1.本发明涉及涂料领域，更具体地，本发明涉及一种单组分高强度水性聚氨酯防水涂料及其制备方法。
背景技术：
2.当今市场销售产品有很多美其名曰水性聚氨酯防水涂料，但其真正成膜物质并非水性聚氨酯，其中大部分是水性丙烯酸，该类产品执行标准都为水性丙烯酸防水涂料的相关标准，然而这一类材料性能低下，例如：拉伸强度：1.0-2.8mpa，延伸率：200-350%，低温弯折性（-35℃）：不通过，撕裂强度：不要求，等等。
3.此外，市面上使用的双组份的水性聚氨酯防水涂料，大多是使用水性羟基丙烯酸为成膜物质的水性丙烯酸防水涂料作为a组分，使用时配以水性异氰酸酯固化剂，搅拌均匀涂覆使用（例如中国专利cn202011302333）。其主要原理是水性羟基丙烯酸中的羟基与异氰酸酯基团反应，形成氨基甲酸酯键，但是其分子结构中氨基甲酸酯键占少量部分，主要成膜物质还是丙烯酸，因此，严格意义上不能算做水性聚氨酯防水涂料。并且该类材料有很大缺点存在，如：此类产品使用起来麻烦，搅拌过程溶液带来大量气泡，涂刷后防水效果不佳，成膜后延伸率不大，一般在150-300%之间偏低端等。还有一类水性聚氨酯防水涂料是水性聚氨酯预聚体作为a组分，填料、乳化剂、催化剂、交联剂和水混合物作为b组分，使用时将两者混合搅拌均匀即可。该类材料使用麻烦，搅拌反应会放热，对搅拌设备要求较高，预聚体与水性混合物反应时产生大量气泡，涂膜后防水效果不佳。另外，其a组分储存稳定性不高，很容易在桶内结皮固化。
4.因此，需要提供一种使用方便、性能好的单组分高强度水性聚氨酯防水涂料。
技术实现要素：
5.针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种单组分高强度水性聚氨酯防水涂料，按重量份计，制备原料包括水性聚氨酯分散体52-72份，分散剂5-16份，填充料42-60份，1-10份消泡剂，0-1份润湿剂，成膜助剂0-6份。
6.在一种实施方式中，所述水性聚氨酯分散体为聚酯型水性聚氨酯分散体和/或聚醚型水性聚氨酯分散体。
7.优选的，所述聚醚型水性聚氨酯分散体和聚酯型水性聚氨酯分散体的重量比为（3.3-8.6）：1，进一步优选重量比为（5-7）：1，更优选重量比为5.5:1。
8.在一种实施方式中，所述聚醚型水性聚氨酯分散体为ptmeg型水性聚氨酯分散体。
9.在一种实施方式中，所述聚酯型水性聚氨酯分散体为pcl型水性聚氨酯分散体。
10.申请人在实验中意外的发现，使用重量比为（5-7）：1的ptmeg型水性聚氨酯分散体和pcl型水性聚氨酯分散体，尤其是使用本技术中特定的ptmeg型水性聚氨酯分散体和pcl型水性聚氨酯分散体，在不添加丙烯酸类物质的条件下，得到的防水涂料具有较好的力学性能，且干燥时间短，克服了水的蒸发潜热大的缺点，解决了现有技术中以羟基丙烯酸为成
膜物质带来的防水效果不佳的问题，申请人认为可能的原因是以本技术特定重量比的聚氨酯分散体为成膜物质，其具有的直链结构增加了结晶性能，力学性能提高，同时其特定的软硬段之间的分布，使得水分子的逃逸更为简单。
11.此外，申请人意外的发现，本技术中特定的聚醚型和聚酯型水性聚氨酯分散体的加入，即使在不添加增稠剂的情况下，仍具有较好的成膜性。
12.本技术中所述分散剂不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择，可以列举的有丙烯酸酯类、马来酸酯类等。
13.在一种实施方式中，所述消泡剂选自有机硅改性消泡剂、聚醚改性消泡剂、矿物油类消泡剂中一种或多种。
14.优选的，有机硅改性消泡剂和聚醚改性消泡剂的重量比为（0.1-6）：1，进一步优选的，重量比为（0.1-1）：1，更优选重量比为0.7:1。
15.申请人在添加了本技术中特定的水性聚氨酯分散体之后，得到的防水涂料的耐热性还有待提高，在后续的研发中，申请人意外的发现，当消泡剂为重量比为（1-6）：1的有机硅改性消泡剂和聚醚改性消泡剂时，竟然提高了防水涂料的耐热性，申请人认为可能的原因是该特定的两种消泡剂产生了协同作用，增加了涂料成膜后的涂层致密度，能够耐受高温环境。
16.在一种实施方式中，所述成膜助剂选自醇酯十二、醇酯十六、二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇丁醚、丙二醇乙醚中一种或多种。
17.在一种实施方式中，所述润湿剂选自有机硅类润湿剂、聚醚改性硅氧烷类润湿剂、丙烯酸酯类润湿剂中一种或多种。
18.在一种实施方式中，所述填充料选自钛白粉、重质碳酸钙、硫酸钡、高岭土、滑石粉中一种或多种。
19.优选的，按重量份计，所述填充料包括钛白粉2-8份，重质碳酸钙35-40份，硫酸钡5-10份；更优选的，按重量份计，所述填充料包括钛白粉4份，重质碳酸钙37份，硫酸钡5份。
20.本领域技术人员知，碳酸钙与树脂的相容性差，而本技术中在将重质碳酸钙作为填充料的主要成分条件下，再加入特定含量的钛白粉以及硫酸钙，反而具有较好的相容分散性，解决了现有技术中由于碳酸钙与树脂的相容性差导致的成膜性差，力学强度差等问题，申请人认为可能的原因是该三种填充料在水性涂料中的分散能力不同，导致其各自的粒子分散时，在一定程度上了影响了重质碳酸钙的分散性，加之本技术中水性聚氨酯分散体的直链结构，增加了填充料粒子的相对滑移性，此外，本技术中特定的润湿剂也对填充料在涂料中的分散中具有显著的促进作用，使得最终得到的配方解决了碳酸钙与树脂的相容性差的技术阻力，不需要对碳酸钙进行有机酸改性，添加流平剂等即可实现较好的分散均一性。
21.此外，本技术防水涂料以特定的水性聚氨酯分散体为基料，添加多种特定的助剂和无机填料，经过水分挥发后分散体粒子间的分子链相互扩散，得到的防水涂膜不仅致密，同时具有优异的强度、延伸性、粘结性、抗紫外老化性能等。
22.本发明第二个方面提供了一种所述单组分高强度水性聚氨酯防水涂料的制备方法，包括：取聚醚型水性聚氨酯分散体总量的70wt%于反应釜中，开启搅拌，依次按照配方要求量来添加分散剂、有机硅改性消泡剂、润湿剂，搅拌均匀，添加钛白粉，高速分散研磨，直
至取样测试细度＜50μm，降低转速至不产生旋涡，添加重质碳酸钙，提高转速，分散研磨60min，降低转速，添加硫酸钡，继续研磨，最终以取样测试细度＜50μm为准；然后在低速搅拌下依次缓慢添加聚酯型水性聚氨酯分散体、剩余的聚醚型水性聚氨酯分散体、聚醚改性消泡剂，成膜助剂，搅拌30-50min后，逐步降速，直至结束。
23.在一种实施方式中，所述单组分高强度水性聚氨酯防水涂料的制备方法，包括下面步骤：步骤1：设备清洗：在室温下采用纯净水对参与制备的设备进行全面清洗，清洗完毕后，采用氮气对设备及管道吹扫。
24.步骤2：原料抽检及预处理：将水性聚氨酯分散体抽检测试固含和有害物质含量，如有发现不合格需要及时更换符合要求的批次。
25.步骤3：颜填料研磨：取聚醚型水性聚氨酯分散体总量的70wt%于反应釜中，开启搅拌，依次按照配方要求量来添加分散剂、有机硅改性消泡剂、润湿剂，搅拌均匀，添加钛白粉，高速分散研磨，直至取样测试细度＜50μm，降低转速至不产生旋涡，添加重质碳酸钙，提高转速，分散研磨60min，降低转速，添加硫酸钡，继续研磨，最终以取样测试细度＜50μm为准。
26.步骤4：其他助剂混合：在低速搅拌下依次缓慢添加聚酯型水性聚氨酯分散体、剩余的聚醚型水性聚氨酯分散体、聚醚改性消泡剂，成膜助剂，搅拌30-50min后，逐步降速，直至结束。
27.步骤5：物料的检测和包装：将上述物料进行抽检，对检测合格的物料进行包装，包装后密封。
28.本发明与现有技术相比具有以下有益效果：（1）该产品属于环保型高分子聚合物弹性防水材料，产品无毒无味，具有良好的粘结和不透水性，对砂浆水泥基石面和石材，金属制品都有很强的粘附力，产品的化学性质稳定，能长期经受日光的照射，强度高，延伸率大，弹性好，与传统的溶剂型聚氨酯防水涂料性能相近。
29.（2）本技术产品主要成膜物质为真正的水性环聚氨酯树脂，涂料力学性能比现有产品高。
30.（3）该单组分高强度水性聚氨酯防水涂料，采用环保乳液，具有不含重金属、甲醛、超低voc，致使该单组分高强度水性聚氨酯防水涂料超强的环保性。
31.（4）该产品涂膜坚韧，延伸性好，强度高，对基层变形抵抗力强。
32.（5）具有较好的耐低温性，在低于-35℃时，涂层无裂纹。
33.（6）本技术产品为单组分，开盖即用，使用方便，无需搅拌，力学性能远超其它水性防水涂料，同时赶上溶剂型聚氨酯防水涂料，环保指标远超于溶剂型聚氨酯防水涂料和其它水性防水涂料。
具体实施方式
34.以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
35.实施例1一种单组分高强度水性聚氨酯防水涂料，按重量份计，制备原料如下：
ptmeg型水性聚氨酯分散体55份，pcl型水性聚氨酯分散体10份，分散剂5份，钛白粉（金刚石型）5份，重质碳酸钙40份，硫酸钡5份，有机硅改性消泡剂2份，润湿剂1份，聚醚改性消泡剂3份，成膜助剂6份。
36.所述ptmeg型水性聚氨酯分散体为万华化学生产，牌号为archsol 8355；pcl型水性聚氨酯分散体为科思创聚合物（中国）有限公司生产，牌号为；impranil dl 1380；分散剂为上海西月化工有限公司生产，牌号为seyoqua d-9700；有机硅改性消泡剂为赢创公司生产，牌号为tego foamex 8030；聚醚改性消泡剂为赢创公司生产，牌号为tego foamex 810。成膜助剂牌号为伊士曼 oe-300；润湿剂为杭州崇耀科技发展有限公司生产，牌号为sl-3248。
37.单组分高强度水性聚氨酯防水涂料的制备方法如下：步骤1：设备清洗：在室温下采用纯净水对参与制备的设备进行全面清洗，清洗完毕后，采用氮气对设备及管道吹扫。
38.步骤2：原料抽检及预处理：将水性聚氨酯分散体抽检测试固含和有害物质含量，如有发现不合格需要及时更换符合要求的批次。
39.步骤3：颜填料研磨：取聚醚型水性聚氨酯分散体（ptmeg型水性聚氨酯分散体）总量的70wt%于反应釜中，开启搅拌，依次按照配方要求量来添加分散剂、有机硅改性消泡剂、润湿剂，搅拌均匀，添加钛白粉，高速分散研磨，直至取样测试细度＜50μm，降低转速至不产生旋涡，添加重质碳酸钙，提高转速，分散研磨60min，降低转速，添加硫酸钡，继续研磨，最终以取样测试细度＜50μm为准。
40.步骤4：其他助剂混合：在低速搅拌下依次缓慢添加聚酯型水性聚氨酯分散体（pcl型水性聚氨酯分散体）、剩余的ptmeg型水性聚氨酯分散体、聚醚改性消泡剂，成膜助剂，搅拌40min后，逐步降速，直至结束。
41.步骤5：物料的检测和包装：将上述物料进行抽检，对检测合格的物料进行包装，包装后密封。
42.得到的聚氨酯防水涂料测试指标如下表1（q/gdhs 002-2021
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《水性聚氨酯防水涂料》）。
43.有害物质测试结果见表2，测试标准为jc/t 1066-2008。
44.实施例2-6一种单组分高强度水性聚氨酯防水涂料，具体同实施例1，不同之处如下表3。
45.单组分高强度水性聚氨酯防水涂料的制备方法同实施例1。
46.实施例2样品的吸水率为10%，实施例3的吸水率≤5%。
47.实施例2-6的拉伸强度、断裂伸长率、吸水率、耐酸碱性测试同实施例1，测试结果如下表4。
48.从表4的测试结果中可知，当水性聚氨酯防水涂料中的水性聚氨酯分散体包括聚醚型水性聚氨酯分散体，即水性聚氨酯分散体为聚醚型水性聚氨酯分散体，或者聚酯型水性聚氨酯分散体和聚醚型水性聚氨酯分散体的混合物时，具有较好的耐酸碱性，而只添加聚酯型水性聚氨酯分散体，耐酸碱性显著降低，原因是聚酯型水性聚氨酯分散体结构的软段中含有大量的酯键，在酸碱溶液中酯键易水解，酯键水解后，大分子链段被剁碎为中小分子，弹性大打折扣。