一種納米二氧化硅改性水性聚氨酯防水涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于防水涂料的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種納米二氧化硅改性水性聚氨酯防 水涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚氨酯防水涂料是由異氰酸酯、聚醚等經(jīng)加成聚合反應(yīng)而成的含異氰酸酯基的預(yù) 聚體，配以催化劑、無水助劑、無水填充劑、溶劑等，經(jīng)混合等工序加工制成的單組分聚氨酯 防水涂料。涂膜外觀優(yōu)美，具有良好的裝飾性，且因其良好的柔韌性、耐沖擊性、耐腐蝕性、 耐化學(xué)品性及優(yōu)異的耐低溫性等特點，已廣泛地應(yīng)用于建筑、橋梁及混凝土工程等領(lǐng)域。在 混凝土工程的防護過程中，溶劑型聚氨酯防水涂料表現(xiàn)出了良好的韌性、耐磨性、耐腐蝕性 和較高的附著力，提高了工程的使用壽命，但是溶劑型聚氨酯涂料中的有機溶劑對人類健 康和環(huán)境造成危害，故近年來環(huán)保無毒、低VOC的水性聚氨酯防水涂料備受關(guān)注。
[0003] 水性聚氨酯防水涂料是以水為分散介質(zhì)配置的涂料。既有效避免了溶劑型聚氨酯 體系中有毒、易燃揮發(fā)性有機化合物的排放，又具有不燃、無毒、不污染環(huán)境、節(jié)約能源等優(yōu) 點。其具有成膜溫度低、附著力較強、耐磨性好、硬度高等優(yōu)越性能，在地下工程中應(yīng)用較 多。其不足之處主要表現(xiàn)在耐水性不足、耐腐蝕性較差。另外在施工與應(yīng)用性能方面也不盡 人意，如干燥速度慢;成本高，價格貴;水性涂料對鐵質(zhì)基材可能會引起"閃蝕"；體系表面張 力大引起對基材和顏料潤濕性較差等。
[0004] 因此，如何制備出耐水性好、耐候性好、干燥時間短、附著力高和耐腐蝕性強的水 性聚氨酯防水涂料已成為國內(nèi)外關(guān)注與亟待解決的問題。從化學(xué)組成出發(fā)優(yōu)化原材料組 成，設(shè)計配合比可以從根本上解決這些問題，并與現(xiàn)水性聚氨酯防水涂料對比，本發(fā)明理論 可靠、精確可控，能從根本上改善其耐水性不足、干燥時間短等問題，提高了混凝土工程防 水效果，具有重要的社會意義及實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種納米二氧化硅改性水 性聚氨酯防水涂料。所制備的水性聚氨酯防水涂料干燥時間短，具備優(yōu)異耐水耐腐蝕和耐 老化性。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述納米二氧化硅改性水性聚氨酯防水涂料的制備 方法。
[0007] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0008] -種納米二氧化硅改性水性聚氨酯防水涂料，由以下按重量份數(shù)計的組分組成： 聚氨酯接枝丙烯酸乳液 60~80份 消泡劑 1~2份 成膜助劑 2~6份 流平劑 1~4份 減水劑 1~3份
[0009] 預(yù)分散的納米二氧化桂溶液 3~8份 分散劑 2~9份 增稠劑 2~5份 填料 20~30份 水 15~30份。
[0010] 所述的聚氨酯接枝丙烯酸乳液由上海拓佳印刷材料有限公司提供，其產(chǎn)品名稱為 TJ-0650%聚氨酯接枝丙烯酸乳液。
[0011] 所述的預(yù)分散的納米二氧化硅溶液制備方法如下:將偶聯(lián)劑改性的納米二氧化硅 分散于水中，得到預(yù)分散的納米二氧化硅溶液。所述偶聯(lián)劑改性的納米二氧化硅與水的質(zhì) 量比1:10。所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
[0012] 所述偶聯(lián)劑改性的納米二氧化硅的具體制備方法為將納米二氧化硅溶于無水乙 醇中，加入水，超聲分散，將溶液的PH調(diào)制為3~5，再加入硅烷偶聯(lián)劑，于80~90°C加熱4~ 48h，抽濾，烘干，研磨，即得偶聯(lián)劑改性的納米二氧化硅。
[00?3]所述納米二氧化娃:無水乙醇：水的用量比為4~15g: 95g: 5g;所述超聲分散的時 間為20~35min;所述硅烷偶聯(lián)劑的用量為納米二氧化娃、無水乙醇和水總質(zhì)量的2 %~ 7%。所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-550、KH-560、KH-570中的至少一種。
[0014] 所述的減水劑為聚羧酸高性能減水劑，由中交四航局新材料有限公司提供。
[0015] 所述的分散劑為六偏磷酸鈉，由上海灃瑞化工有限科技公司提供。
[0016] 所述流平劑為聚醚聚酯共聚改性聚硅氧烷、交聯(lián)型丙烯醚改性聚硅氧烷中的一 種。（廣州市斯洛柯化學(xué)有限公司提供的聚醚聚酯共聚改性聚硅氧烷，廣東雷邦高新材料有 限公司生產(chǎn)的交聯(lián)型丙烯醚改性聚硅氧烷。）
[0017]所述成膜助劑為丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯或醇酯十二中的至少一種。
[0018] 所述消泡劑為聚醚改性有機硅、聚硅氧烷或苯乙醇油酸酯中的至少一種。所述聚 醚改性有機硅為廣州市博詳化工科技有限公司生產(chǎn)的BX-690/691/692聚醚改性有機硅。
[0019] 所述增稠劑為羥丙基甲基纖維素、羥乙基纖維素中的至少一種。
[0020] 所述填料為滑石粉、輕質(zhì)碳酸鈣、粉煤灰中的至少一種，其中滑石粉細(xì)度為1250 目，輕質(zhì)碳酸鈣細(xì)度不低于800,粉煤灰為一級灰。
[0021 ]所述納米二氧化硅改性水性聚氨酯防水涂料的制備方法，具體包括以下步驟：
[0022] (1)納米材料的改性及制備:將偶聯(lián)劑改性的納米二氧化硅分散于水中，得到預(yù)分 散的納米二氧化硅溶液;偶聯(lián)劑改性的納米二氧化硅與水質(zhì)量比1:10;
[0023] (2)粉料組分的制備:將填料、分散劑和增稠劑混合均勻即可；
[0024] (3)液料組分的制備:將聚氨酯接枝丙烯酸乳液、消泡劑、成膜助劑、減水劑、流平 劑和水混合并攪拌均勻，最后加入預(yù)分散的納米二氧化硅溶液攪拌均勻即可；
[0025] (4)將液料組分和粉料組分混合均勻，即得到所述納米二氧化硅改性水性聚氨酯 防水涂料。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果：
[0027] (1)本發(fā)明選用聚氨酯接枝丙烯酸乳液為主要成膜物質(zhì)，其具備耐磨、光亮、柔軟 有彈性、機械力學(xué)性、耐候性倶佳等特性;本發(fā)明在水性聚氨酯防水涂料中引入納米二氧化 硅材料，先使用硅烷偶聯(lián)劑對其表面進行改性，有效改善了納米材料團聚現(xiàn)象，后制備預(yù)分 散的納米二氧化硅溶液，在生產(chǎn)中可以直接加入，解決了納米材料在生產(chǎn)中難以分散的問 題，取得了良好的效果；
[0028] (2)本發(fā)明制備的水性聚氨酯防水涂料，不使用有機溶劑，環(huán)保無毒、VO含量低，具 有良好的附著力、耐腐蝕性、耐水性和耐候性等特性，不僅適用于橋梁、隧道和高鐵等混凝 土工程防水領(lǐng)域，還適用于住宅、學(xué)校的裝飾裝修領(lǐng)域，具備一定的工程應(yīng)用價值。
【附圖說明】
[0029] 圖1為實施例1制備的改性納米二氧化硅與未改性納米二氧化硅的粒徑分布圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限如此。
[0031] 實施例1
[0032] 本發(fā)明的所涉及到的偶聯(lián)劑改性的納米二氧化娃制備:稱取IOg納米二氧化娃，5g 去離子水和95g無水乙醇，混合后超聲分散半小時，用甲酸將PH調(diào)制為4,加入硅烷偶聯(lián)劑 (KH-550)5.5g，恒溫(90°C)水浴加入12h，反應(yīng)所得溶液經(jīng)抽濾、烘干(80°C)和研磨后，制得 改性納米二氧化硅，其改性效果如圖1所示，改性后團聚體粒徑變小，且大的團聚體數(shù)量減 少；
[0033] 將偶聯(lián)劑改性的納米二氧化硅分散于水中，得到預(yù)分散的納米二氧