1、水固化聚氨酯防水涂料及應用性能的研究(上) 摘要:闡述了在水固化聚氨酯防水涂料中對水和催化劑等用量的研究,并討論了影響涂膜力學性能的各種因素,確定了合理的施工配比,對涂料的實際應用具有很好的指導意義。    關鍵詞:水固化;聚氨酯防水涂料;力學性能    1前言    我國目前在防水施工中,實際應用的聚氨酯防水涂料主要包括焦油型和非焦油型兩種。焦油型、石油瀝青聚氨酯等成分復雜,含有大量的蒽、萘、酚類等易揮發(fā)物質,嚴重污染環(huán)境和危害人體健康,隨著人們環(huán)保意識的增強和科技的進步,

2、焦油型聚氨酯防水涂料的應用日益受到限制,國家正提倡采用非焦油型聚氨酯防水涂料和聚醚型聚氨酯防水涂料。本文研制的水固化聚氨酯防水涂料是聚醚型、無溶劑環(huán)保型的高檔合成高分子防水涂料,與傳統(tǒng)的焦油型、石油瀝青聚氨酯防水涂料相比,有著無溶劑揮發(fā)、無毒、無味、施工無污染、固化迅速等優(yōu)點,符合生態(tài)發(fā)展和環(huán)境保護的要求,在施工配漆時以水為固化劑,這與其他單或雙組分聚氨酯防水涂料明顯不同,體現(xiàn)出聚氨酯防水涂料研制開發(fā)的新思路、新工藝,具有廣闊的市場前景。    2水固化聚氨酯防水涂料的制備    2.1主要原料 

3、0;  聚醚多元醇,工業(yè)牌號:TDIOL-2000和TEP-330N;甲苯二異氰酸酯(TDI);鄰苯二甲酸二異壬酯(DINP);二丁基二月桂酸錫(T-12);一縮二乙二醇(二甘醇);消泡劑;脫水劑;抗氧劑;填料等,工業(yè)品。    2.2預聚體的合成    先將聚醚多元醇(TDIOL-2000和TEP-330N)在(110120)、-0.095MPa下減壓脫水(4060)min,使之含水率0.05%,備用。在密閉容器中分別加入TDIOL-2000、TDI和TEP-330N,比例為92.51,在(9

4、095)、攪拌速度為400r/min條件下反應3h左右。其間要多次抽樣檢測聚合物的NCO含量,并根據(jù)其含量加入適量的一縮二乙二醇和補充適量的TDI,當預聚體的NCO質量分為5.40%5.50%時,即可停止反應。    2.3涂料的制備    在高速攪拌下加入增塑劑DINP、填料(顏料)、脫水劑,分散均勻后備用。把已合成好的預聚體升溫到95,并在高速攪拌下加入分散好的色漿、消泡劑、抗氧化劑,保溫攪拌1.5h,冷卻降溫至50,加入適量的催干劑二丁基二月桂酸錫(T-12),分散均勻即可出料。 2.4性能指標&#

5、160;   水固化聚氨酯防水涂料性能指標見表1。    從表1顯示,涂料的各項性能指標均達到或優(yōu)于我國建材行業(yè)標準JC/T500-92聚氨酯防水涂料規(guī)定的指標。    表1水固化聚氨酯防水涂料性能指標    3應用性能研究    3.1固化機理    水固化型聚氨酯防水涂料是在合成時調節(jié)異氰酸指數(shù)R在1.21.8,利用擴鏈反應制取兩端帶有NCO基團且分子量足夠大的預聚體,由此

6、預聚體再混入一些助劑和填料等即成涂料。這種涂料在使用時,先加入一定量的水混合均勻,利用預聚體所含有的NCO基團與水分反應生成脲鍵而固化成膜,見式(1)。 同時為了加快涂膜的固化速度,降低外界濕度與溫度的影響,往往在制備時加入一定量的催干劑。.2加水比例的確定     水的添加量與涂膜力學性能關系見表2。   水作為水固化型聚氨酯防水涂料的固化劑,其加入比例嚴重影響著涂膜的力學性能和涂料混合后的膠凝時間。從表2顯示,隨著加水比例的增大,水固化聚氨酯防水涂料涂膜的最大應力、斷裂延伸率和最大應力伸長率都隨之增加。但是當加水比例大于

7、10030時,涂膜開始明顯收縮,加水比例越大,收縮越厲害,嚴重影響聚氨酯防水涂料固化后的涂層性能,容易導致涂層銜接處發(fā)生斷裂。水的添加量與涂膜干燥時間的關系見表3。    從表3顯示,當加水比例不小于10030時,涂膜的表干時間才能滿足JC/T500-92規(guī)定的國家標準。由表2和表3可見,只有當加水比例在10030左右時,水固化聚氨酯防水涂料才符合施工要求及最優(yōu)的力學性能。表3水的添加量與涂膜表干、實干時間的關系    注:催干劑T-12的添加量為0105%,測定條件為:溫度23,濕度55%。 3.3催干

8、劑T-12的影響     水固化型聚氨酯防水涂料與其它雙組分聚氨酯涂料相比,缺點是其固化速度較慢,對環(huán)境溫度和濕度比較敏感,不利于施工。為了提高防水涂料的固化速度,降低外界濕度與溫度的影響,通常需要在涂料中加入一定量的催干劑,其作用在于降低NCO和OH反應活化能,加速涂料交聯(lián)反應的進行,提高涂膜的交聯(lián)密度,從而提高涂膜的化學穩(wěn)定性和耐化學腐蝕、耐水的性能。催干劑分為反應性催干劑和非反應性催干劑。由于反應性催干劑參與涂膜交聯(lián)固化反應,只能施工時添加,造成實際應用的不便,故在涂料中一般使用非反應性催干劑6。配方中選用的催干劑為非反應性的二丁基二月桂酸錫(T-

9、12)。催干劑用量與涂料凝膠時間關系見表4。表4催干劑用量與涂料凝膠時間的關系    注:加水比例為10030。    為了便于施工,工程上一般要求水固化型聚氨間即施工適應期隨之縮短。當T-12的添加量在酯防水涂料的施工適應期在30min左右。從表4可0.04%0.05%時,涂料的膠凝時間比較理想。催以看出,隨著催干劑T-12的增加,涂料膠凝時干劑對涂膜力學性能的影響。當加水比例小于10020時,無催干劑時的涂膜力學性能明顯優(yōu)于有催干劑時的力學性能;但當加水比例大于10020時,情況卻正好相反。說明當涂料的加水比例

10、為10030時,添加0.05%的催干劑T-12對提高涂膜的力學性能具有明顯的作用。3.4基面環(huán)境的影響     施工時,基層的含水率對涂膜附著力具有重要的影響。一般的聚氨酯防水涂料對基層含水率要求較高,實際施工時往往難以滿足要求。而水固化聚氨酯防水涂料施工時對基層含水率要求不高,與底涂配合,可以在含水率較高(但無明水)的基層上施工應用,具有較廣的適應性。表6為基面環(huán)境對涂膜附著力的影響。從表6顯示,當基層干燥(即含水率較低)時,無論是否使用底漆,涂膜的附著力均大于1MPa,符合施工要求;當基層潮濕(含水率較高)時,只有配合使用底漆,涂膜的附著力才能達到要求。而且無論