新型硅烷杂化有机硅弹性防水涂料

   日期:2021-07-02     浏览:206    
核心提示:0 前言防水涂料发展至今,已形成了聚氨酯、聚脲、水性单组分丙烯酸及JS 等防水涂料系列产品。聚氨酯防水涂料具有优良的弹性和延
0 前言
防水涂料发展至今,已形成了聚氨酯、聚脲、水性单组分丙烯酸及JS 等防水涂料系列产品。聚氨酯防水涂料具有优良的弹性和延伸率,但其中含有游离的异氰酯,如TDI、MDI,毒性大,易致癌。其耐老化性也相对较差,阳光照射下易黄变。单组分聚氨酯涂料虽然施工简便,但厚涂时易产生气泡[1]。聚脲防水涂料是新近发展起来的品种,以其综合性能优良而著称,但也有一些缺点,其同样含有游离的异氰酯单体;由于其内聚力大,对混凝土等的附着力较差,需要配套专门的底漆;施工较为复杂,需要专门的施工设备,设备一次性投资较大;基于芳香族的聚脲同样有不耐老化的问题[2]。水性丙烯酸防水涂料相对环保,但也有气味,其回弹性、附着力和耐水性差。JS 双组分防水涂料价格低廉,环保,但弹性差,固化时间长。随着人们对环保和低碳的要求越来越高,迫切需要环境更友好,使用更方便,性能更全面的产品。本文介绍了一种新型防水涂料———来自瓦克公司新开发的Geniosil W 系列硅烷杂化有机硅弹性防水涂料,是一种单组分高性能无溶剂环保型防水涂料。

1 Geniosil W硅烷杂化有机硅防水涂料的组成
硅烷杂化有机硅防水涂料的核心成分是α-硅烷封端杂化聚醚,其结构如图1 所示,其它成分包括颜料、填料、脱水剂、增稠剂、防老化剂和催化剂等。

图1 α-硅烷封端杂化聚醚的结构示意

2 固化原理
2.1 α-硅烷封端杂化聚醚的合成
端羟基聚醚通过与α 异氰酸酯硅烷反应生成α-硅烷封端杂化聚醚(见图2)。

α-烷氧基硅烷(α 异氰酸酯硅烷是其中的一种)的大特点是其功能化的基团仅通过1个碳原子和硅原子相连。在α-硅烷中,由于推电子基团X(如N,O )仅被1 个亚甲基所阻隔,烷氧基被激活,使得其交联反应速度大大提高,它被称为α-效应(见图3)。这也是α-硅烷和γ-硅烷之间大的区别(见图4)。

与此同时,当α-硅烷和有机聚合物反应相连后,依旧可以保持其高活性的特点。因此,在相同条件下,α-硅烷封端的聚合物活性和交联速度远大于γ-硅烷封端的聚合物。使相对活性较低的α-二甲氧基硅烷或α-三乙氧基硅烷的活性仍高于三甲氧基γ-硅烷封端聚合物的活性(见图5)。因此,在防水涂料的配方中,不需要添加有机锡催化剂,就可以实现防水涂料在常温下的快速固化。这是其不同于聚脲和聚氨酯的一个优点,因为在聚脲和聚氨酯防水涂料中通常需要添加有机锡催化剂来加快其固化。

2.2 α-硅烷封端杂化聚醚的固化机理
α-硅烷封端杂化聚醚的固化机理见图6,聚合物与空气中的水气反应形成硅醇和小分子醇,硅醇与硅烷氧基反应,再脱除小分子醇,自交联生成有机硅的高分子结构。生成的是热固型高分子化合物,其结构中含有硅-氧-硅结构、聚醚结构、氨酯结构,因此属于化学杂合物,其不熔不溶,具有很高的化学惰性。该反应不同于单组分聚氨酯的潮气固化机理,由于反应的副产物不是二氧化碳,而是醇,醇能溶解于聚合物中,因此,即使厚涂也不会产生气泡。

图6 α-硅烷封端杂化聚醚的固化机理

3 性能特点
该产品结合了有机硅聚合物和聚氨酯的优点,摒弃两者的不足。
(1)环保:无溶剂,气味极轻微;不含游离的异氰酸酯单体,如TDI 和MDI;不含有机锡催化剂。
(2)由于其结构中不含苯环,同时含有有机硅的高分子结构,所以该涂料具有极好的耐老化性能。
(3)有机硅高分子的结构和聚醚结构使得防水涂料具有一定的弹性,而且可以根据要求进行调整。因此,其可以遮盖裂缝,同时具有一定的呼吸透气性。
(4)优异的防腐性,完全固化的漆膜可耐酸、碱、海水和各种有机溶剂等大部分腐蚀介质的长期接触。
(5)产品保质期长,在密闭的容器中可长期存放。
(6)固化快,表干1 h,实干3 h,保证工程能快速进入下道工序。
(7)单组分产品,无需现场调配,开罐即用。
(8)施工方便,无需特殊施工设备,可刷涂、滚涂和喷涂,厚涂无气泡。
(9)防水涂膜能长期承受-40~80 ℃的环境。
(10)对各种底材均具有优异的附着力,一般无需底漆,甚至在旧基材和潮湿基面上也有出色的附着力。
(11)产品可以配制成用户所需的各种颜色。
该防水涂料主要性能见表1。
表1 防水涂料主要性能

4 施工应用
硅烷杂化有机硅防水涂料在各种基材表面都具有优异的附着力,如混凝土、水泥砂浆、玻璃、瓷砖、木材等,也可以用于各种金属表面,如铝板、钢板、镀锌板、铜板等。在涂于上述表面时,一般无需底漆就可以直接使用,甚至在潮湿的基面上,但不建议用于有明显积水的表面。可适用于各种建筑物的防水,如屋顶、排水槽、水管接口、填补屋顶和墙面裂缝、地下室和卫生间防水。也可以用于混凝土工程防水,如混凝土桥梁、隧道等,以及有腐蚀介质的混凝土工程防水,如污水池等。

5 结语
以α-硅烷封端杂化聚醚为基础聚合物的单组分防水涂料,使用方便,开罐即用,VOC 排放极低。产品性能可调性强,从高弹性涂料到柔性涂料可随意调节,涂料的干燥时间也可调节,从极快干到慢干。结合了有机硅聚合物和聚氨酯的优点,摒弃两者的不足。产品通用性强,可适用于各种基材,防腐蚀性能优异,可耐大部分化学介质腐蚀。具有优异的综合性能及环保性能,有望得到广泛的应用。
 









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