本发明属于防水材料技术领域，具体涉及一种外露型聚脲防水修缮涂料及其制备与施工方法。
背景技术：
目前建筑渗漏率居高不下，据可靠数据全国屋面渗漏率在95％，从而建筑渗漏修缮将是或已然成为建筑修缮的重要内容。对于渗漏修缮而言，一款综合性能优异的防水修缮材料是渗漏治理的关键。就目前的防水修缮材料来看，主要存在耐久性差、与基面粘结力差(易剥离脱层而导致窜水)、不能外露(耐紫外线性能差)，最终在短期内就出现脱层、开裂，甚至复漏等问题是屡见不鲜；另外，想要彻底治理渗漏问题，多数防水修缮材料所配套的施工方案需要打凿，即将饰面层或其他构造层打凿清除后重新做防水，导致工期长、成本高、噪音振动扰民、结构安全受影响、废弃物污染大等一系列问题；再者，喷涂聚脲技术虽材料性能好但其需要借助笨重的专用设备进行喷涂才能施工，其只适用于大型工程建设，不适合小片区或小范围修缮工作。
另一方面，环境保护是当今社会的重要课题，普通的防水修缮材料或多或少存在有害物质排放，比如聚氨酯涂料溶剂等挥发物质的排放、改性沥青类防水卷材及热熔非固化涂料在施工中沥青高温挥发物的排放等等。
技术实现要素：
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种外露型聚脲防水修缮涂料，本发明的目的之二在于提供这种外露型聚脲防水修缮涂料的制备方法，本发明的目的之三在于提供这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法。
为了实现上述的目的，本发明所采取的技术方案是：
本发明提供了一种外露型聚脲防水修缮涂料。
这种外露型聚脲防水修缮涂料包括a组分和b组分；a组分是由以下质量份的组分组成：60～100份聚天门冬氨酸酯树脂、0～20份聚醚多元胺、0.1～5份分散剂、0.05～3份增塑剂、0.1～5份消泡剂、1～10份偶联剂、5～15份固态填料、0.5～5份触变剂、0.05～2份流平剂；b组分为固化剂；a组分和b组分的质量比为(1.5～3)：1。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料的a组分是由以下质量份的组分组成：75～95份聚天门冬氨酸酯树脂、0～10份聚醚多元胺、0.1～3份分散剂、0.1～1.5份增塑剂、0.1～2份消泡剂、1～5份偶联剂、5～10份固态填料、0.5～3份触变剂、0.1～1份流平剂；进一步优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料的a组分是由以下质量份的组分组成：80～95份聚天门冬氨酸酯树脂、0～10份聚醚多元胺、0.1～0.5份分散剂、0.1～0.5份增塑剂、0.1～0.3份消泡剂、1.5～3份偶联剂、8～9份固态填料、0.5～1份触变剂、0.2～0.5份流平剂。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，a组分和b组分的质量比为2：1(使用时的混合质量比)。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，聚天门冬氨酸酯树脂的结构式如式(1)所示：
式(1)中，x表示脂肪烃基或脂环烃基；r1、r2、r3、r4分别独立表示未取代的烷基、取代的烷基或卤素；卤素优选为f。
这种外露型聚脲防水修缮涂料中，聚天门冬氨酸酯树脂的制备方法是，将脂环族伯二胺或脂肪族伯二胺与二烷基马来酸酯进行加成(michael加成)反应，得到聚天门冬氨酸酯树脂；其中，脂环族伯二胺可选自4,4’-二氨基二环己基甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷中的至少一种；脂肪族伯二胺可选自六亚甲基二胺；二烷基马来酸酯可选自马来酸二乙酯、马来酸二丁酯中的至少一种。
这种聚天门冬氨酸酯树脂的制备方法中，伯二胺化合物(脂环族伯二胺或脂肪族伯二胺)与二烷基马来酸酯的摩尔比为(2～2.5)：1，优选为2:1。
这种聚天门冬氨酸酯树脂的制备方法中，反应的温度为90℃～100℃，反应的时间为10h～15h。
这种聚天门冬氨酸酯树脂的制备方法中，还包括加入催化剂参与反应；催化剂的用量占反应原料(伯二胺化合物与二烷基马来酸酯)总质量0.02％～0.05％；催化剂可选自甲醇钠、乙醇钠、氢氧化钠、二丁基锡二月桂酸酯、二丁基氧化锡、脯氨酸中的至少一种。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，聚醚多元胺为聚醚二胺、聚醚三胺中的至少一种；进一步优选的，聚醚多元胺为聚四亚甲基醚二胺、聚醚胺d230、聚氧丙烷基二胺、聚氧丙烷基三胺中的至少一种。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，聚醚多元胺的质量份不为0，即含有聚醚多元胺这一组分。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，分散剂为双十八烷基甲基叔胺、十六烷基二甲基叔胺中的至少一种。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，增塑剂为油酸丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯中的至少一种；进一步优选的，增塑剂为油酸丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二丁酯中的至少一种。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，消泡剂为有机硅消泡剂、聚醚消泡剂中的至少一种。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，偶联剂为乙烯基类硅烷偶联剂、氯烃基类硅烷偶联剂、氨烃基类硅烷偶联剂、环氧烃基类硅烷偶联剂、甲基丙烯酰氧烷基类硅烷偶联剂、含硫烃基类硅烷偶联剂、拟卤素类硅烷偶联剂、季铵烃类硅烷偶联剂中的至少一种；进一步优选的，偶联剂选自a150、a151、a171、a172、wd-30、wd-31、wd-40、wd-42、wd-62、wd-71、wd-80、wd-81、kh550、kh560、kh570、kh580、kh791、z-6032中的一种或多种。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，固态填料为活性碳酸钙、钛白粉、硫酸钡、滑石粉、云母粉、高岭土中的至少一种；进一步优选的，固态填料为活性碳酸钙、钛白粉、硫酸钡、滑石粉、高岭土中的至少一种；再进一步优选的，固态填料为活性碳酸钙、钛白粉中的一种或两种。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，触变剂为膨润土、气相二氧化硅、气相氧化锌、气相氧化铝、硬脂酸锌、炭黑、石墨烯、纳米粘土、纳米纤维素中的至少一种；进一步优选的，触变剂为膨润土、气相二氧化硅、硬脂酸锌中的至少一种。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，流平剂为有机硅类流平剂、聚丙烯酸酯类流平剂中的至少一种。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料中，固化剂为xdi(苯二亚甲基二异氰酸酯)、xdi预聚体、tmdi(三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯)、tmdi预聚体、hdi(1,6-己二异氰酸酯)三聚体、聚醚改性hdi三聚体、聚酯改性hdi三聚体、ipdi(异佛尔酮二异氰酸酯)三聚体、聚醚改性ipdi三聚体、聚酯改性ipdi三聚体中的至少一种；进一步优选的，固化剂为聚醚或聚酯改性的多异氰酸酯三聚体，即选自聚醚改性hdi三聚体、聚酯改性hdi三聚体、聚醚改性ipdi三聚体、聚酯改性ipdi三聚体中的至少一种；再进一步优选的，固化剂选自聚醚改性hdi三聚体、聚醚改性ipdi三聚体中的一种或其组合物；当固化剂选自聚醚改性hdi三聚体和聚醚改性ipdi三聚体组合物时，聚醚改性hdi三聚体和聚醚改性ipdi三聚体的质量比为1：(1.5～3)。
本发明还提供了上述外露型聚脲防水修缮涂料的制备方法。这种外露型聚脲防水修缮涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚天门冬氨酸酯树脂和聚醚多元胺混合，再加入分散剂、增塑剂、消泡剂、偶联剂、固态填料、触变剂和流平剂混合均匀，过筛或研磨，得到a组分；
2)以固化剂作为b组分，将a组分和b组分混合，得到外露型聚脲防水修缮涂料。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料的制备方法步骤1)中，过筛或研磨至细度为80～120目；进一步优选的，过筛或研磨至细度为100目。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料的制备方法步骤2)中，采用聚醚或聚酯改性的多异氰酸酯三聚体作为b组分。
这种外露型聚脲防水修缮涂料的制备方法步骤2)中，当采用聚醚或聚酯改性的多异氰酸酯三聚体作为b组分时，b组分的制备方法是：将多异氰酸酯三聚体与聚醚多元醇或聚酯多元醇反应，得到b组分；其中，多异氰酸酯三聚体的nco基团，与聚醚多元醇或聚酯多元醇中的oh基团，-nco/-oh的摩尔比(1.8～2.2)：1，优选为2:1。制备过程中加热至80℃～90℃，保温至nco基团小于反应物料总质量的8％时出料。
本发明还提供了上述这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法。这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法，包括以下步骤：
1)对施工基面进行打磨除尘处理，无需打凿基面；
2)在步骤1)处理后的基面上先涂刷基层处理剂，然后涂刷上述的外露型聚脲防水修缮涂料作为中涂层，再涂刷上述的外露型聚脲防水修缮涂料作为面涂层。
这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法步骤1)中，对施工基面进行打磨除尘处理是在常温下进行。通过对施工基面进行打磨除尘处理，有利于基层处理剂的粘结。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法步骤2)中，基层处理剂与基面粘接力不低于2.5mpa。
这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法步骤2)中，基层处理剂为本领域的常见处理剂，如可选自环氧树脂类专用基层处理剂，或者其他类型的界面剂。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法步骤2)中，涂刷中涂层后，固化6～8小时，再涂刷面涂层；固化是在常温下自然干燥。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法步骤2)中，中涂层的涂料涂刷量为1.2kg/m2～1.8kg/m2；进一步优选的，中涂层的涂料涂刷量为1.4kg/m2～1.6kg/m2。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法步骤2)中，面涂层的涂料涂刷量为0.5kg/m2～0.8kg/m2；进一步优选的，面涂层的涂料涂刷量为0.6kg/m2～0.8kg/m2。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法步骤2)中，中涂层的厚度为0.8mm～1.0mm；面涂层的厚度为0.2mm～0.5mm；中涂层和面涂层总的涂层厚度为1.0mm～1.5mm。
优选的，这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法步骤2)中，涂刷面涂层后养护3～7天。
本发明这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法步骤2)中，设置中涂层和面涂层起到了分遍涂刷的目的，有利于减少空隙贯通，防止一次涂刷过厚产生的问题。中涂层具有承上启下的作用，是重要的过渡层；其既可以牢固粘结基面，又给与基面层一个平整而富有极佳相容性的基面；同时赋予整个涂层一定的厚度。面涂层主要起到提升涂层耐磨、耐磨性的作用。
这种外露型聚脲防水修缮涂料的施工方法步骤2)中，在面涂层之上无需施工保护层或防护层；在一些具体的实施方式中，根据实际的需要，也可以在面涂层上涂刷防滑层，防滑层是将石英砂掺入面涂层中，一起涂刷，起到防滑作用。
本发明的有益效果是：
本发明的外露型聚脲防水修缮涂料具有优异的耐候性能和防水密封性能，无有害物质挥发、不黄变、不剥离、粘结牢固。本发明的外露型聚脲防水修缮涂料施工时无需打凿基面，可喷涂或人工刮涂，快捷高效、防水彻底耐久、环保安全，可应用于新建防水工程及房屋修缮工程。
具体来说，本发明的外露型聚脲防水修缮涂料在施工后，材料可与水及空气长期接触不粉化、不开裂、不黄变、不脱层起鼓，与基面粘结牢固抗窜水，渗漏修缮效果立竿见影，且具有优异的耐低温柔性、耐高温稳定性、耐磨性、酸碱特性，坚固耐久。该材料可采用人工刮涂或轻型电动喷涂机喷涂作业，施工安全、高效，对周边环境影响极小。本发明的施工工艺区别于普通材料修缮技术，不打凿基面，固化速度相对较快，减少了工作面占用时间，维修工期短，渗漏治理效果显著。本发明的外露型聚脲防水修缮涂料是应用于新建防水工程及房屋修缮工程中的一种高品质、高性能防水材料。
具体实施方式
以下通过具体的实施例对本发明的内容作进一步详细的说明。实施例中所用的原料如无特殊说明，均可从常规商业途径得到。实施例中的制备或处理方法如无特殊说明，均为本领域的常规方法。
涂料实施例1
一种外露型聚脲防水修缮涂料，其使用时用a与b两个组分进行混合调配使用，按质量份计，a与b的组成分别为：
a组分：
聚天门冬氨酸酯树脂80份；
聚醚多元胺10份；
分散剂0.2份；
触变剂0.7份；
偶联剂2.0份；
消泡剂0.1份；
增塑剂0.3份；
流平剂0.2份；
钛白粉8.5份。
b组分：聚醚改性hdi三聚体。
所用的聚醚多元胺为聚醚胺d230；分散剂为双十八烷基甲基叔胺；触变剂为气相二氧化硅；偶联剂为kh550；消泡剂为有机硅消泡剂；增塑剂为邻苯二甲酸二辛酯；流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂。
将a组分与b组分按2:1的质量配比混合均匀，得到本例的外露型聚脲防水修缮涂料。
a组分中的聚天门冬氨酸酯树脂合成方法，按摩尔份计，原料配比如下：
4,4’-二氨基二环己基甲烷2份；
马来酸二乙酯1份；
催化剂0.05％(质量百分比)；
所用的催化剂为乙醇钠；
将上述原料依次加入四口烧瓶中，充氮气，升温至95℃，保温12h后冷却出料。
a组分的制备方法为：常温下，将所得的聚天门冬氨酸酯树脂、聚醚多元胺、分散剂、触变剂、偶联剂、消泡剂、增塑剂、流平剂、钛白粉按顺序依次加入四口烧瓶中，充分搅拌分散均匀后研磨到100目后出料。
b组分的制备原料包括hdi三聚体和聚醚二元醇；其中，hdi三聚体的nco基团与聚醚二元醇中的oh基团，-nco/-oh的摩尔比为2:1。
b组分的制备方法为：常温下，将hdi三聚体加入四口烧瓶中，而后将聚醚二元醇滴入烧瓶中，滴加完成后加热至85℃，保温至-nco％小于8％时出料。
涂料实施例2
一种外露型聚脲防水修缮涂料，其使用时用a与b两个组分进行混合调配使用，按质量份计，a与b的组成分别为：
a组分：
b组分：聚醚改性hdi三聚体。
a、b组分所用的原料与实施例1的相同，同样将a组分与b组分按2:1的质量配比混合均匀，得到本例的外露型聚脲防水修缮涂料。
a组分的制备方法为：常温下，将聚天门冬氨酸酯树脂、分散剂、触变剂、偶联剂、消泡剂、增塑剂、流平剂、钛白粉按顺序依次加入四口烧瓶中，充分搅拌分散均匀后研磨到100目后出料。
b组分的制备方法与实施例1相同。
本例a组分与实施例1的区别仅在于实施例1含有聚醚多元胺，本例不含有聚醚多元胺。
涂料实施例3
一种外露型聚脲防水修缮涂料，其使用时用a与b两个组分进行混合调配使用，按质量份计，a与b的组成分别为：
a组分：
聚天门冬氨酸酯树脂a80份；
聚天门冬氨酸酯树脂b15份；
分散剂0.5份；
触变剂0.5份；
偶联剂1.5份；
消泡剂0.3份；
增塑剂0.1份；
流平剂0.5份；
钛白粉8.0份。
b组分：聚醚改性ipdi三聚体。
所用的聚醚多元胺为聚醚胺d230；分散剂为十六烷基二甲基叔胺；触变剂为膨润土；偶联剂为kh570；消泡剂为有机硅消泡剂；增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯；流平剂为聚丙烯酸酯类流平剂。
将a组分与b组分按2:1的质量配比混合均匀，得到本例的外露型聚脲防水修缮涂料。
a组分中聚天门冬氨酸酯树脂a合成方法，按摩尔份计，原料配比如下：
4,4’-二氨基二环己基甲烷2份；
马来酸二乙酯1份；
催化剂0.05％(质量百分比)；
所用的催化剂为乙醇钠；
将上述原料依次加入四口烧瓶中，充氮气，升温至95℃，保温12h后冷却出料。
a组分中聚天门冬氨酸酯树脂b的合成方法，按摩尔份计，原料配比如下：
3,3’-二甲基-4,4’-二氨基二环己基甲烷2份；
马来酸二乙酯1份；
催化剂0.05％(质量百分比)；
所用的催化剂为乙醇钠；
将上述原料依次加入四口烧瓶中，充氮气，升温至95℃，保温12h后冷却出料。
a组分的制备方法为：常温下，将所得的聚天门冬氨酸酯树脂a、聚天门冬氨酸酯树脂b、分散剂、触变剂、偶联剂、消泡剂、增塑剂、流平剂、钛白粉按顺序依次加入四口烧瓶中，充分搅拌分散均匀后研磨到100目后出料。
b组分的制备原料包括ipdi三聚体和聚醚二元醇；其中，ipdi三聚体的nco基团与聚醚二元醇中的oh基团，-nco/-oh的摩尔比为2:1。
b组分的制备方法为：常温下，将ipdi三聚体加入四口烧瓶中，而后将聚醚二元醇滴入烧瓶中，滴加完成后加热至85℃，保温至-nco％小于8％时出料。
实施例1、实施例2、实施例3的涂料所对应的性能指标与gb/t23446-2009《喷涂聚脲防水涂料》标准技术指标对比情况如表1所示。
表1各实施例技术指标与技术标准对比情况
从实施例1-3的技术指标可以看出其完全满足喷涂聚脲防水涂料ii型的技术要求，其粘结强度、拉伸强度、低温性能、人工气候老化、耐磨性及耐冲击性能完全满足外露防水修缮材料在耐候型、粘结强度、耐磨耐冲击等方面的技术要求；其凝胶时间及表干时间符合人工所需要的施工操作时间要求。
通过实施例1与实施例2的对比发现，引入聚醚多元胺能够对膜层的撕裂强度、粘结强度及低温耐久性方面起到改善作用，同时聚醚多元胺的引入降低了约4-6％的生产成本，对于外露型聚脲的性能及成本优化都具有积极意义。从表1可以看出，相比于实施例2，聚醚多元胺的引入使得涂层撕裂强度提升约15％；耐低温性能提升约6％；基面粘结强度提升约11％。
另外，选用实施例1所制得的聚脲防水涂料，分别采用不同的施工方法进行对比。下面施工方法的施工基面均为水泥砂浆基面，其是配比1:2.5(水泥与砂的质量比)水泥砂浆，表面收光抹平，恒温恒湿养护7天备用。所用的基层处理剂与基面粘接力不低于2.5mpa，如可选用市售的环氧树脂类专用基层处理剂。
施工实施例
本发明的涂料施工方法，包括以下步骤：
1)对施工基面进行打磨除尘处理，无需打凿基面；
2)在步骤1)处理后的基面上先涂刷基层处理剂，然后涂刷实施例1的外露型聚脲防水修缮涂料作为中涂层，常温固化7小时后，再涂刷实施例1的外露型聚脲防水修缮涂料作为面涂层，养护5天。
其中，中涂层用量为1.5kg/m2，面涂层用量为0.7kg/m2，涂层的总厚度为1.2mm～1.5mm。
施工对比例1
本例的施工方法，包括以下步骤：
直接在施工基面上先涂刷基层处理剂，然后涂刷实施例1的外露型聚脲防水修缮涂料作为中涂层，常温固化7小时后，再涂刷实施例1的外露型聚脲防水修缮涂料作为面涂层，养护5天。涂刷用量与涂层厚度与施工实施例的相同。
施工对比例2
本例的施工方法，包括以下步骤：
1)对施工基面进行打磨除尘处理，无需打凿基面；
2)在步骤1)处理后的基面上先涂刷实施例1的外露型聚脲防水修缮涂料作为中涂层，常温固化7小时后，再涂刷实施例1的外露型聚脲防水修缮涂料作为面涂层，养护5天。涂刷用量与涂层厚度与施工实施例的相同。
施工对比例3
本例的施工方法，包括以下步骤：
1)对施工基面进行打磨除尘处理，无需打凿基面；
2)在步骤1)处理后的基面上先涂刷基层处理剂，然后涂刷实施例1的外露型聚脲防水修缮涂料作为中涂层。涂刷用量与涂层厚度与施工实施例的相同。
这些不同施工方式对材料性能影响对比分析的测试数据见表2。
表2不同施工方式对材料性能影响对比分析
从表2对比数据可以看出，基层处理与涂刷基层处理剂都对材料与基面的粘结力产生较大的影响，对于渗漏修缮而言，基面不专门处理，基面不涂刷合格的基层处理剂都会导致基面粘结力严重下降，基面粘结力差将导致防水材料在使用过程中出现薄层、翘边、空鼓、窜水等问题，最终导致修缮失败；而采用本发明配套的施工方法，各项关键指标都能满足甚至超过规范要求。
另外，对于面层而言，其主要影响耐老化性能，尤其对吸水率、拉伸强度保持率、耐磨性能、耐冲击性能都会有严重影响。在施工中涂层后若不施工面涂层，整个防水层的耐磨性、耐冲击性能及其他耐老化性能都会大幅下降，最终影响修缮效果和质保年限。
对于本发明配套的施工方法，具有以下突出特点：
一、无需基面打凿，具体优势如下：
1.不打凿原饰面层、保护层等各构造层，避免了打凿过程中对原建筑结构的扰动和隐匿的破坏性损伤，利于原结构的稳定；
2.免打凿，大幅缩短了修缮工期和修缮成本，从应用的实际案例来看，本发明的施工方法降低综合修缮成本约25-35％；修缮成本的降低主要原因在于：1)打凿人工费及基面处理人工费约降低80％-85％；2)固体废弃物调运机具、人工及处理费用降低95％；
3.免打凿，工期缩短50％左右，在不考虑天气因素的情况下，原本需15天完工的屋面修缮工程，采用本发明的防水修缮材料和施工方法，7天时间即可完工；
4.免打凿，大幅降低了修缮工程对业主本身及周边的噪音及振动影响，能做好环境友好。
二、无需施工保护层，美观同时降低修缮成本，进一步提高施工效率
本发明的聚脲防水涂料，从原材料选型及配方设计方面就回避了黄变基因，同时保留了聚脲材料诸多优点。赋予了这种材料在长期的外露情况下也能耐黄变、耐磨、耐冲击、粘结力强等特点；另外这种材料可以多颜色搭配施工，美观实用，非常适合渗漏修缮处理。
三、按本发明的配套施工方法，修缮涂料与基面的粘结力不低于2.5mpa。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。