包含三醛亞胺的屋頂用液體施加的防水膜的制作方法
【專利說(shuō)明】包含三醛亞胺的屋頂用液體施加的防水膜 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于單組分濕固化聚氨酯的液體施加防水膜，特別是用于屋頂應(yīng) 用的。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 液體施加的防水膜是已知的。在屋面應(yīng)用中，它們被用來(lái)作為預(yù)制片膜的替代品， 提供更方便的應(yīng)用，特別是在復(fù)雜的屋頂幾何形狀的情況下和用于翻新的任務(wù)，提供了完 全粘附到基材的柔韌的無(wú)縫屋面涂層。
[0004] 屋頂上的液體施加防水膜必須滿足苛刻的要求。它們需要具有低粘度以作為自流 平涂料施加，和足夠長(zhǎng)的開放時(shí)間以適用手工應(yīng)用，但仍快速固化以很快失去其脆弱性和 在早期階段能夠行走。當(dāng)完全固化時(shí)，屋頂膜需要具有持久的彈性和強(qiáng)度以在廣泛的溫度 范圍內(nèi)和戶外天氣條件如風(fēng)力、積水、霜凍、強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射、微生物侵襲和根穿透下，有效 地保護(hù)建筑物免于進(jìn)水。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)的液體施加防水膜往往是反應(yīng)型聚氨酯組合物，其配制為單組分或雙組 分體系，也分別被稱為單部分或雙部分體系。雙組分體系應(yīng)用更復(fù)雜，需要特殊的混合設(shè)備 和適當(dāng)計(jì)量?jī)煞N組分，因?yàn)榛旌腺|(zhì)量和/或化學(xué)計(jì)量中的錯(cuò)誤強(qiáng)烈地影響膜的性能。單組 分體系很容易應(yīng)用，但易于發(fā)生固化缺陷。現(xiàn)有技術(shù)的單組分體系包含封閉胺硬化劑，特別 是噁唑烷，以防止當(dāng)固化時(shí)形成二氧化碳導(dǎo)致過度放氣。它們通常含有相當(dāng)量的溶劑，以保 證低的粘度和足夠的保存期。由收緊的V0C法規(guī)驅(qū)使來(lái)減少這種單組分體系的溶劑含量的 嘗試通常導(dǎo)致保存期穩(wěn)定性困難和由于高粘度的壞的加工性，因?yàn)榻M合物的粘度起始于一 個(gè)較高水平，并且由于在儲(chǔ)存過程中預(yù)聚物的NC0基團(tuán)和噁唑烷硬化劑之間的早期交聯(lián)反 應(yīng)而進(jìn)一步增加?；趪f唑烷的單組分膜的另外的缺點(diǎn)涉及固化慢和由封端劑、揮發(fā)性醛 或酮的排放所引起的難聞氣味。
[0006] W02009/010522公開了一種含有曼尼希堿聚醛亞胺作為封閉胺硬化劑的組合物， 其可用作單組分彈性涂料，優(yōu)選用于地板目的。采用實(shí)施例的二醛亞胺，結(jié)皮形成后的固化 速度不足以用作液體施加膜。
[0007] W02008/000831公開了低V0C涂料組合物，優(yōu)選用于地板目的，其基于醛醇酯聚醛 亞胺作為封閉胺硬化劑。雖然這些組合物具有良好的保存期穩(wěn)定性且固化不會(huì)產(chǎn)生不愉快 的氣味，但由于低官能的硬化劑和醛醇酯封閉劑的增塑效果，它們?cè)趶?qiáng)度發(fā)展方面受到限 制。實(shí)施例的涂層或者對(duì)于屋頂應(yīng)用而言太過剛性或者含有大量的溶劑。
[0008] 發(fā)明概述
[0009] 本發(fā)明的任務(wù)是提供一種用于屋頂應(yīng)用的單組分液體施加防水膜，其在低溶劑含 量下具有良好的保存期穩(wěn)定性和良好的加工性，甚至當(dāng)每升只含約50g或更少的V0C時(shí)，以 及具有快速和可靠的固化性能。
[0010] 令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體施加防水膜滿足了這一任務(wù)，并具 有額外的好處。它包含異氰酸酯官能的聚氨酯聚合物，其提供了良好的拉伸強(qiáng)度和高伸長(zhǎng) 率，并且?guī)缀跖c溫度無(wú)關(guān)，在寒冷氣候條件下仍保持彈性。它還包含在特定比例范圍的兩 種不同的封閉胺硬化劑-具有聚醚骨架的曼尼希堿三醛亞胺，和二醛亞胺。包含這種醛亞 胺組合的膜令人驚奇地提供了現(xiàn)有技術(shù)膜未達(dá)到的非常有吸引力的性質(zhì)組合：保存期穩(wěn)定 性，甚至在低溶劑含量下非常好的低的粘度，良好的機(jī)械性能，和特別是允許手工應(yīng)用的長(zhǎng) 的開放時(shí)間，但快速和可靠的防止缺陷的固化性能。結(jié)皮時(shí)間足夠長(zhǎng)地適于手工應(yīng)用并且 適于行走的時(shí)間足夠短，從而適合于屋頂應(yīng)用的高質(zhì)量多層防水系統(tǒng)。在所要求比例范圍 內(nèi)的三醛亞胺和二醛亞胺使膜具有足夠長(zhǎng)的開放時(shí)間、非?？斓墓袒俣群蛢?yōu)異的機(jī)械性 能。若醛亞胺比例在所要求范圍之外，則膜的固化速度不足。結(jié)合低溶劑含量與長(zhǎng)保存期 的可能性為配制者提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)，以獲得滿足最嚴(yán)峻VOC法規(guī)的高端產(chǎn)品，其具有最 小的收縮和非常低的氣味性能?？焖俟袒阅芙Y(jié)合長(zhǎng)的開放時(shí)間允許謹(jǐn)慎施用并提供高的 早期強(qiáng)度，從而最小化膜呈脆弱的時(shí)間并加快在多層疊合的情況下的施用。良好的機(jī)械性 能提供在寬的溫度范圍內(nèi)的高裂紋橋接質(zhì)量并確保高耐久性。
[0011] 本發(fā)明的另一方面是曼尼希堿三醛亞胺提高含二醛亞胺的單組分濕固化液體施 加防水膜的固化速度的用途。
[0012] 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液體施加防水膜特別適合于在屋頂上使用，特別是在平坦 的或低坡度屋頂上。這對(duì)于瑣碎工作和整修目的是特別有利的。
[0013] 本發(fā)明的其它方面披露在其他獨(dú)立權(quán)利要求中。本發(fā)明的優(yōu)選方面披露在從屬權(quán) 利要求中。
[0014] 發(fā)明詳述
[0015] 本發(fā)明的主題是一種單組分濕固化液體施加防水膜，其包含
[0016]-至少一種異氰酸酯官能的聚氨酯聚合物，
[0017]-至少一種式（I)的三醛亞胺，
[0018]
[0019] 其中
[0020]A是分子量在380至5000g/mol范圍的含醚基的三價(jià)烴基部分，
[0021] R1和R2是相同或不同的C:至C12直鏈或支鏈的烷基，或連接在一起形成二價(jià)的直 鏈或支鏈的(；至C12烴基部分，其是5-至8-元碳環(huán)的一部分；
[0022] R3是氫，或者直鏈或支鏈的C:至C12烷基或芳烷基或烷氧基羰基，和
[0023] R4和R5是任選地含醚基的相同或不同的直鏈或支鏈的C:至C2(l烷基或環(huán)烷基或芳 烷基，或者連接在一起形成二價(jià)的直鏈或支鏈的(；至C12烴基部分，其是5-至8-元雜環(huán)的 一部分，該環(huán)除了氮原子還可以含有醚或硫醚或叔氨基團(tuán)，和
[0024] -至少一種二醛亞胺；
[0025] 由此，所述三醛亞胺的醛亞氨基的數(shù)目與所述二醛亞胺的醛亞氨基的數(shù)目之間的 比率在90/10至40/60范圍內(nèi)。
[0026] 在本文中，術(shù)語(yǔ)"單組分濕固化"是指一種液體施加膜，其包含在單個(gè)不透水分的 容器中，具有一定的保存期穩(wěn)定性并且當(dāng)暴露于水分時(shí)固化。
[0027]在本文中，術(shù)語(yǔ)"液體施加防水膜"是指以液體形式作為層施加到基材上的材料， 并且其固化以形成彈性膜使得基材防水。
[0028]在本文中，術(shù)語(yǔ)"聚氨酯聚合物"包括由所謂的二異氰酸酯加聚過程制備的所有聚 合物。它包括通過使多異氰酸酯和多元醇反應(yīng)獲得的異氰酸酯官能的聚氨酯聚合物，其也 可以稱為預(yù)聚物并且是多異氰酸酯本身。
[0029]在本文中，術(shù)語(yǔ)"保存期穩(wěn)定性"是指組合物可以在室溫下在排除水分下保存在合 適的容器中一定時(shí)間間隔的能力，特別是數(shù)月，而不發(fā)生在應(yīng)用或最終使用性質(zhì)方面的顯 著變化。
[0030] 在本文中，以"多/聚（poly) "起始的物質(zhì)名稱如多元醇、多異氰酸酯或多胺，是指 每分子攜帶兩個(gè)或更多個(gè)相應(yīng)的官能基團(tuán)（例如在多元醇的情況下是0H基團(tuán)）的物質(zhì)。
[0031] 在本文中，當(dāng)胺或異氰酸酯的氨基或異氰酸酯基團(tuán)分別直接鍵合到脂族、環(huán)脂族 或芳基脂族部分時(shí)，其被稱為"脂族"。因此，對(duì)應(yīng)的官能團(tuán)分別被稱為脂族氨基或脂族異氰 酸酯基。
[0032]在本文中，當(dāng)胺或異氰酸酯的氨基或異氰酸酯基團(tuán)分別直接鍵合到芳族部分時(shí)， 其被稱為"芳族"。因此，對(duì)應(yīng)的官能團(tuán)分別被稱為芳族氨基或芳族異氰酸酯基。
[0033]在本文中，術(shù)語(yǔ)"伯氨基"是指鍵合到有機(jī)部分的NH2-基團(tuán)，以及術(shù)語(yǔ)"仲氨基"是 指鍵合到兩個(gè)有機(jī)部分（它們一起可以是環(huán)的一部分）的NH-基團(tuán)。
[0034]在本文中，縮寫"V0C"代表"揮發(fā)性有機(jī)化合物"，其是在293. 14K的溫度下具有至 少0.OlkPa蒸汽壓的有機(jī)物質(zhì)。
[0035] 在本文中，術(shù)語(yǔ)"溶劑"是指一種液體，其為V0C，其能夠溶解本文中描述的異氰酸 酯官能的聚氨酯聚合物，并且其不攜帶任何異氰酸酯-反應(yīng)性官能團(tuán)。
[0036]在本文中，"室溫"是指23°C的溫度。
[0037]在本文中，術(shù)語(yǔ)"分子量"是指分子或分子的一部分（也稱為"部分"）的摩爾質(zhì)量 (以克每摩爾給出）。術(shù)語(yǔ)"平均分子量"是指分子或部分的低聚或聚合混合物的數(shù)均分子 量（Mn)。
[0038]本發(fā)明的液體施加膜包括至少一種異氰酸酯官能的聚氨酯聚合物。
[0039]合適的異氰酸酯官能的聚氨酯聚合物可以由至少一種多異氰酸酯與至少一種多 元醇的反應(yīng)獲得，由此異氰酸酯基對(duì)于羥基為化學(xué)計(jì)量過量。多異氰酸酯和多元醇是通過 已知的方法反應(yīng)，優(yōu)選在50至100°C的溫度下，任選地通過使用合適的催化劑。優(yōu)選地，多 異氰酸酯以對(duì)應(yīng)于異氰酸酯與羥基的比例在1. 3至5、更優(yōu)選1. 5至3范圍內(nèi)的量使用。優(yōu) 選地，聚氨酯聚合物具有l(wèi)-l〇wt-%、優(yōu)選2-8wt_%范圍內(nèi)的游離NC0基團(tuán)含量。任選地， 多元醇和多異氰酸酯可在不含異氰酸酯-反應(yīng)性基團(tuán)的溶劑或者增塑劑的存在下反應(yīng)。
[0040]優(yōu)選地，異氰酸酯官能的聚氨酯聚合物具有在1000至l〇〇〇〇g/mol、更優(yōu)選1000至 5000g/mol范圍內(nèi)的平均分子量。
[0041]優(yōu)選地，異氰酸酯官能的聚氨酯聚合物具有在1. 7至3、更優(yōu)選1. 8至2. 5范圍內(nèi) 的平均異氰酸酯官能度。
[0042] 用于制備異氰酸酯官能的聚氨酯聚合物的合適的多元醇是聚醚多元醇，包括含有 分散的苯乙烯-丙烯腈（SAN)、丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯或尿素顆粒的那些，還有聚酯多 元醇如二醇或三醇與內(nèi)酯或者二羧酸或它們的酯或酐的縮聚反應(yīng)的產(chǎn)物，還有聚碳酸酯多 元醇，具有至少兩個(gè)不同的聚醚、聚酯或聚碳酸酯單元的嵌段的嵌段共聚物多元醇，聚丙烯 酸酯和聚甲基丙烯酸酯多元醇，多羥基官能的脂肪和油，特別是天然脂肪和油，和聚烴多元 醇，如多羥基官能的聚烯烴。
[0043]隨著上述的多元醇，可以使用少量低分子量的二價(jià)或多價(jià)醇，如1，2-乙二醇，1，2_丙二醇，新戊二醇，二溴新戊二醇，二乙二醇，三乙二醇，異構(gòu)的二丙二醇和三丙二醇，異 構(gòu)的丁二醇，戊二醇，己二醇，庚二醇，辛二醇，壬二醇，癸二醇，i^一烷二醇，1，3-和1，4-環(huán) 己烷二甲醇，氫化雙酚A，二聚脂肪醇，1，1，1-三羥甲基乙烷，1，1，1-三羥甲基丙烷，甘油， 季戊四醇，糖醇如木糖醇、山梨糖醇或甘露糖醇，糖如蔗糖，其它多元醇，上述二價(jià)或多價(jià)醇 的低分子量烷氧基化產(chǎn)物，以及上述醇的混合物。
[0044]優(yōu)選的多元醇是平均分子量在500至6000g/mol、特別是在1000至5000g/mol范 圍的二醇和三醇。
[0045]優(yōu)選的多元醇是聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和聚丙烯酸酯多元醇。
[0046]特別優(yōu)選的多元醇是聚醚多元醇，特別是聚氧化亞烷基多元醇。這些多元醇有助 于在固化膜中發(fā)展良好的低溫柔韌性。
[0047]聚氧化亞烷基多元醇是環(huán)氧乙烷、1，2-環(huán)氧丙烷、1，2-或2, 3-環(huán)氧丁烷、氧雜環(huán) 丁烷、四氫呋喃或其混合物的聚合產(chǎn)物，任選地使用具有兩個(gè)或更多個(gè)活性氫原子的起始 分子如水、氨或具有若干0H-或NH-基團(tuán)的化合物進(jìn)行聚合，后者如1，2-乙二醇，1，2-和1， 3_丙二醇，新戊二醇，二乙二醇，三乙二醇，異構(gòu)的二丙二醇和三丙二醇，異構(gòu)的丁二醇，戊 二醇，己二醇，庚二醇，辛二醇，壬二醇，癸烷二醇，i^一烷二醇，1，3