一种饮用水级无溶剂单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法与流程

本技术属于防水涂料，具体涉及一种饮用水级无溶剂单组分聚氨酯防水涂料及其制备方法。

背景技术：

1、饮用水池及饮用水输配水设施等项目因直接或者间接接触饮用水，对材料品质要求非常高，需要严格满足《生活饮用水输配水设备及防护材料安全性评价规定》标准，普通聚氨酯防水涂料可以满足一般民用工程项目的要求，但对于饮用水池、鱼池、市政地下饮用水管网等工程的环保要求而言，却相差甚远。目前即使最环保的无溶剂聚氨酯防水涂料，其主要组成为聚醚多元醇及异氰酸酯合成的聚合物、增塑剂、无机填料、分散剂、催化剂、潜固化剂及其它助剂，这些成分中除了主体聚合物外还含有增塑剂、分散剂、催化剂、潜固化剂等小分子化合物，这些小分子化合物在与水的长期接触过程中这些小分子化合物仍有可能发生析出或者迁移。

2、如中国专利申请201710002801.5中公开了一种饮用水级白色聚氨酯防水涂料，涉及防水涂料领域，组分包括聚四氢呋喃醚二醇、高活性自催化聚醚多元醇、白色珠光粉、钛白粉、硅烷改性mdi、杂环芳烃族酮亚胺、受阻胺抗氧剂、紫外线吸收剂。本发明生产的聚氨酯防水涂料，不含有机溶剂、催化剂和增塑剂，涂膜固化后，在长期浸水的环境下，不产生任何可迁移、扩散到水中的有害成分，不会对水体造成污染；涂膜具有良好的耐水解性能，经水长期浸泡，防水性能不会降低；该发明的饮用水级白色聚氨酯防水涂料是一种无毒、无污染、耐水解，力学性能优异，与基层粘结力强，可满足饮用水级工程项目要求的防水涂料。

3、再如中国专利申请202010575807.3中公开了一种生活饮用水接触级聚氨酯防水涂料，由以下组分按照以下重量份组成：异氰酸酯6.2-10.7、聚醚多元醇35.0-55.0、对苯二甲酸二辛酯8.0-12.0、钛白粉2.0-5.0、滑石粉15.0-29.0、重钙3.0-29.0、煅烧高岭土2.0-7.0、催化剂0.05-0.3、潜固化剂0.5-1.3、稳定剂0.05-0.13。该产品可溶性重金属均未检出，特此制备样品送至国家建筑工程质量监督检验中心，经检测该产品完全符合gb/t17219-1998《生活饮用水输配水设备及防护材料安全性评价规定》和gb/t5750.4-2006《生活饮用水卫生标准检验方法感官性状和物理指标》技术标准要求。

4、饮用水输配水材料不仅仅要考虑材料可以通过相关标准的测试，如浸泡水可以通过毒理学实验、基因突变试验和哺乳动物细胞染色体畸变试验等饮用水相关安全评价，也要从配方设计角度应避免小分子化合物的析出和迁移问题，矿物填料应选用食品级原料，确保成品无小分子有机化合物析出，不会污染水质。

5、因此，亟需提供一种环保性可完全满足饮用水接触要求，可以通过相关安全评价，并且可以消除小分子有机化合物的析出及迁移风险的饮用水级聚氨酯防水涂料。

技术实现思路

1、基于现有技术存在的不足，本技术旨在提供一种饮用水级无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，该防水涂料的环保性可完全满足饮用水接触要求，不仅可以通过相关安全评价，而且可以消除小分子有机化合物的析出及迁移风险。

2、为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案：

3、一种饮用水级无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，包括如下组分：

4、聚氨酯、填料、增塑剂和催化剂；不包括分散剂、消泡剂和潜固化剂。

5、所述的聚氨酯由聚醚多元醇和异氰酸酯制备得到。

6、所述的聚醚多元醇选自全eo封端的高活性聚醚二元醇和聚醚三元醇中的一种或多种，分子量为1500-5000。

7、所述的聚醚三元醇选自德信sep-330n、烟台万华f3135、蓝星东大ep330ng、天津三石化tep-330n中的一种或几种；优选为德信sep-330n。

8、所述的聚醚二元醇选自德信se-220e、烟台万华2020e、蓝星东大dl2000d、天津三石化tdb-2000中的一种或几种；优选为德信se-220e。

9、所述的异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯和甲苯二异氰酸酯中的一种或多种；所述的二苯基甲烷二异氰酸酯选自mdi100或mdi50。

10、优选地，所述的饮用水级无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，按重量份数计包括如下组分：

11、聚氨酯20-55份、填料30-55份、增塑剂5-30份和催化剂0.01-0.5份；不包括分散剂、消泡剂和潜固化剂。

12、再优选地，饮用水级无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，按重量份数计包括如下组分：

13、聚氨酯15-50、填料35-50份、增塑剂10-25份和催化剂0.05-0.5份；不包括分散剂、消泡剂和潜固化剂。

14、再优选地，饮用水级无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，按重量份数计包括如下组分：

15、聚氨酯32-42份、填料40-45份、增塑剂15-20份和催化剂0.05-0.1份；不包括分散剂、消泡剂和潜固化剂。

16、其中，

17、所述的填料为食品级易分散填料，所述的填料选自食品级超微细重质碳酸钙和食品级超微细滑石粉中的一种或几种；

18、所述的增塑剂，如通式(1)所述的化合物：

19、r(co)xoy(c3h6o)m(c2h4o)nh，

20、其中：r为c4-13h9-27；x,y,m,n均为50以内自然数，且0≤m,n≤m+n。

21、在一些优选实施方案中m＝n＝(m+n)/2，具体如下：

22、r＝c4h9，x＝0，y＝1，m+n＝48，即以丁醇为起始剂，平均分子量约为2500的单官能聚醚，记为m1；

23、或，r＝c4h9，x＝0，y＝1，m+n＝28，即以丁醇为起始剂，平均分子量约为1500的单官能聚醚，记为m2；

24、或，r＝c4h9，x＝0，y＝1，m+n＝18，即以丁醇为起始剂，平均分子量约为1000的单官能聚醚，记为m3；

25、或，r＝c13h27，x＝0，y＝1，m+n＝26，即以异构十三醇为起始剂，平均分子量约为1500的单官能聚醚，记为m4；

26、或，r＝c12h25，x＝0，y＝1，m+n＝26，即以十二醇为起始剂，平均分子量约为1500的单官能聚醚，记为m5；

27、或，r＝c11h23，x＝1，y＝1，m+n＝16，即以月桂酸为起始剂，平均分子量约为1000的单官能聚醚，记为m6。

28、所述的催化剂为反应型催化剂。

29、优选地，所述的催化剂为含羟基的有机胺或者含羟基的有机金属催化剂。

30、再优选地，所述的催化剂选自三甲基羟乙基双氨乙基醚、双(二甲氨基丙基)异丙醇胺、n-(二甲氨丙基)而异丙醇胺、双(二甲氨基丙基)异丙醇胺、双(二甲氨基丙基)异丙醇、cucat-v17、cucat-v18中的一种或几种。

31、本技术还提供了上述饮用水级无溶剂单组分聚氨酯防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

32、按配方用量的聚醚多元醇、填料和增塑剂加入反应釜中，在搅拌条件下加热至120±5℃，真空度为-0.1mpa条件下脱水3h，测试水分含量在500ppm以下，降温至70℃以下，然后加入异氰酸酯，搅拌15min，升温至85±2℃反应2h，加入催化剂，继续恒温反应2h，降温至50℃以下，真空脱泡1h，即可出釜灌装。

33、与现有技术相比，本技术的有益效果在于：

34、(1)本技术采用全eo封端的两官能及三官能高活性聚醚，以降低涂料成品中游离异氰酸酯含量；选用r值范围为1.6-2.0的高活性异氰酸酯，降低涂料成品游离异氰酸酯，消除成膜后的异氰酸酯单体残留；

35、(2)本技术采用结构式为r(co)xoy(c3h6o)m(c2h4o)nh的单官能度聚醚作为反应型增塑剂，达到增塑目的避免析出；

36、(3)本技术所述的饮用水级无溶剂单组分聚氨酯防水涂料不添加分散剂、消泡剂等小分子助剂，避免助剂带来的小分子污染物；不添加潜固剂，避免潜固剂带来的小分子污染物。

37、(4)本技术选用反应型催化剂，优选结构为含羟基的有机胺或者含羟基的有机金属催化剂，可以接枝到聚合物主链上，与水体接触不析出。

38、综上，本技术所述的防水涂料主体采用高活性两官能度及三官能度聚醚及高活性异氰酸酯单体，采用低r值配方设计，以确保无游离异氰酸酯单体产生，不添加分散剂、不添加潜固化剂等小分子化合物，采用反应型增塑剂和反应型催化剂，由于反应型增塑剂及反应型催化剂结构中均含有可以和异氰酸酯反应的活泼氢，可以通过与异氰酸酯的反应接枝到主体聚合物主链上，从而避免析出和迁移。按此方法制得的无溶剂聚氨酯防水涂料，常温可与空气中湿气反应固化，成膜后其组成中只含有高分子聚合物及食品级无机填充料，不含小分子有机化合物，成膜形成高强度高弹性的防水涂料，具备优异的耐水性能，能满足长期耐水的需求，其环保性可完全满足饮用水接触要求，可以通过相关安全评价，其与水接触时不会有小分子有机化合物析出及迁移风险。