[发明专利]用于制备稀土基硅烷偶联剂的方法、稀土基硅烷偶联剂以及双组份聚氨酯防水涂料组合物

说明书

本申请公开了一种用于制备稀土基硅烷偶联剂的方法、稀土基硅烷偶联剂以及双组份聚氨酯防水涂料组合物。该方法包括：将硅烷偶联剂的小分子醇溶液调节至pH值为5≤pH＜7，以使硅烷偶联剂发生醇解；将稀土盐与硅烷偶联剂的小分子醇溶液混合均匀，以使稀土盐与醇解后的硅烷偶联剂反应，从而得到稀土基硅烷偶联剂。本申请的方法制备的稀土基硅烷偶联剂应用于双组份聚氨酯防水涂料组合物中，能够使得双组份聚氨酯防水涂料组合物形成的涂膜具备自我修复能力，从而能够提升涂膜的防水性能和防水寿命。

技术领域

本申请属于防水涂料技术领域，具体涉及一种用于制备稀土基硅烷偶联剂的方法、稀土基硅烷偶联剂以及双组份聚氨酯防水涂料组合物。

背景技术

聚氨酯防水涂料因其形成的涂膜具有弹性且延展性好、粘结性好、体积收缩小、涂膜防水层无接缝，抗基层伸缩形变性能好、易于施工等特点，被广泛应用于建筑和交通基础设施中。

高速铁路是当下重要的交通基础设施之一。高速铁路桥梁多以钢筋混凝土结构为主，当受到车辆高频冲击及湿度和温度变化时，钢筋混凝土结构会产生许多裂纹，随着外界水分和二氧化碳的不断侵入，将导致混凝土强度下降、钢筋锈蚀、桥梁断裂等一系列严重问题发生。目前，在桥面上喷涂一层聚氨酯防水涂料，是缓解上述问题的可行办法。

然而，当高速铁路桥梁的基材产生裂纹或裂痕时，聚氨酯防水涂料形成的涂膜可能也会产生裂痕，从而显著降低涂膜的防水性能、缩短涂膜的有效防水期限。

发明内容

本申请第一方面提供一种用于制备稀土基硅烷偶联剂的方法，包括：

将硅烷偶联剂的小分子醇溶液调节至pH值为5≤pH＜7，以使硅烷偶联剂发生醇解；

将稀土盐与硅烷偶联剂的小分子醇溶液混合均匀，以使稀土盐与醇解后的硅烷偶联剂反应，从而得到稀土基硅烷偶联剂。

并非意在受限于任何理论或解释，稀土元素的外电子层结构具有较多未被电子填充的空轨道，此外，稀土元素离子具有较大的离子半径，与有机或无机配位体主要通过静电应力形成离子配位键，作为配合物的中心离子，可以以d²sp³、d⁴sp³、f³d⁵sp³等多种杂化形式形成配位数为6～12的配合物。稀土离子是典型的硬阳离子，即不易极化变形的离子。它们与金属碱的配位原子，例如氧的络合能力很强，因而对水泥基面、聚氨酯体系中 CaCO₃等粉料和硅烷偶联剂中的含氧基团等有孤对电子的基团的偶联作用很强。由此，根据本申请的方法制备的稀土基硅烷偶联剂，应用于聚氨酯防水涂料中，一方面能够使得涂膜与基材表面具有高粘接力；另一方面，当水泥基面发生裂纹而导致涂膜开裂时，涂膜中的稀土元素离子可以与断裂面的含氧基团发生反应，从而在可逆动态共价键和非共价键的协同作用下，重新构建三维网状交联结构，进而能够使得开裂的涂膜“愈合”，实现涂膜的自我修复。进一步地，涂膜中的稀土元素离子还与基材裂缝表面的含氧基团发生反应，从而使得重新构建的涂膜与基材表面具有高粘接力。由此，本申请的方法制备的稀土基硅烷偶联剂应用于聚氨酯防水涂料中，能够使得聚氨酯防水涂料形成的涂膜具有优异的界面粘接性能和自我修复能力，从而能够提升涂膜的粘接性能和防水性能、延长涂膜的防水寿命。

在本申请第一方面的任意实施方式中，硅烷偶联剂选自包含硫元素的硅烷偶联剂。

优选地，硅烷偶联剂选自巯烃基硅烷偶联剂和/或多硫烃基硅烷偶联剂。

优选地，巯烃基硅烷偶联剂选自3-巯基丙基三乙氧基硅烷，多硫烃基硅烷偶联剂选自双(γ-三乙氧基硅丙基)四硫化物或双(γ-三乙氧基硅丙基)二硫化物中的至少一种。

优选地，硅烷偶联剂的小分子醇溶液中，硅烷偶联剂的体积百分比为 0.5vol.％～5vol.％，更优选为1vol.％～3vol.％。