一种聚酰胺蜡组合物及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种聚酰胺蜡组合物及其制备方法和应用 (Polyamide wax composition and preparation method and application thereof ) 是由 王仁杰 李忠人 周围 贺小钢 于 2021-08-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种聚酰胺蜡组合物及其制备方法和应用,该组合物包含聚酰胺蜡以及用于分散聚酰胺蜡的混合溶剂,混合溶剂由异丙醇和N-甲基吡咯烷酮构成；该组合物能够在60℃以下的混合温度下和/或200rpm以下的搅拌速度下混合即可获得含有活化的聚酰胺蜡的聚酰胺蜡组合物,进而可以在聚氨酯防水涂料的配置过程中极大地降低施工难度以及施工成本,并赋予聚氨酯防水涂料极佳的抗流挂性能,并且及时在较高温度的基面上也能够获得较为优异的抗流挂效果。(The invention discloses a polyamide wax composition, a preparation method and application thereof, wherein the composition comprises polyamide wax and a mixed solvent for dispersing the polyamide wax, wherein the mixed solvent is composed of isopropanol and N-methyl pyrrolidone; the composition can be mixed at a mixing temperature of below 60 ℃ and/or a stirring speed of below 200rpm to obtain the polyamide wax composition containing the activated polyamide wax, so that the construction difficulty and the construction cost can be greatly reduced in the preparation process of the polyurethane waterproof coating, the polyurethane waterproof coating is endowed with excellent anti-sagging performance, and the excellent anti-sagging effect can be obtained on a base surface at a higher temperature in time.)
技术领域
本发明属于建筑防水领域，具体涉及一种聚酰胺蜡组合物及其制备方法和应用。
背景技术
目前市面上的聚氨酯要具备抗流挂性能通常要加入触变剂，聚酰胺蜡是其中较为常见的触变剂。聚酰胺蜡主要由两部分构成，非极性的脂肪烃部分和极性的酰胺基官能团。酰胺基中的氧原子电负性大，易和烃基部分的氢原子形成氢键，氢键可在分子间或分子内形成，分子内氢键使分子呈卷曲状，整个分子基本对外界显非极性状态，难以建立起立体网状结构，进而无法实现触变作用；分子间氢键能在涂料体系里形成一个立体网状结构，这种结构的建立使涂料具备抗流挂性能。而聚酰胺蜡常规储存条件下易形成分子内氢键，因此，聚酰胺蜡在使用之前均需要在溶剂中进行高速剪切和120℃左右的高温活化处理，使聚酰胺蜡充分分散成分散均匀、呈拉直状态的分子个体，进而使其与聚氨酯体系更加相容，能够使多数胶体有效分散且产生流变活化的网络结构，从而提供优异的触变性能，实现黏度建立、流挂控制及颜填料悬浮控制。但是，高速剪切和较高温度的活化处理方式，对生产设备要求高，同时由于还需要在现场进行处理，极大地增加了施工难度与施工成本。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种新的聚酰胺蜡组合物，该聚酰胺蜡组合物能够通过简单地低速搅拌和/或在较低的活化温度下实现聚酰胺蜡的活化处理，极大地提升了施工便利性以及节约了施工成本。
本发明同时还提供了一种上述聚酰胺蜡组合物的的制备方法。
本发明同时还提供了一种依赖于上述聚酰胺蜡组合物的聚酰胺蜡的活化方法。
本发明同时还提供了一种上述聚酰胺蜡组合物在聚氨酯防水涂料中的应用。
为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：
一种聚酰胺蜡组合物，该组合物包含聚酰胺蜡以及用于分散聚酰胺蜡的混合溶剂，所述混合溶剂由异丙醇和N-甲基吡咯烷酮构成。
根据本发明的一些优选方面，所述异丙醇与所述N-甲基吡咯烷酮的投料质量比为1∶0.5-2.5。
进一步地，所述异丙醇与所述N-甲基吡咯烷酮的投料质量比为1∶1.1-2.3。
根据本发明的一些优选方面，该组合物中，以质量百分含量计，聚酰胺蜡占30-50%，异丙醇占20-30%，N-甲基吡咯烷酮占25-45%。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的聚酰胺蜡组合物的制备方法，所述制备方法包括：按配方称取聚酰胺蜡、异丙醇和N-甲基吡咯烷酮，混合分散，获得聚酰胺蜡组合物。
本发明提供的又一技术方案：一种聚酰胺蜡的活化方法，所述活化方法包括：在60℃以下的混合温度下和/或200rpm以下的搅拌速度下混合上述所述的聚酰胺蜡组合物中的各成分，获得含有活化的聚酰胺蜡。
根据本发明，混合的时间可以缩短至0.5-2h，就可以实现聚酰胺蜡的活化。
根据本发明的一些优选且具体的方面，混合温度为40-60℃，搅拌速度为100-200rpm。
本发明的聚酰胺蜡组合物可以使得聚酰胺蜡在较低的活化温度和/或搅拌速度下即可实现活化，较好地克服了现有技术中需要采用特定的高速剪切设备（剪切速度需达到1500rpm以上）以及120℃左右的活化温度的弊端，降低了施工难以以及施工成本。
本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的聚酰胺蜡组合物在聚氨酯防水涂料中的应用，所述应用包括：在添加至聚氨酯防水涂料之前，对该聚酰胺蜡组合物进行如下操作：在60℃以下的混合温度下和/或200rpm以下的搅拌速度下混合分散。
本发明提供的又一技术方案：一种单组分聚氨酯防水涂料，其特征在于，以质量份数计，所述单组分聚氨酯防水涂料的原料包括：聚氨酯预聚体25-50份、上述所述的聚酰胺蜡组合物0.1-2份、活性稀释剂2-5份、润湿分散剂0.1-0.3份，重质填料20-30份、纳米级填料10-20份、脱水剂0.1-0.3份、催化剂0.05-0.2份、物理消泡剂0.1-0.3份 、化学消泡剂0.1-0.3份；
所述单组分聚氨酯防水涂料的制备方法包括：
将根据上述所述的活化方法获得的含有活化的聚酰胺蜡的聚酰胺蜡组合物与聚氨酯预聚体混合，然后加入剩余原料，混合，脱泡，制成单组分聚氨酯防水涂料。
根据本发明的一些具体方面，所述聚氨酯预聚体由多元醇与多异氰酸酯反应后再与扩链剂反应而制成，控制NCO含量为2.5-5.0%（质量百分含量）。也即该聚氨酯预聚体的原料包括：多元醇、多异氰酸酯和扩链剂。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述多元醇为选自聚醚二元醇、聚酯二元醇、聚醚三元醇中的至少两种，具体可以选自例如聚醚二元醇2000、聚醚二元醇1000、聚醚400等等。根据本发明的一些优选且具体的方面，所述多异氰酸酯为选自括甲苯二异氰酸酯（TDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）、改性MDI、二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、赖氨酸二异氰酸酯（LDI）中的一种或多种的组合，具体例如可以选自巴斯夫MDI-MI、万华IPDI、巴斯夫改性MDI103C、巴斯夫MDI-50、巴斯夫TDI等等。
根据本发明的一些优选且具体的方面，所述扩链剂为选自clearlink 1000 4,4’双仲丁氨基二环己基甲烷，clearlink3000 3,3’-二甲基4,4’-双仲丁氨基二环己基甲烷，jefflink754 ，jefflink555，jefflink 7027，jeffamin HK-511中的一种或者多种的组合。
根据本发明的一些具体方面，所述活性稀释剂可以为美国angus公司的zoldineRD20活性稀释剂、英国ICL公司的Incozol LV活性稀释剂等。
根据本发明的一些具体方面，所述润湿分散剂可以为钛酸酯类，硅烷类，羧酸类等分散剂的至少一种，例如可以为杭州临安助剂f108。
根据本发明的一些具体方面，脱水剂为分子筛或者异氰酸酯小分子除水剂的至少一种，具体可以为洛阳建龙的微纳分子筛，德国巴斯夫的对甲苯磺酰异氰酸酯小分子除水剂，群鑫重钙的氧化钙等。
根据本发明的一些具体方面，重质填料选自钛白粉、重钙、高岭土、滑石粉等中的至少一种。
根据本发明的一些具体方面，纳米级填料选自石膏晶须，气相二氧化硅，纳米碳酸钙，纳米氮化铝，纳米氮化硼，纳米硼酸铝等，可以为一种、两种或更多种。
根据本发明的一些具体方面，催化剂选自二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、环保非丁基锡催化剂、羧酸铋类催化剂、环烷酸锌、五甲基二亚丙基三胺、四甲基乙二胺、双吗啉类中的至少一种。优选其中的至少两种组合的复合催化剂，进一步可以优选为至少三种的组合。
根据本发明的一些具体方面，物理消泡剂可以为聚硅氧烷消泡剂，硅酮类消泡剂，具体消泡剂可以为德谦化学5500的消泡剂、毕克化学的066N，化学消泡剂氧化钙，氧化镁，氢氧化钙、潜固化剂等。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明基于聚酰胺蜡在作为触变剂应用时需要进行高速剪切和120℃左右的高温活化处理的弊端而作的相应改进，在长期的生产实践中，本发明发明人偶然发现，当采用异丙醇与N-甲基吡咯烷酮相组合作为混合溶剂分散聚酰胺蜡时，能够使得聚酰胺蜡的活化采用的条件变得更简单，仅仅采用常规的搅拌设备和/或较低的活化温度（可在40-60℃区间内，当然温度更高也可以，但是相应对能耗以及设备的要求就会增加）即可实现对聚酰胺蜡的活化，使得在向聚氨酯防水涂料中添加聚酰胺蜡作为触变剂时降低了对操作设备的要求，降低了能耗，节约了成本，有利于现场施工配置防水涂料；同时还赋予了聚氨酯防水涂料在不增加粘度的情况下提升抗流挂性能，具体可实现立面不流淌（一次涂刮1mm不流淌）、高温不流淌（基面60℃一次刮涂1mm不流淌）等特点，粘度适中，而且可在冬季低温、夏季高温下施工。
具体实施方式
以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制；实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
下述实施例中未作特殊说明，所有原料均来自于商购或通过本领域的常规方法制备而得。
下述实施例中采用的聚酰胺蜡组合物均已进行过聚酰胺蜡的活化： 将1.25kg异丙醇、1.75kg的N-甲基吡咯烷酮与2kg聚酰胺蜡混合在60℃水浴下搅拌（200rpm）1h，即得到含有活化的聚酰胺蜡的聚酰胺蜡组合物。
实施例1
在反应釜内，加入150kg东大聚醚二元醇2000，50kg东大聚醚二元醇1000、50kg东大聚醚400和2kg扩链剂clearlink 1000 4,4’双仲丁氨基二环己基甲烷，在搅拌状态下慢慢升温到120℃，真空脱水2h，测定水分含量。将温度降低到70℃以下，加入50kg巴斯夫MDI-MI和30kg巴斯夫改性MDI103c，然后温度控制在80±2℃，在搅拌下通氮气保护反应1.5h，测定预聚体的NCO含量，达到设定值（NCO含量为3.3%）后，中止反应。加入5kg聚酰胺蜡组合物混合分散1h，即得聚氨酯预聚体混合物，打入缓冲罐。
将150kg苏州立达超微LD600，100kg湖南金箭B型纳米粉0.5kg无锡泽辉化工的氧化镁和0.5kg江苏群鑫的氧化钙通过捏合机于160℃，-0.1MPa真空脱水到0.05%以下的水分含量后，存储于缓冲罐中备用。
采用上述方法制备的337kg聚氨酯预聚体混合物、上述方法处理的约251kg的脱水填料、20kg美国angus公司的zoldine RD20活性稀释剂、2kg毕克化学066N的消泡剂，1kg湖北武大有机硅公司的硅烷偶联剂WD50，0.5kg北京阿克玛的二月桂酸二丁基锡，0.3kg美国空气化工的五甲基二亚丙基三胺，0.2kg美国领先化学的异辛酸锌，0.5kg德国巴斯夫的对甲苯磺酰异氰酸酯小分子除水剂，通过双螺杆混合机保持在25℃以下搅拌分散研磨脱泡，-0.09~0.1MPa的真空度，通过刮板细度仪测试细度达到50um以上，即可出料灌装。
实施例1得到的涂料性能测试如下：
25℃低剪切速率下粘度17000mpa.s，固含量98.2%，表干时间5小时，实干时间18小时，7天拉伸强度2.8MPa，断裂伸长率640%，撕裂强度17N/mm。
刮涂施工后情况如下：25℃一次厚涂1mm不流淌，基面温度60℃一次厚涂1mm不流淌。
实施例2
在反应釜内，加入50kg东大聚醚二元醇2000，80kg东大聚醚二元醇1000、80kg东大聚醚400和2kg扩链剂clearlink 1000 4,4’双仲丁氨基二环己基甲烷，在搅拌状态下慢慢升温到120℃，真空脱水2h，测定水分含量。将温度降低到60℃以下，加入70kg巴斯夫MDI-50和20kg巴斯夫TDI，然后温度控制在80±3℃，在搅拌下通氮气保护反应1.5h。测定预聚体的NCO含量，达到设定值（NCO含量为3.3%）后，中止反应。加入5kg聚酰胺蜡组合物继续混合分散1h，即得聚氨酯预聚体混合物，打入缓冲罐。
将0.5kg洛阳建龙微纳分子筛，1kg氧化镁化学消泡剂，100kg苏州立达超微LD600，190kg湖南金箭B型纳米粉，10kg中国矿业大学研究生产的石膏晶须通过捏合机于160℃，-0.1MPA真空脱水到0.05%以下的水分含量后，存储于缓冲罐中备用。
采用上述方法制备的307kg聚氨酯预聚体混合物、上述方法处理的约301.5kg的脱水填料、20kg美国angus公司的zoldine RD20活性稀释剂、2kg德谦化学5500的消泡剂，1kgf108杭州临安助剂，0.5kg北京阿克玛的二月桂酸二丁基锡，0.5kg美国空气化工的五甲基二亚丙基三胺，0.5kg美国领先化学的异辛酸锌，1kg德国巴斯夫的对甲苯磺酰异氰酸酯小分子除水剂，通过双螺杆混合机保持在25℃以下搅拌分散研磨脱泡，-0.09~0.1MPa的真空度，通过刮板细度仪测试细度达到50um以上，即可出料灌装。
实施例2得到的涂料性能测试如下：
25℃粘度16100mpa.s，固含量98.7%，表干时间6小时，实干时间19小时，7天拉伸强度2.6MPa，断裂伸长率660%，撕裂强度17.5N/mm。
刮涂施工后情况如下：25℃一次厚涂1.5mm不流淌，基面温度60℃一次厚涂1mm不流淌。
实施例3
在反应釜内，加入100kg东大聚醚二元醇2000，20kg东大聚醚二元醇1000、100kg东大聚醚400和2kg扩链剂clearlink 1000 4,4’双仲丁氨基二环己基甲烷，在搅拌状态下慢慢升温到120℃，真空脱水2h，测定水分含量。将温度降低到60℃以下，加入100kg万华IPDI和20kg巴斯夫103C，然后温度控制在80±3℃，在搅拌下通氮气保护反应1.5h。测定预聚体的NCO含量，达到设定值（NCO含量为3.3%）后，中止反应。然后加入5kg聚酰胺蜡组合物继续混合分散1h即得聚氨酯预聚体混合物，打入缓冲罐。
将2kg洛阳建龙微纳分子筛，3kg氧化镁化学消泡剂，200kg苏州立达超微LD600，200kg湖南金箭B型纳米粉，5kg中国矿业大学研究生产的石膏晶须，通过捏合机于160℃，-0.1MPA真空脱水到0.05%以下的水分含量后，存储于缓冲罐中备用。
采用上述方法制备的347kg聚氨酯预聚体混合物、上述方法处理的约410kg的脱水填料、50kg英国ICL公司的Incozol LV活性稀释剂，1kg德谦化学5500的消泡剂和1kg毕克化学的066N，3kg f108杭州临安助剂，0.5kg美国领先的有机铋，0.1kg美国空气化工的五甲基二亚丙基三胺以及5kg德山PM20L，通过双螺杆混合机保持在25℃以下搅拌分散研磨脱泡，-0.09~0.1MPa的真空度，通过刮板细度仪测试细度达到50um以上，即可出料灌。
实施例3得到的涂料性能测试如下：
25℃粘度35900mpa.s，固含量98.9%，表干时间7小时，实干时间20小时，7天拉伸强度2.4MPa，断裂伸长率590%，撕裂强度16.7N/mm。
刮涂施工后情况如下：基面温度25℃一次厚涂2mm不流淌，基面温度60℃一次厚涂1mm不流淌。
对比例1 在实施例1基础上不经过预先活化处理而直接加入的对比实施例（使聚酰胺蜡在后期的混合过程进行分散）：
在反应釜内，加入150kg东大聚醚二元醇2000，50kg东大聚醚二元醇1000和50kg东大聚醚400和2kg扩链剂clearlink 1000 4,4’双仲丁氨基二环己基甲烷，在搅拌状态下慢慢升温到120℃，真空脱水2h，测定水分含量。将温度降低到70℃以下，加入50kg巴斯夫MDI-MI和30kg巴斯夫改性MDI103c，然后温度控制在80±2℃，在搅拌下通氮气保护反应1.5h。测定预聚体的NCO含量，达到设定值（NCO含量为3.3%）后，中止反应。加入2kg聚酰胺蜡和1.25kg异丙醇、1.75kg n-甲基吡咯烷酮混合溶液混合分散1h，即得聚氨酯预聚体混合物，打入缓冲罐。
其余制备过程同实施例1。
涂料性能测试如下：
25℃粘度28000mpa.s，固含量98.2%，表干时间5小时，实干时间18小时，7天拉伸强度2.3MPa，断裂伸长率580%，撕裂强度16N/mm。
刮涂施工后情况如下：25℃一次厚涂1mm不流淌，基面温度60℃一次厚涂1mm流淌。
对比例2 在实施例1基础上调整聚酰胺蜡组合物的溶剂组分的对比实施例：
将1.25kg乙醇、1.75kg的N-甲基吡咯烷酮混合液与2kg聚酰胺蜡混合在60℃水浴下搅拌（200rpm）1h，即得到经过预处理的聚酰胺蜡组合物。
在反应釜内，加入150kg东大聚醚二元醇2000，50kg东大聚醚二元醇1000和50kg东大聚醚400和2kg扩链剂clearlink 1000 4,4’双仲丁氨基二环己基甲烷，在搅拌状态下慢慢升温到120℃，真空脱水2h，测定水分含量。将温度降低到70℃以下，加入50kg巴斯夫MDI-MI和30kg巴斯夫改性MDI103c，然后温度控制在80±2℃，在搅拌下通氮气保护反应1.5h。测定预聚体的NCO含量，达到设定值（NCO含量为3.3%）后，中止反应。加入已经经过预处理的聚酰胺蜡组合物混合分散1h，即得聚氨酯预聚体混合物，打入缓冲罐。
其余制备过程同实施例1。
涂料性能测试如下：
25℃粘度33300mpa.s，固含量98.1%，表干时间5小时，实干时间17小时，7天拉伸强度2.4MPa，断裂伸长率592%，撕裂强度17N/mm。
刮涂施工后情况如下：25℃一次厚涂0.75mm不流淌，25℃一次厚涂1mm流淌，基面温度60℃一次厚涂1mm流淌。
对比例3
基本同实施例1，其区别仅在于：将3kg N-甲基吡咯烷酮与2kg聚酰胺蜡混合在60℃水浴下搅拌（200rpm）1h，即得到经过预处理的聚酰胺蜡组合物。其他同实施例1。
涂料性能测试如下：
25℃粘度23600mpa.s，固含量98.2%，表干时间5小时，实干时间17小时，7天拉伸强度2.3MPa，断裂伸长率623%，撕裂强度17N/mm。
刮涂施工后情况如下：25℃一次厚涂1mm不流淌，基面温度60℃一次厚涂1mm流淌。
对比例4
基本同实施例1，其区别仅在于：将3kg 异丙醇与2kg聚酰胺蜡混合在60℃水浴下搅拌（200rpm）1h，即得到经过预处理的聚酰胺蜡组合物。其他同实施例1。
涂料性能测试如下：
25℃粘度21300mpa.s，固含量98.1%，表干时间5小时，实干时间17小时，7天拉伸强度2.5MPa，断裂伸长率598%，撕裂强度18N/mm。
刮涂施工后情况如下：25℃一次厚涂1mm不流淌，基面温度60℃一次厚涂1mm流淌。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
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