本发明涉及防水涂料领域，尤其涉及一种无溶剂单组分聚氨酯防水涂料及其生产工艺。
背景技术：
建筑防水涂料中最为认可和广泛应用的就是聚氨酯防水涂料。它具有优异的防水性能和适中的价格，用量仅次于改性沥青防水卷材、自粘防水卷材，产量占防水涂料总量的35％以上。特别是无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，其即开即用，无需配比搅拌，大大方便了工人操作。
聚氨酯防水涂料有诸多性能优点，但其缺点也非常明显，那就是含有有机溶剂。这是引发中毒和火灾事故的主要原因，因此历年来聚氨酯防水涂料安全事故频发。目前不使用有机溶剂来降低聚氨酯防水涂料粘度的方法大致有2种：(1)使用大量低粘度的增塑剂来代替有机溶剂；(2)添加低粘度的活性稀释剂(即潜固化剂)来降粘。
但以上两种方法都有各自的缺点：采用增塑剂代替有机溶剂，同时减少粉体填料的添加比例的方法，在一定时间内确实可以降低涂料的粘度，但随着时间的增加，增塑剂会逐步地从涂膜中往外迁移，特别是低分子量的增塑剂，导致涂膜弹性降低，变硬开裂，容易造成漏水。通过添加活性稀释剂(即潜固化剂)来降粘的方法，因潜固化剂最后参与反应，可以保证涂膜的稳定性，不发生迁移。但是聚氨酯预聚体本身粘度较大，导致潜固化剂的添加量较高，造成产品成本较高；且潜固化剂遇水汽反应时，释放的小分子醛类气体(如苯甲醛等)气味较大，具有低微毒性，造成二次污染；若长时间储存，还会因高活性的潜固化剂吸收微量水分而导致涂料的自身粘度逐步增加，影响施工手感。
技术实现要素：
本发明提供了一种不需要使用增塑剂等有机溶剂的无溶剂单组分聚氨酯防水涂料及其生产工艺。本发明采用如下技术方案：一种无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，组分包括：低粘度生物基聚醚多元醇、硅氧烷改性异氰酸酯和环氧丙烷丁基醚。
优选的，组分还包括润湿分散剂、滑石粉、硅微粉、钛白粉、重晶石粉、色浆、流平剂、消泡剂中一种或几种。
优选的，所述的低粘度生物基聚醚多元醇为甘油三酸酯环氧衍生物类聚醚多元醇。
优选的，组分按重量份计算包括：低粘度生物基聚醚多元醇32～45份、硅氧烷改性异氰酸酯9～14份、润湿分散剂0.3～0.5份、滑石粉5～15份、硅微粉5～10份、钛白粉6～12份、重晶石粉10～15份、色浆3～5份、环氧丙烷丁基醚7～15份、流平剂0.5～1份、消泡剂0.5～1份。
优选的，所述的硅氧烷改性异氰酸酯的官能度为2.1～2.2。
优选的，所述的低粘度生物基聚醚多元醇粘度不大于100mpa.s。
一种无溶剂单组分聚氨酯防水涂料的生产工艺，包括如下步骤：
a.加入低粘度生物基聚醚多元醇和润湿分散剂混合后升温至a搅拌；
b.加入滑石粉、硅微粉、钛白粉、重晶石粉，然后升温至b真空脱水；
c.降温至c并加入硅氧烷改性异氰酸酯，升温至d后搅拌，随后降温至e后加入环氧丙烷丁基醚；
d.高速分散一段时间后后加入流平剂、消泡剂，搅拌后真空脱泡，出料。
进一步的，a＝100±5℃，b＝115±2℃，c＝55～60℃，d＝85±2℃，e＝70～75℃。
优选的，所述步骤b中还包括氮气置换的步骤，所述步骤c中还包括通入氮气的步骤。
本发明的无溶剂单组分聚氨酯防水涂料不使用金属类及胺类聚氨酯催化剂，不需要使用增塑剂及有机溶剂，可在常温下的快速固化。采用本发明方法生产的无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料消除了分子间的氢键缔合，降低了体系自身内聚能，完美地解决了普通聚氨酯产品环保和安全问题，同时避免了因使用大量低粘度的增塑剂和潜固化剂导致的材料迁移、难闻气味、施工手感不佳等常见问题；本发明的无溶剂单组分聚氨酯防水涂料具有环保性能，安全无污染，与基层粘结力强，耐水耐腐蚀，可满足对环保有较高要求的防水项目，及通风不良、空间密闭的防水工程。无溶剂单组分聚氨酯防水涂料为单一组分，无需称量搅拌，可直接使用，施工时可采用喷涂、刮涂、刷涂、辊涂等方式。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
一种无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，其组分以重量份计算为：低粘度生物基聚醚多元醇38份、硅氧烷改性异氰酸酯11份、润湿分散剂0.5份、滑石粉8份、硅微粉5份、钛白粉9份、重晶石粉13份、色浆3份、环氧丙烷丁基醚8份、流平剂0.5份、消泡剂1份。本实施例中的低粘度生物基聚醚多元醇为甘油三酸酯环氧衍生物类聚醚多元醇，其粘度小于100mpa.s，硅氧烷改性异氰酸酯的官能度为2.1～2.2。重晶石粉其密度为4.4g/cm3，baso4含量大于97％，sio2含量小于2％，水溶盐含量小于0.2％。环氧丙烷丁基醚粘度为2mpa.s,环氧值大于等于0.60，有机氯值小于等于0.002，无机氯值小于等于0.005。
其制备方法步骤如下：
向反应釜中加入低粘度生物基聚醚多元醇38份、润湿分散剂0.5份，升温至(100±5)℃，搅拌均匀后，依次加入滑石粉8份、硅微粉5份、钛白粉9份、重晶石粉13份、色浆3份，然后升温至(115±2)℃在真空度(-0.095～-0.1)mpa下脱水3h，期间通入氮气置换2次。
然后降温到55～60℃，通入氮气，加入硅氧烷改性异氰酸酯11份，然后缓慢升温至(85±2)℃，恒温搅拌2h，降温至70～75℃后，加入环氧丙烷丁基醚8份，开启高速分散，20min后加入流平剂0.5份、消泡剂1份，搅拌15min后关闭氮气，真空脱泡20min，出料。
实施例2：
一种无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，与实施例1对比，在其它条件完全与实施例1相同的情况下，仅仅改变环氧丙烷丁基醚的份数，实施例2中取11份环氧丙烷丁基醚，其它各组分的重量份不改变，并按照实施例1中无溶剂单组分聚氨酯防水涂料的制备方法生产，制备无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料。
实施例3：
一种无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，与实施例1对比，在其它条件完全与实施例1相同的情况下，仅仅改变环氧丙烷丁基醚的份数，实施例3中取14份环氧丙烷丁基醚，其它各组分的重量份不改变，并按照实施例1中无溶剂单组分聚氨酯防水涂料的制备方法生产，制备无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料。
实施例4：
一种无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，与实施例1对比，在其它条件完全与实施例1相同的情况下，仅仅改变环氧丙烷丁基醚的份数，实施例4中取20份环氧丙烷丁基醚，其它各组分的重量份不改变，并按照实施例1中无溶剂单组分聚氨酯防水涂料的制备方法生产，制备无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料。
实施例5：
一种无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，与实施例1对比，在其它条件完全与实施例1相同的情况下，取消环氧丙烷丁基醚，其它各组分的重量份不改变，并按照实施例1中无溶剂单组分聚氨酯防水涂料的制备方法生产，制备无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料。
实施例6：
一种单组分聚氨酯防水涂料，与实施例1对比，在其它条件完全与实施例1相同的情况下，用4-叔丁基苯基缩水甘油醚等量代替环氧丙烷丁基醚，其它各组分的重量份不改变，并按照实施例1中单组分聚氨酯防水涂料的制备方法生产，制备无溶剂单组分聚氨酯防水涂料。
检测结果如表1中所示：
将依照上述五个实施例制备出来的无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料进行性能检测，经检测得出的数据可知，环氧丙烷丁基醚的添加量对无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料的性能起到关键性作用，其添加量决定了聚氨酯预聚后期的扩链程度，从而影响聚氨酯固化后的分子结构，最终决定了涂料成膜后的各种性能。同时环氧丙烷丁基醚自身的低粘度影响着涂料整体粘度，决定着涂料的施工手感。通过表1中可知，环氧丙烷丁基醚的添加量对制备的无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料的影响如下：断裂伸长率、挥发性有机化合物随着环氧丙烷丁基醚添加量的增加而提高；旋转粘度、酸处理拉伸强度保持率和热处理拉伸强度保持率随着添加量的增加而降低；拉伸强度、撕裂强度和粘结强度随着添加量的增加先提高后降低；环氧丙烷丁基醚添加量的变化对于无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料的低温弯折性等其它性能影响不大。
上述六个实施例中，实施例4因为环氧丙烷丁基醚的添加量过大，导致聚氨酯扩链较多，涂膜偏软，撕裂强度不合格；实施例5未添加环氧丙烷丁基醚，导致涂料粘度过大，远超6000～8000mpa.s的最佳施工粘度，刮涂困难，且断裂伸长率不合格；实施例6使用4-叔丁基苯基缩水甘油醚代替环氧丙烷丁基醚，其粘度高了4700mpa.s，不利于施工，且力学性能和耐酸碱性均有小幅降低，这是因为环氧丙烷丁基醚属于脂肪族型，比芳香族型有更好的稀释效果，加上其超低的自身粘度(2mpa.s)和单环氧结构，稀释作用更明显，且分子内含醚键和环氧基，与低粘度生物基聚醚多元醇合成的聚氨酯有良好的相容性。实施例1、2、3能满足目前的国家标准和行业标准，特别是固体含量和挥发性有机化合物性能优异。但是经过综合考虑无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料的使用环境、施工手感及生产成本等，通过实施例2所制备的无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料综合性能优于实施例1和实施例3所制备的无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料，实施例2聚氨酯防水涂料属于最优技术方案，制得的无溶剂无溶剂单组分聚氨酯防水涂料综合性能最好。