅烧高岭土13-18份、改性纳米氧化锌1.5-2.5份、轻稀土-盐石粉复混料8-15份、颜填料0-4份、生物基异氰酸酯7-10份、催化剂0.01-0.1份、消泡剂0.05-0.1份、分散剂0.05-0.3份、潜固化剂2-5份。3.根据权利要求1所述的一种仿生型聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。4.根据权利要求1所述的一种仿生型聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述的消泡剂为聚丙烯酸酯聚合物中的一种或多种；所述的分散剂为改性丙烯酸酯聚合物中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的一种仿生型聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述的潜固化剂为醛亚胺、酮亚胺或噁唑烷中的一种。6.根据权利要求1所述的一种仿生型聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述的改性纳米氧化锌粒度为15-25nm，改性剂为偶联剂。7.根据权利要求1所述的一种仿生型聚氨酯防水涂料，其特征在于：所述轻稀土-盐石粉复混料：由轻稀土金属氧化物与盐石粉进行掺杂改性所得，轻稀土金属氧化物与盐石粉的质量比为1-8:1-5。8.根据权利要求1所述的一种仿生型聚氨酯防水涂料的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤：向反应釜中加入聚醚胺、植物油多元醇、磷酸三甲酚酯、二辛酸异山梨醇酯、重质碳酸钙和煅烧高岭土，升温至115
±
5℃；真空脱水；降温到70~75℃，通入氮气；加入生物基异氰酸酯，控温在75~80℃；加入催化剂、消泡剂、潜固化剂，开启高速分散；加入改性纳米氧化锌和轻稀土-盐石粉，搅拌；关闭氮气，真空脱泡。9.根据权利要求8所述的一种仿生型聚氨酯防水涂料的生产工艺，其特征在于：所述真空脱水：真空脱水至浆料含水率不高于300ppm。10.根据权利要求8所述的一种仿生型聚氨酯防水涂料的生产工艺，其特征在于：所述真空脱泡：真空脱泡时间为20
±
2min。

技术总结
本发明提供一种仿生型聚氨酯防水涂料及其生产工艺，防水涂料包括以下原料组分：聚醚胺、植物油多元醇、磷酸三甲酚酯、二辛酸异山梨醇酯、重质碳酸钙、煅烧高岭土、改性纳米氧化锌、轻稀土-盐石粉复混料、颜填料、生物基异氰酸酯、催化剂、消泡剂、分散剂、潜固化剂。本发明制备的聚氨酯防水涂料在具有良好物理性能的基础上，无挥发性污染物，无游离污染物，无可溶性重金属，同时可以释放负离子。同时可以释放负离子。


技术研发人员：潘玉民 李超 杨丰杰 孟祥雪 王威 朱兆伟 付登升 徐杰 王玉芬
受保护的技术使用者：宏源防水科技集团有限公司
技术研发日：2023.08.08
技术公布日：2023/10/15