水溶性聚氨酯外墙隔热保温防水涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种隔热涂料的制备方法，特别是一种水溶性聚氨酯外墙隔热保温防 水涂料及其制备方法，属于化学组合物及其制备技术领域。
【背景技术】
[0002] 建筑节能是我国节能工作的重点之一，而外墙外保温已成为建筑节能的主产品。 对于热工设计时以保温为主的地区，如严寒地区和寒冷地区，外墙外保温不仅合理，而且适 用，发展较快。而对于热工设计时一般只考虑隔热的夏热冬暖地区，或热工设计时以隔热为 主的夏热冬冷地区，目前的一些外墙外保温存在进一步完善的空间。针对不同地区的气候 特点，合理选择和使用各种隔热保温涂料，组成复合体系，既保温又隔热，达到室内热环境 舒适和节能降耗的目的。
[0003] 而说到隔热保温涂料，人们还要考虑其耐候性和防污性，因为外墙涂料是与外界 大气环境直接接触的，需要经受气候、雨水、紫外线等的挑战，因此需要具备耐酸雨、耐沾污 以及易清洗等性能，目前在建筑防水领域，溶剂型聚氨酯涂料(WPU)应用比较广泛，但随 着环保的力度的加大，涂料势必要向无溶剂、水性化方向发展。WPU由于引入亲水集团，涂 料的耐水性不佳，无法满足建筑防水涂料的需求，所以可以通过改性来提高和改善相应性 能。目前公开文献报道了许多改性方法，例如 1、 中国专利，名称：水性聚氨酯丙烯酸酯、水性聚氨酯紫外光固化涂料及其制备方法 ，申请(专利）号：CN201310545598. 8，申请(专利权）人：中国科学院长春应用化学研宄 所公开了一种水性聚氨酯丙烯酸酯、水性聚氨酯紫外光固化涂料及其制备方法，解决了现 有技术中水性聚氨酯涂料危害环境、不能进行紫外光固化的技术问题。本发明的涂料包括 68-97重量份的水性聚氨酯丙烯酸酯，0. 1-0. 5重量份的水性流平剂，0. 2-0. 6重量份的水 性润湿剂，0. 2-0. 5重量份的水性消泡剂，3-7重量份的水性助溶剂和0. 1-0. 5重量份光引 发剂。本发明还提供了水性聚氨酯丙烯酸酯的结构及制备方法。该水性聚氨酯紫外光固化 涂料具有良好的水溶性，并可进行紫外光固化，不含有稀释剂等污染物，绿色环保。 2、 中国专利，名称：复合改性水性聚氨酯乳液的制备方法申请(专利)号：CN20031011 7505. 8申请(专利权）人：中国科学院广州化学研宄所一种涉及有机和无机硅化合物复 合改性水性聚氨酯乳液的制备方法，该制备方法是采用高分子化学合成反应中或水乳化扩 链过程中将有机硅化合物引入到聚氨酯中，再在乳液中加入一定量的无机硅化合物进一步 扩链交联反应。本发明的方法不仅操作方便，且制备的水性聚氨酯乳液，其涂膜具有耐水 性好、光泽、软硬度与应用性能要求适宜等优点，与未改性水性聚氨酯涂料相比，各主要技 术性能都有明显的提高，可用于木器漆等的有机和无机硅化合物复合改性的水性聚氨酯涂 料。主权项：1、一种有机和无机硅化合物复合改性水性聚氨酯乳液的制备方法，是将100 份二异氰酸酯、1~30份有机硅化合物、100~300份聚醚、5~30份2, 2-二羟甲基丙酸在 室温搅拌下加入至通有氮气的反应容器中，控温60~100°C反应3~6小时，得到预聚体； 在0~15°C下，将上述预聚体缓慢滴加到溶有3~20份三乙胺的400~900份去离子水 中，高速搅拌乳化，再在高速搅拌下继续加入2~50份无机娃化合物，在5~50°C反应1~ 6h，得到固含量在20~55wt%的乳液。 3、 中国专利，名称：一种有机硅改性水性聚氨酯涂料及其制备方法，申请(专利）号： CN201310396330. 2申请(专利权)人：盐城市昶桦户外用品有限公司，摘要：一种有机硅 改性水性聚氨酯及其制备方法，特别涉及一种主链上含有有机硅的水性聚氨酯涂料及其制 备方法。该涂料原料组分及含量为：多异氰酸酯30~40 ;聚醚多元醇30~40 ;亲水性扩 链剂3~10 ;扩链剂2~10 ;交联剂1~3冲和剂3~10。制备方法包括预聚物合成、预 聚物中和、扩链及乳化等步骤。本发明所得的有机硅改性水性聚氨酯涂料在其分子主链上 引入了硅氧键（-Si-0-Si-)，由于硅氧键相比碳碳键（-C-C-)的键长大的多，使得链的柔顺 性大大提高；同时，所用的聚醚多元醇为柔性链段；能够很好的改善聚氨酯的柔顺性，大幅 度的降低聚氨酯的模量；在纺织品、皮革、建筑以及某些特殊行业有巨大的应用前景。 4、 中国专利，名称：双组分水性聚氨酯涂料组合物，申请(专利)号：CN201210452211. X申请(专利权)人：拜耳材料科技（中国）有限公司，摘要：一种双组分水性聚氨酯涂料 组合物，所述双组分水性聚氨酯涂料组合物包含：(a) -种或多种多元醇水性分散体或水 性乳液，其中所述多元醇的羟基含量为0. 5-5. 5wt. %，基于所述多元醇的重量按lOOwt. % 计，所述多元醇水性分散体或水性乳液的固含量为10_70wt. %，基于所述多元醇水性分散 体或水性乳液的总重量按l〇〇wt. %计；(b) -种或多种亲水改性的异佛尔酮二异氰酸酯多 聚体或预聚体；其中所述组分（a)和（b)的含量使得所述双组分水性聚氨酯涂料组合物中 NC0基团与羟基的当量比为0.2 : 1至5 : 1。所述双组分水性聚氨酯涂料组合物具有耐 高温黄变性，由其制备的涂膜在150°C下烘烤1天后的色差值小于3. 0。 但要制备一种具有轻质、高耐火、高耐候、环保、不易老化、长效性的外保温隔热的涂 料，进而达到建筑节能的目的，还没有很成熟的技术，因此目前人们还在水性涂料方面还在 不断的研宄试验。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的提供一种建筑外表面用的隔热涂料及其制备方法，该涂料具有隔热 效果好、高耐候、环保、不易老化、长效的效果。
[0005] 本发明是这样实现的： 水溶性聚氨酯外墙隔热保温防水涂料，制成该涂料包括以下重量份数的原料： 聚氨醋预聚体 40~50份； N-羟甲基丙烯酰胺 1-2份； 邻苯二甲酸二丁酯 2~5份； 乙烯基三氯硅烷 0. 5~1份； 钛白粉 10~20份； 消泡剂 0. 1~0. 3份； 超细碳酸钙 3~10份； 混合溶剂 10~15份； 所述的混合溶剂是木质素与乙二醇丁醚加水的混合物，重量比例为3:1:10。
[0006] 所述的消泡剂是甲基硅油。
[0007] 所述的钛白粉为金红石型二氧化钛，由于金红石型二氧化钛其折射率为2. 71，通 过加入二氧化钛(金红石型)材料，能增强光线的折射与散射。因此，具有较优的反射和隔热 性能，还具有很好的光线遮盖效果，从而反射太阳近红外波段，提高太阳热辐射反射，降低 太阳热吸收，不让太阳在物体表面累计升温。
[0008] 本发明所述的水溶性聚氨酯外墙隔热保温防水涂料，其制备方法包括以下步骤： 按重量每公斤N-羟甲基丙烯酰胺加入2公斤的体积浓度50-70%的乙醇溶解，然后在 反应釜中与聚氨酯预聚体混合，反应温度80_150°C，反应时间1小时后加入乙烯基三氯硅 烷；继续反应2-5小时；然后加入邻苯二甲酸二丁酯；金红石型钛白粉；甲基硅油；超细碳 酸钙；混合溶剂，混合均匀即可得到水溶性聚氨酯外墙隔热保温防水涂料产品。
[0009] 本发明所述的水溶性聚氨酯外墙隔热保温防水涂料，其原料还包括：流平剂、抗冻 剂和防沉剂中的一种或多种，重量份数为1-5 ;所述的流平剂是聚丙烯酸酯溶液；所述的抗 冻剂是1，3-丙二醇；所述的防沉剂是改性聚脲的N-甲基吡咯烷酮溶液。
[0010] 本发明所述的水溶性聚氨酯外墙隔热保温防水涂料，还可以进一步加入色料，提 供外墙色彩缤纷的涂料。
[0011] 本发明所述的聚氨酯预聚体是以异氰酸酯、聚醚为主要原料，进行聚合而成，带有 NC0端基的预聚体，分子量在10000-4000之间，它具有良好的物理性能，粘结力强，常温湿 固化。
[0012] 本发明所述的N-羟甲基丙烯酰胺，为白色结晶粉末，熔点74~75°C，易溶于水、 乙醇，溶于脂肪酸酯类，不溶于烃、卤代烃等疏水性溶剂。当水溶液有酸存在时，加热会迅速 聚合成不溶的树脂。由于分子结构中含有聚合性能的乙烯基和缩合性能的羟甲基，因此使 线型聚合物交联最为有效