[发明专利]一种有机硅-聚脲自分层涂料的制备与使用方法

说明书

本发明提供了一种有机硅‑聚脲自分层涂料的制备与使用方法，所述有机硅‑聚脲自分层涂料的制备方法包括有机硅改性聚氨酯固化剂组分制备和含硅树脂组分制备两个部分。所述有机硅‑聚脲自分层涂料是具有低表面能、热稳定、光稳定、低吸水率和低温柔韧的环保型高性能功能性复合材料。

技术领域

本发明涉及一种有机硅-聚脲自分层涂料及其使用方法，属建筑涂料技术领域。

背景技术

混凝土建筑广泛应用于道路桥梁、电视塔、工业厂房和机场建设中。在自然界暴露的过程中，雨水的侵蚀会使清水混凝土表面形成污垢、腐蚀其中的钢筋，弱酸性介质的侵入使得碱性混凝土中性化，最终影响结构质量与美观。混凝土表面保护涂层在不影响建筑物外表面固有质地和纹理的前提下，可有效防止混凝土变色、开裂和粉化，是弥补混凝土先天不足和延长寿命的必要手段。完整的混凝土涂层体系通常包括面涂、中涂和底涂三个部分，其中底涂可起到加固底材、增强与面漆附着力的作用，面涂则要求具有优异的耐老化性能和耐污性能。

中国专利CN201410096108.5公开了一种用于清水混凝土的保护剂，该保护剂由底漆、中漆、面漆三部分组成，底漆为有机硅聚合物，中漆由自交联聚合物、水、颜料、填料以及其他助剂组成，面漆为氟硅树脂聚合物。

中国专利CN201610185801.9公开了一种用于清水混凝土表面保护的涂料，包括底涂、中涂和面涂，均含有憎水性有机硅乳液。

上述清水混凝土防护体系均包括底涂、中涂和面涂，需要进行多道施工或使用不同树脂，效率低下的同时还存在着不同涂层间附着力差的问题。

研究表明，利用涂料中不同树脂在涂膜干燥和固化过程中，随两相组成以及成膜树脂界面张力的改变形成梯度分层结构，可彻底解决涂料层间附着力的问题，实现一次涂刷即可获得不同涂层性能。

如美国专利US8691342利用改性环氧树脂与氟树脂的不相容性，实现了自分层。

国内也有类似研究，如中国专利CN201310496288.1公开了一种海洋重防腐自分层涂料，利用有机氟树脂及其固化剂与环氧树脂及其固化剂的相分离，达到分层固化的效果，在具备良好防腐性能的同时，克服了涂层之间配伍性差的缺陷。

涂层梯度分层固化技术应用于清水混凝土建筑物涂装，可降低户外施工周期，避免了夏季酷热天气或冬季阴冷气候环境下的多层多遍反复施工，大幅提升外防护涂装效率和质量。因透明涂层难以翻新，作为清水混凝土透明保护涂装首先要求材料本身具有极强的耐候性能，诸如普通的环氧、聚氨酯或丙烯酸涂料均不能满足要求。

聚脲涂层技术兼具力学强度高、耐磨、耐腐蚀、耐油、耐水、耐紫外、耐温度交变等优势，在施工方面具有固化速率快、环保性好等特点，同时也存在抗污性差等缺陷。

发明内容

针对混凝土建筑物外防护涂装因多层施工而产生的层间附着力差以及施工效率低的问题，本发明提供了一种有机硅-聚脲自分层涂料的制备与使用方法，将具有优异耐侯性、粘结性、柔韧性和机械性能的改性聚脲与具有超强耐候性、保光性、防污性和疏水性的改性有机硅材料相结合，形成具有低表面能、热稳定、光稳定、低吸水率和低温柔韧的环保型高性能功能性复合材料。

本发明所述的有机硅-聚脲自分层涂料，利用有机硅树脂成分与聚脲基体材料在涂层固化过程中形成渐变“过渡层”，聚脲链段聚集于膜内层、有机硅链段聚集于膜外层，得到基层粘结力及综合耐候性俱佳的有机硅-聚脲自分层防护涂料。

本发明所述的有机硅-聚脲自分层涂料的制备方法，包括有机硅改性聚氨酯固化剂组分制备和含硅树脂组分制备两个部分，详细步骤如下：

(1)弹性固化剂组分的制备：聚酯类多元醇、羟基封端的聚二甲基硅氧烷与脂肪族异氰酸酯单体进行亲核加成反应后，得到有机硅改性聚氨酯预聚体，向上述预聚体中加入脂肪族聚异氰酸酯、溶剂并混合均匀，即得到有机硅改性聚氨酯固化剂组分；