本发明涉及涂料的生产技术领域，更具体的说是涉及一种双组份脂肪族聚氨酯聚脲杂合体及其涂料，具体为一种采用二噁唑烷化合物、氨基树脂和脂肪族二异氰酸酯多聚体为成膜物的脂肪族聚氨酯聚脲杂合体涂料。
背景技术：
脂肪族聚氨酯具有优异的耐候性，是制备高性能防水材料、耐黄变瓷砖美缝剂、填缝剂的潜在技术。但防水材料、美缝剂、填缝剂一次施工都需要能够达到较高的无泡膜厚度。我们知道，聚氨酯或聚脲涂料成膜时，除了树脂中的羟基或者氨基与nco发生化学交联反应外，涂料中的水分(主要来源于各种原料本身含有的水分以及在生产、包装、贮存和施工中混入的空气中的潮气)也会与nco发生化学反应，并会产生co2气体。当漆膜较薄时，co2气体能够及时从漆膜中释放，不会影响漆膜质量，但当漆膜较厚时，co2气体不能及时从漆膜中释放，从而造成漆膜起泡或发泡。这些由h2o与nco反应而生成的co2气体正是制约脂肪族聚氨酯涂料一次施工能够达到的最高无泡膜厚度的主要原因。
工业界提高脂肪族聚氨酯或聚脲涂料一次施工能够达到的最高无泡膜厚度的一种方法是：选择高反应活性的羟基或氨基树脂，使得树脂与nco的反应速度远远快于nco与h2o的反应速度，从而避免co2气体的产生，但毫无疑问，这种方法会缩短涂料的可使用时间，造成施工不便。另一种方法是：生产过程中抽真空以及在涂料配方中添加分子筛，尽可能的将涂料中的水分排除，从而降低涂料发泡的风险。但这种方法需要特殊的真空生产设备，且无法排除涂料施工时混入的潮气，对提高一次施工能够达到的最高无泡膜厚度的帮助有限。
目前，工业界尚没有采用噁唑烷技术来提高防水材料、美缝剂、填缝剂一次施工能够达到的最高无泡膜厚度的先例。噁唑烷技术在涂料中已有应用，噁唑烷化合物通常作为潜伏固化共反应物用于单组分潮气固化聚氨酯涂料中，同时也可以用作一些双组分(或多组分)聚氨酯涂料的成膜物。例如cn98808549.6披露了一种基于噁唑烷和异氰酸酯的涂料组合物，但所列的双环噁唑烷化合物和单环噁唑啉化合物在涂料中的作用并不涉及用于提高涂料的一次施工能够达到的最高无泡膜厚度。
又如cn87106219a披露了一种能够在室温或低温下固化的涂料组合物及它的生产方法，但所列的噁唑烷化合物在涂料中的作用并不涉及用于提高涂料的一次施工能够达到的最高无泡膜厚度。
从工业的实际需求出发，有必要提供一种新的改进方法，在保证聚氨酯涂料具有足够的可使用时间的前提下，提高涂料的一次施工能够达到的最高无泡膜厚度。同时，我们还期望这种改进后的涂料能够保留原有的涂膜耐化学品性好等优点，并且具有更好的柔韧性。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供了一种双组份脂肪族聚氨酯聚脲杂合体及其涂料。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双组份脂肪族聚氨酯聚脲杂合体，按质量份数计，由以下原料配比制成：二噁唑烷化合物5-15份、羟基或氨基树脂10-35份和脂肪族二异氰酸酯多聚体10-30份。
通过采用上述技术方案，本发明的有益效果如下：
本发明提供了一种包括二噁唑烷化合物、氨基树脂和六亚甲基二异氰酸酯多聚体的双组分脂肪族聚氨酯聚脲杂合体涂料成膜物。其中二噁唑烷化合物不仅是该涂料的主要成膜物之一，而且在该涂料体系中起到了反应型除水剂和反应性增韧剂的作用，是提高该涂料体系一次施工能够达到的最高无泡膜厚度和柔韧性的关键因素所在；
羟基或氨基树脂是该涂料的主要成膜物之一，能够该涂料体系提供较快的固化成膜时间、优秀的耐候性、耐化学品性和较高的硬度，是该涂料体系能够较快固化成膜的主要原因；
六亚甲基二异氰酸酯多聚体作为高品质的脂肪族聚氨酯固化剂，能够为该涂料体系提供优秀的耐候性和耐化学品性。
另外，在该涂料固化成膜过程中，二噁唑烷化合物将首先与涂料中的水反应生成氨基乙醇化合物及醛类化合物。此后，氨基乙醇化合物将与六亚甲基二异氰酸酯多聚体反应生成含有氨基甲酸酯键和含有脲基甲酸酯键的聚合物。可见该涂料固化成膜后，聚合物分子中同时含有氨基甲酸酯键和脲基甲酸酯键，这也是我们将该涂料称为“脂肪族聚氨酯聚脲杂合体涂料”的原因。
优选的，一种双组份脂肪族聚氨酯聚脲杂合体，由以下原料配比制成：二噁唑烷化合物7-12份、羟基或氨基树脂15-31份和脂肪族二异氰酸酯多聚体15-27份。
发明人通过创造性试验分别得到上述二噁唑烷化合物、羟基或氨基树脂和脂肪族二异氰酸酯多聚体的最佳配比，当配比超出此范围时，涂料成膜物会出现显而易见的固化不完全的现象。
优选的，所述二噁唑烷化合物的结构式如下：
其中，r’选自直链或支链烷基；
r选自以下聚合物链一种或多种：聚醚、聚酯、聚氨基甲酸酯和/或聚丙烯酸酯链。
本发明公开的二噁唑烷化合物在此至少能体现出两个作用：1、二噁唑烷化合物能够首先与水发生化学反应，避免了nco与h2o反应生成co2进而引起漆膜发泡的风险，起到了反应型化学除水剂的作用。2、二噁唑烷化合物与水反应生成的醛类化合物将作为增韧剂停留在漆膜中，改善漆膜的柔韧性，同时长链状的氨基乙醇分子链也有助于提高漆膜的柔韧性。
二噁唑烷化合物在漆膜成膜过程中的化学反应可以表述如下：
优选的，所述二噁唑烷化合物的氨基当量为230-400，优选330±40。
优选的，所述羟基或氨基树脂为脂环化合物接枝改性脂环化合物或直链脂肪化合物的羟基或氨基树脂，优选脂环化合物接枝改性脂肪化合物的脂肪族氨基树脂；且所述脂肪族氨基树脂的氨基当量为200-400，优选277-325。
优选的，所述脂肪族二异氰酸酯多聚体为六亚甲基二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲或六亚甲基二异氰酸酯脲二酮，优选六亚甲基二异氰酸酯三聚体；且所述六亚甲基二异氰酸酯多聚体的异氰酸酯含量(以六亚甲基二异氰酸酯多聚体的重量按100wt.％计)为6-25wt.％，优选11-23.7wt.％。
本发明的另一个目的在于提供一种双组份脂肪族聚氨酯聚脲杂合体涂料。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种双组份脂肪族聚氨酯聚脲杂合体涂料，按质量份数计，包括下列反应成分：双组分脂肪族聚氨酯聚脲杂合体35-70份、溶剂1-20份和助剂1-10份。
优选的，所述助剂为颜料、填料、防沉抗流挂助剂、分子筛活化粉、润湿分散剂、流平剂、消泡剂、光稳定剂、消光剂中的几种组合。
优选的，所述颜料，优选但不限于金红石型二氧化钛颜料、高着色率无定形碳黑。
所述填料，优选但不限于滑石粉、硫酸钡、石英粉、碳酸钙粉、重晶石粉、硅灰石粉等；特别优选滑石粉、硫酸钡粉。
所述防沉抗流挂助剂，优选但不限于气相二氧化硅防沉剂、蓖麻油衍生物、直链乙烯基化合物。
所述分子筛活化粉，优选但不限于
所述润湿分散剂，优选但不限于含酸性基团的共聚体物溶液、含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。
所述流平剂，优选但不限于聚醚改性甲基烷基聚硅氧烷共聚体溶液。
所述消泡剂，优选但不限于破泡聚硅氧烷溶液、不含有机硅的破泡聚合物溶液。
所述光稳定剂，优选但不限于液态阻胺光稳定剂(hals)、苯并三氮唑类紫外光吸收剂，特别优选液态阻胺光稳定剂(hals)。
所述消光剂，优选但不限于平均粒径约10μm的气相二氧化硅削光粉。
上述双组份脂肪族聚氨酯聚脲杂合体涂料在一次施工达到的最高无泡膜厚度大于1mm。
优选的，上下文中提及的原料种类及性质，参见表1
表1
综上所述，本发明公开的一种双组份脂肪族聚氨酯聚脲杂合体及其涂料，通过采用上述技术方案，本发明的有益效果如下：
通过运用本发明提供的双组分脂肪族聚氨酯聚脲杂合体涂料成膜物制得的双组分脂肪族聚氨酯聚脲杂合体涂料，一次施工能够达到的最高无泡膜厚度至少大于1mm，具有较快的干燥时间，漆膜具有良好的柔韧性、优异的回弹性、良好的硬度、高耐磨性、高附着力、优异的耐候性以及优异的耐化学性。
并且本发明中选择的氨基树脂和二噁唑烷化合物均为100％固体份且具有较低的粘度，因此可以实现无溶剂或高固含的涂料配方，有利于保护环境。
基于本发明提供的双组分脂肪族聚氨酯聚脲杂合体涂料成膜物可用于制备涂料、防水材料、美缝剂及填缝剂等多种产品，应用领域广泛，极具市场应用与推广价值。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种双组份脂肪族聚氨酯聚脲杂合体，利用该杂合体制得的双组分脂肪族聚氨酯聚脲杂合体涂料不仅具有较快的干燥时间，漆膜具有良好的柔韧性，而且厚涂无泡，极具市场应用与推广价值。
本发明公开了一种双组份脂肪族聚氨酯聚脲杂合体，按质量份数计，由以下原料配比制成：二噁唑烷化合物5-15份、羟基或氨基树脂10-35份和脂肪族二异氰酸酯多聚体10-30份。
为了进一步优化上述技术方案，所述二噁唑烷化合物的氨基当量为230-400，优选330±40。
为了进一步优化上述技术方案，所述羟基或氨基树脂为脂环化合物接枝改性脂环化合物或直链脂肪化合物的羟基或氨基树脂，优选脂环化合物接枝改性脂肪化合物的脂肪族氨基树脂；且所述脂肪族氨基树脂的氨基当量为200-400，优选277-325。
为了进一步优化上述技术方案，所述脂肪族二异氰酸酯多聚体为六亚甲基二异氰酸酯三聚体、六亚甲基二异氰酸酯缩二脲或六亚甲基二异氰酸酯脲二酮，优选六亚甲基二异氰酸酯三聚体；且所述六亚甲基二异氰酸酯多聚体的异氰酸酯含量(以六亚甲基二异氰酸酯多聚体的重量按100wt.％计)为6-25wt.％，优选11-23.7wt.％。
一种双组份脂肪族聚氨酯聚脲杂合体涂料，按质量份数计，包括下列反应成分：双组分脂肪族聚氨酯聚脲杂合体35-70份、溶剂1-20份和助剂1-10份。
下面将结合具体实施例，对本发明的技术方案进行进一步的说明。
另外说明的是，本发明的实施例和对比实施例中涉及到的所有测试项目及相应的测试标准或方法、相应的底材的选择和预处理、相应的测试试样的制备方法均列于表2。
表2实施例和对比实施例中涉及到的所有测试项目及相应的测试标准或方法、相应的底材的选择和预处理、相应的测试试样的制备方法
对比例1
组分a的制备
在搅拌器容器中投入302gyf5200，在中低速(约1000-1200rpm)搅拌下，依次缓慢投入8.5gdisperbyk110，4.3gbyk057，19g
使用400目的滤网将以上制成品进行过滤，所得制成品应当采用密封容器妥善贮存，存放至少24小时后方可使用。
组分b的制备
组分b为hdi-lv2，无须另外加工。
使用及制样
将组分a和组分b按质量比64.32/20.48准确称量，采用手工搅拌进行混合，搅拌1-3分钟，确保组分a和组分b充分混合均匀，即可使用。
根据本对比实施例需要进行测试的项目，依照表1所列的底材、底材预处理方法和制样方法进行制样。
实施例1
组分a的制备
在搅拌器容器中投入302gyf5200，在中低速(约1000-1200rpm)搅拌下，依次缓慢投入8.5gdisperbyk110，4.3gbyk057，19g
使用400目的滤网将以上制成品进行过滤，所得制成品应当采用密封容器妥善贮存，存放至少24小时后方可使用。
组分b的制备
组分b为hdi-lv2，无须另外加工。
使用及制样
将组分a和组分b按质量比73.82/26.18准确称量，采用手工搅拌进行混合，搅拌1-3分钟，确保组分a和组分b充分混合均匀，即可使用。
根据本实施例需要进行测试的项目，依照表1所列的底材、底材预处理方法和制样方法进行制样。
实施例1与对比例1的配方列表见表3。
实施例1与对比例1的对比测试项目和结果见表4。
表3实施例1与对比例1的配方列表
表4实施例1与对比例1的对比测试项目和结果
由表3可见，实施例1和对比例1在配方上的区别是，实施例1中加入了二噁唑烷化合物msplus2(yf5200/msplus2＝3.2/1，重量比)。由表4可见，加入二噁唑烷化合物msplus2的实施例1与不含二噁唑烷化合物msplus2的对比例1相比，在一次施工能够达到的最高无泡膜厚度、柔韧性和耐化学品性等方面有了显著的改善；干燥时间更快；可使用时间略有缩短，但对于施工来说仍然足够宽裕；硬度略有降低，但仍然保持较高的水平。综上，本发明通过在脂肪族聚氨酯涂料中加入一定量的二噁唑烷化合物的方法，在保留了聚天冬氨酸酯涂料原有优点的前提下，在一些关键性能上得到了显著的提高。
实施例2
混合溶剂的制备
将mpa、二甲苯及醋酸丁酯按照质量比1/1/1，依次称量并投入搅拌器中，在500rpm的转速下搅拌10分钟，取出密闭存放，备用。
组分a的制备
在带有夹套冷凝水装置的搅拌器中，投入1150gyf4200，1150gyf5200，并开启冷凝水；采用盘式分散盘在中低速(约800rpm)搅拌下，依次缓慢投入60gdisperbyk110，30gbyk057，150g
将盘式分散盘更换为砂磨专用分散头，在中低速(约800rpm)搅拌下，投入大约3500g砂磨珠，提高搅拌转速至3000rpm，并保持此转速砂磨45分钟，此时检查细度，若细度≤20μm，则停止砂磨；若细度＞20μm，则应继续砂磨，直至细度≤20μm为止。
使用100-200目的滤网将以上物料进行过滤，采用密封容器妥善贮存过滤后的物料，备用。
称取464.1g上述经过过滤的物料，投入搅拌器容器中，在中低速(约1000-1200rpm)搅拌下，依次缓慢投入115gmsplus2，60g混合溶剂，40gacemattts100，5gtinuvin292，3gbyk320，提高搅拌转速至2000rpm，并保持此转速分散15-20分钟，此时检查细度，若细度≤30μm，则停止搅拌；若细度＞30μm，则应继续分散，直至细度≤30μm为止。当细度≤30μm后，降低搅拌速度至1000rpm，，依次缓慢投入3gbyka501，59.9g混合溶剂，并保持此转速分散5-10分钟。
使用100-200目的滤网将以上物料进行过滤，即完成a组分的制备，应采用密封容器妥善贮存a组分，存放至少24小时后方可使用。
组分b的制备
组分b为hdi-lv2，无须另外加工。
使用及制样
将组分a和组分b按重量比3/1准确称量，采用手工搅拌进行混合，搅拌1-3分钟，确保组分a和组分b充分混合均匀，加入适量混合溶剂调节黏度至涂4杯流出时间25±5s，采用200目滤网过滤后，即可使用。
根据本实施例需要进行测试的项目，依照表1所列的底材、底材预处理方法和制样方法进行制样。
实施例2的测试项目和结果见表5。
表5实施例2的测试项目和结果
由表5可见，实施例2一次施工能够达到极高的无泡膜厚度，具有非常好的柔韧性，极好的耐磨性和耐候性，，较好的抗流挂性，极佳的耐水性，这些特点使实施例2非常适合用于涂料、防水材料和美缝剂。
实施例3
组分a的制备
在带有夹套冷凝水装置的搅拌器中，投入148.3gyf4200，74.1gyf5200，采用盘式分散盘在中低速(约800rpm)搅拌下，依次缓慢投入3.6gdisperbyk110，4.8gbyk057，2.4gluvotixp100-15，18g
组分b的制备
组分b为ht100，无须另外加工。
使用及制样
将组分a和组分b按重量比4/1准确称量，采用手工搅拌进行混合，搅拌1-3分钟，确保组分a和组分b充分混合均匀，即可使用。
根据本实施例需要进行测试的项目，依照表1所列的底材、底材预处理方法和制样方法进行制样。
实施例3的测试项目和结果见表6。
表6实施例3的测试项目和结果
由表6可见，实施例3一次施工能够达到极高的无泡膜厚度，具有非常好的柔韧性，对经过预处理加强的混凝土具有极好的附着力，具有较快的可打磨时间，极好的抗流挂性，极佳的耐水性，这些特点使实施例3非常适合用于非常适合用于涂料、防水材料和美缝剂。
实施例4
组分a的制备
在带有夹套冷凝水装置的搅拌器中，投入150gyf4200，75gmsplus2，采用盘式分散盘在中低速(约800rpm)搅拌下，缓慢投入7gluvotixr，提高搅拌转速至2000rpm，并保持此转速分散5分钟；再依次缓慢投入4.5gdisperbyk163，7gbyk066n，14g
组分b的制备
组分b为ht100，无须另外加工。
使用及制样
将组分a和组分b按重量比85/15准确称量，采用手工搅拌进行混合，搅拌1-3分钟，确保组分a和组分b充分混合均匀，即可使用。
根据本实施例需要进行测试的项目，依照表1所列的底材、底材预处理方法和制样方法进行制样。
实施例4的测试项目和结果见表7。
表7实施例4的测试项目和结果
由表7可见，实施例4一次施工能够达到极高的无泡膜厚度，具有非常好的柔韧性，极好的附着力，极好的抗流挂性，极佳的耐水性。
综上所述，本发明选用二噁唑烷化合物、氨基树脂和六亚甲基二异氰酸酯多聚体作为涂料的成膜物，用于制备无溶剂、高固含或溶剂型涂料(包括防水材料和美缝剂)，可以在保证足够的可使用时间的前提下，提高涂料一次施工能够达到的最高无泡膜厚度。同时二噁唑烷化合物的加入，有效地改善了该涂料体系的柔韧性。此外，基于二噁唑烷化合物、氨基树脂和六亚甲基二异氰酸酯多聚体为成膜物的涂料具有较快的干燥时间、良好的硬度、优秀的耐候性、良好的回弹性、高附着力、优异的耐水性以及优异的耐化学品性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。