一种用于金属基材的快干型防水涂料及其制备方法与流程

本发明属于防水涂料，更具体地，涉及一种用于金属基材的快干型防水涂料及其制备方法。

背景技术：

1、金属基材表面在空气及水分的作用下，可因氧化还原反应或电化学反应而发生锈蚀，而产生的锈蚀会进一步向内扩散，降低金属材料的强度，缩短金属材料的服役时间。为金属基材涂刷防水层是一种有效提高金属材料服役时间的方法。当前，常见金属材料用防水涂层包括聚氨酯防水涂料、聚脲防水涂料及丙烯酸防水涂料。尽管这些涂料在室温及热环境中拉伸强度高(>1.5mpa)，可在结构发生伸缩和变形时为金属基材提供防水保护，然而，聚氨酯防水涂料低温环境下的成膜速率显著变慢，聚脲防水涂料需要加热施工，丙烯酸防水涂料低温溶剂挥发速率降低，成膜速率显著降低，且聚氨酯防水涂料及聚脲防水涂料均对环境湿度敏感，对于施工环境要求较高。同时，聚氨酯涂料与金属基材的附着力一般，导致其在温度应力下或受到物理撞击时容易从基材表面剥落或脱落，降低了涂覆防水层的持久性和可靠性。此外，聚氨酯防水涂料及聚脲防水涂料中含有对人体和环境有害的游离态异氰酸酯(nco)，不利于环境保护。因此，开发一种在不同温度、湿度环境中均具有优良成膜速率、成膜性能及与基材粘结性的快干型金属基材用防水涂料迫在眉睫。

2、甲基丙烯酸甲酯(mma)防水涂料是一种用于金属基材防水的新型涂料，其采用自由基聚合机理成膜，成膜速率不受环境湿度影响，拓宽施工条件，提高施工效率；同时，mma防水涂料还兼具高强、高柔、硬度高、耐老化、使用安全等特点。然而，当前市售mma防水涂料普遍存在低温流动性差、固化时间长，低温柔性差，高温存储不稳定，无法同时满足高低温不同温度范围内快速干燥的施工需求，与金属基材粘结强度较低等不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于金属基材的快干型防水涂料及其制备方法。该防水涂料具有室温下较短的干燥时间、优良的拉伸强度、断裂伸长率以及与金属的附着力，同时，在低温环境下也能保持较短的干燥时间及与金属基材出色的附着力，并展现出良好的低温柔性，有助于提高生产效率，并在多种环境中为金属基材提供可靠的防水防护。该防水涂料可用于具有防水需求的新建及维修项目，满足对于金属基材防水的各种要求。

2、为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种用于金属基材的快干型防水涂料，该防水涂料包括：a组分、b组分和c组分；

3、所述a组分包括：丙烯酸酯预聚体的混合物、丙烯酸酯类单体、填料、氧阻聚抑制消除剂、耐寒增塑剂、流变助剂和任选的其它助剂；

4、所述b组分包括：丙烯酸酯预聚体的混合物、丙烯酸酯类单体、填料、氧阻聚抑制消除剂、耐寒增塑剂、流变助剂、促进剂和任选的其它助剂；

5、所述c组分包括：引发剂。

6、根据本发明，优选地，以质量份数计，所述a组分包括：丙烯酸酯预聚体的混合物25-40份、丙烯酸酯类单体0.5-5份、填料5-15份、氧阻聚抑制消除剂0.025-0.5份、耐寒增塑剂0.025-0.25份、流变助剂0.05-1份和任选的其它助剂0-2.5份；

7、以质量份数计，所述b组分包括：丙烯酸酯预聚体的混合物25-40份、丙烯酸酯类单体0.5-5份、填料5-15份、氧阻聚抑制消除剂0.025-0.5份、耐寒增塑剂0.025-0.25份、流变助剂0.05-1份、促进剂0.5-3份和任选的其它助剂0-2.5份；

8、以质量份数计，所述c组分包括：引发剂0.5-6份。

9、本发明中，a组分、b组分和c组分的单位质量份均相同。

10、优选地，a组分、b组分和c组分的质量比为(10-25)：(10-25)：1。

11、根据本发明，优选地，所述丙烯酸酯预聚体的混合物包括甲基丙烯酸甲酯预聚体、丙烯酸乙酯预聚体、丙烯酸丙酯预聚体、丙烯酸丁酯预聚体、丙烯酸戊酯预聚体、丙烯酸己酯预聚体、丙烯酸辛酯预聚体和丙烯酸-2-乙基己酯预聚体中的至少两种；

12、优选地，所述丙烯酸酯预聚体的混合物包括甲基丙烯酸甲酯预聚体、丙烯酸乙酯预聚体和丙烯酸己酯预聚体，所述甲基丙烯酸甲酯预聚体、丙烯酸乙酯预聚体和丙烯酸己酯预聚体的质量比为(1-10):(1-5)：1，进一步优选地，所述甲基丙烯酸甲酯预聚体、丙烯酸乙酯预聚体和丙烯酸己酯预聚体的质量比为(5-7):(2-4)：1。

13、根据本发明，优选地，所述丙烯酸酯预聚体的混合物中所包含的预聚体的数均分子量均为5000-30000；玻璃态转变温度为20℃至70℃。

14、根据本发明，优选地，所述丙烯酸酯类单体包括甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯和丙烯酸-2-乙基己酯中的至少一种。

15、根据本发明，优选地，所述氧阻聚抑制消除剂包括含有2个双键的干性油、含有1个双键的半干性油、含有环状烯烃结构的化合物、含有缩醛结构的化合物和含2-7个醚键的多元直链醇类中的至少一种；

16、优选地，所述含有2个双键的干性油选自含有共轭双键的桐油、含有2个双键的蓖麻油和含有2个双键的亚麻籽油中的至少一种；所述含有1个双键的半干性油选自含有1个双键的豆油和/或含有1个双键的葵花油；所述含有缩醛结构的化合物选自季戊-4-醇二烯丙基醚和/或甘油环缩醛；所述含2-7个醚键的多元直链醇类选自二缩三乙二醇、三缩四乙二醇和四缩五乙二醇中的至少一种。

17、根据本发明，优选地，所述耐寒增塑剂包括聚乙二醇、聚丙二醇、已二酸二辛酯、已二酸二异癸酯、已二酸直链醇酯、壬二酸二辛酯、癸二酸二丁酯和1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种。

18、根据本发明，优选地，流变助剂包括膨润土、气相二氧化硅和聚乙烯蜡中的至少一种；

19、所述促进剂包括含有苯胺类促进剂，优选包括n,n二甲基对甲苯胺、n,n-二异丙醇基对甲苯胺和n,n二甲基苯胺中的至少一种；

20、所述填料包括轻质碳酸钙、沉淀硫酸钡、滑石粉和硅微粉中的至少一种；

21、所述引发剂包括过氧化二异丙苯和/或过氧化二苯甲酰。

22、根据本发明，优选地，所述其它助剂包括颜料、消泡剂和分散润湿剂中的至少一种。

23、本发明中，本发明的防水涂料，具有快速干燥(23℃表干时间<15min)、高温50℃存储稳定、低温-20℃可施工、0℃仍可保持40％断裂伸长率、施工性能优的特点。配方选用分子量为5000-30000的丙烯酸酯预聚体混合物，确保其在高温及低温环境中均可快速成膜，使涂膜在多种施工环境中均可保证工期，提高施工效率。同时，选用具有低玻璃态转变温度的预聚体及单体(预聚体玻璃态转变温度范围为20-70℃，单体玻璃态转变温度范围为-80℃至120℃)，搭配耐寒增塑剂，不仅进一步提高涂料的表面能，增强mma涂料与金属的附着力，还能起到低温增塑的作用，使涂膜在低温-20℃下仍具有优良流动性，并不对其高温稳定性有不良影响，进一步提高涂料的可施工性。同时，配方中添加的耐寒增塑剂，使防水涂料在低温0℃时仍保持>40％的断裂伸长率，且不影响涂膜的室温断裂伸长率，从而拓宽施工窗口时间，提高生产效率。为提高涂料的稳定性，还向该涂料中添加一种液态氧阻聚抑制消除剂，其可以均匀的分散在树脂预聚体中，并与引发剂发生氧化还原反应，在确保存储稳定的同时，又不降低涂料反应成膜的速率；同时，该助剂与引发剂发生氧化还原后进一步交联，并与交联的mma形成双重网状结构(如图1)，进一步提高mma涂料的力学强度及断裂延伸率。此外，耐寒助剂中的羟基、羧基、酯基与丙烯酸酯类单体、预聚体及液态氧阻聚抑制消除剂之间形成氢键，进一步提高防水涂料的固含量及闪点，提高涂料在长期存储时的稳定性以及耐高温性能。本发明金属基材用快干型丙烯酸酯类防水涂料还具有与金属基材出色的粘附性，可以稳固地附着在金属表面上，持续稳定的为金属基材提供防水保护。

24、本发明的另一方面提供上述防水涂料的制备方法，该制备方法包括：

25、(1)将所述丙烯酸酯预聚体的混合物、丙烯酸酯类单体进、氧阻聚抑制消除剂、耐寒增塑剂、流变助剂、所述填料和任选的其他助剂，进行搅拌混合，得到混合物料；

26、(2)将所述混合物料分成两等份，一份作为所述a组分；另一份和所述促进剂进行混合，得到所述b组分；

27、(3)称取计量的所述引发剂，得到所述c组分。

28、本发明中，作为一种优选实施方式，防水涂料的制备方法包括：

29、(1)将所述丙烯酸酯预聚体的混合物和丙烯酸酯类单体进行搅拌混合，然后加入所述氧阻聚抑制消除剂、耐寒增塑剂和流变助剂，进行搅拌混合；再次加入所述填料，进行搅拌混合；任选的最后加入所述其他助剂，进行搅拌混合，得到混合物料；

30、(2)将所述混合物料分成两等份，一份作为所述a组分；另一份和所述促进剂进行混合，得到所述b组分；

31、(3)称取计量的所述引发剂，得到所述c组分。

32、本发明中，本发明的防水涂料，可以采用喷涂、滚涂、刮涂及刷涂的方式进行施工。

33、采用喷涂施工时需使用双组分喷涂机进行施工，在施工现场，将c组分加入a组分中，组成a+c组分作为组分一，将组分b作为组分二，分别将组分一及组分二加入到两个喷涂用料罐中，采用双组分无气喷涂机进行施工。优选的，采用双组份高压无气喷涂机进行施工。

34、滚涂、刮涂机刷涂施工时，将a组分及b组分混合均匀后，在施工现场，将c组分加入ab组分的混合物中，组成abc组分共混物，作为单一组分进行施工。

35、本发明的技术方案具有如下有益效果：

36、本发明的防水涂料具有快速干燥、良好的附着力和良好的力学性能，适用于多种金属基材的防水需求，例如金属结构、金属屋面、风电基座及扇叶、钢桥表面等。

37、本发明的防水涂料具有优良的材料性能及施工性能。

38、本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。