淺析雙組分聚氨酯防水涂料FH-FS3091摘要很多橋梁都是由鋼筋混凝土建成，混凝土結(jié)構(gòu)承載著車(chē)輛的沖擊、摩擦、環(huán)境中雨水、陽(yáng)光等的侵蝕，出現(xiàn)腐蝕老化，內(nèi)部鋼筋發(fā)生銹蝕，鋼筋發(fā)生銹蝕體積膨脹4-8倍，引起混凝土開(kāi)裂，掉塊。因此在混凝土表面需要進(jìn)行防腐保護(hù)措施。雙組份聚氨酯防水防腐涂料FH-FS3091,不僅可用于橋梁的養(yǎng)護(hù)，同時(shí)可用于建筑、地鐵隧道、水利水電工程等，本文探討了FH-FS3091聚氨酯涂料的填料、異氰酸酯、多元醇以及擴(kuò)鏈劑等的選用，以及FH-FS3091聚氨酯涂料的性能，并說(shuō)明了雙組份聚氨酯涂料的現(xiàn)場(chǎng)施工工藝和注意事項(xiàng)。關(guān)鍵詞：聚氨酯、防水涂料、材料配比1引言目前，我國(guó)用于橋梁混凝土防護(hù)的材料主要有三類(lèi)：剛性防水材料，防水卷材和防水涂料。其中防水涂料主要有環(huán)氧膠乳防水涂料、陽(yáng)離子乳化氯丁瀝青防水涂料、聚氨酯防水涂料。環(huán)氧乳膠防水涂料與瀝青混凝土的粘結(jié)處容易出現(xiàn)鼓包和滑落，陽(yáng)離子乳化瀝青防水涂料的耐高溫性不好，對(duì)混凝土橋面的附著力不穩(wěn)定。1.1聚氨酯材料1937年德國(guó)化學(xué)家OttoBayer發(fā)現(xiàn)了異氰酸酯與活潑化合物反應(yīng)，形成了聚氨酯材料的基礎(chǔ)。到了60年代，美國(guó)從原料生產(chǎn)到聚氨酯及其制品的開(kāi)發(fā)與加工逐漸形成了一個(gè)完整的工業(yè)體系，并在聚氨酯工業(yè)中得到了領(lǐng)先地位。日本聚氨酯工業(yè)主要是通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和外國(guó)公司合資發(fā)展的，到20世紀(jì)60年代研發(fā)了許多具有特色的聚氨酯。我國(guó)聚氨酯從80年代初開(kāi)始，隨著國(guó)外原材料和生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)口，加快了我國(guó)聚氨酯的發(fā)展。聚氨酯的出現(xiàn)是為了解決剛性防水和傳統(tǒng)的柔性防水存在的諸多問(wèn)題。聚氨酯防水涂料時(shí)聚氨酯涂料應(yīng)用的一個(gè)方面，它是一種高檔防水、防腐材料。主要運(yùn)用在建筑物和管道的防水、防滲。甚至可以做人造草坪和彈性地面；也可在橋梁上使用，與混凝土結(jié)合牢固，形成無(wú)接縫的涂層。聚氨酯化學(xué)反應(yīng)機(jī)理聚氨酯的成分之一異氰酸酯與涂料的成膜、性能息息相關(guān)。在涂料化學(xué)中常見(jiàn)的反應(yīng)有異氰

酸酯基團(tuán)與多種基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)，如：羥基、胺基、脲基以及水分子等，另外，異氰酸酯可自發(fā)自

聚反應(yīng)。其中異氰酸酯與有機(jī)分子中的羥基反應(yīng)是合成預(yù)聚物、反應(yīng)型聚氨酯涂料的生產(chǎn)基礎(chǔ)。異氰酸酯與多元醇的反應(yīng)是預(yù)聚體的合成反應(yīng)和非濕氣涂料成膜固化主要機(jī)理。具體反應(yīng)如下：R)—N=C=O+H-OR2—[R1-HM=C—OH]0R2異氰酸酯與水的反應(yīng)時(shí)濕固化聚氨酯涂膜的主要反應(yīng)，異氰酸酯與水反應(yīng)形成氨基甲酸，它迅速分解成二氧化碳和胺。少量的水即可消耗大量的一NCO基團(tuán)，甚至引起凝膠，所以在預(yù)聚體合成時(shí)，要進(jìn)行干燥處理。具體的反應(yīng)過(guò)程如下：H0R-NCO*H3O―?R-N?C—OHHOR-N-C-OH一ANHa+COj異氰酸酯和胺基反應(yīng)，反應(yīng)如下：R—N=C=O+R—N=C=O+H2N-R?—?H0HR—N—<i—N—R-這是聚氨酯或聚脲的涂料制備過(guò)程，當(dāng)異氰酸酯與氨基反應(yīng)，反應(yīng)的產(chǎn)物就是聚脲。聚氨酯的合成單體聚氨酯的合成原料主要是異氰酸酯、羥基多元醇、催化劑等。多異氰酸酯多異氰酸酯是含有一NCO基團(tuán)的物質(zhì)，可以分為兩大類(lèi)：芳香族多異氰酸酯和脂肪族多異氰酸酯。芳香族多異氰酸酯作為聚氨酯的原料時(shí)，涂料的耐腐蝕性能良好，涂膜的硬度高，相對(duì)于脂肪族多異氰酸酯，芳香族多異氰酸酯價(jià)格低廉，但其耐候性較差，在紫外線照射下易變黃粉化。脂肪族多異氰酸酯聚氨酯涂料以脂肪族多異氰酸酯為原料時(shí)，其涂膜具有良好的保色性能，在戶外的耐久性較好，此外具有耐候性好，紫外線照射下不變黃等優(yōu)點(diǎn)。低聚物多元醇聚氨酯合成用低聚物多元醇與異氰酸酯反應(yīng)得到的PU具有較高強(qiáng)度和硬度，分子間的作用力大，內(nèi)聚力大，機(jī)械強(qiáng)度高。其極性材料的粘附性、抗熱氧化性能也均優(yōu)于聚醚型的。聚醚多元醇聚醚多元醇在價(jià)格上低廉，具有很好的競(jìng)爭(zhēng)能力，柔韌性要優(yōu)于聚酯型的材料。耐水解性能也好。擴(kuò)鏈劑擴(kuò)鏈劑時(shí)聚氨酯彈性涂料的三大重要原料之一，用于調(diào)節(jié)大分子鏈的軟、硬比例。擴(kuò)鏈劑具有改善涂膜力學(xué)性能的功能，但是擴(kuò)鏈劑用量不易過(guò)多，否則粘度大，容易凝膠。主要的擴(kuò)鏈劑有：擴(kuò)鏈刑類(lèi)型品名醇類(lèi)「4丁二醇、乙二醉.兩二醉.一縮二乙二ST新戊二靜，丙三暉.三駁甲基丙烷CTMP)等胺類(lèi)3^3^二氯二毎墓二若基甲烷或一郭氯一苯肛甲烷(MOCA).基對(duì)氯苯甲酸異丁豔醉胺類(lèi)乙薛胺.二乙博胺、㈡乙酵賊.=#丙解胺和N>N1-雙(2髦丙基】苯胺等催化劑聚氨酯的反應(yīng)中通常需要加入催化劑的作用，催化劑包括正向加速反應(yīng)的催化劑，也有降低反應(yīng)速率，抑制反應(yīng)過(guò)快的逆向催化劑。大部分為提高反應(yīng)速度的，多呈堿性。有些有機(jī)酸可以減緩預(yù)聚體的凝聚速度。1．2聚氨酯涂料聚氨酯涂料是聚胺基甲酸酯的簡(jiǎn)稱(chēng)，它通常是由異氰酸酯和含羥基化合物制得，化學(xué)反應(yīng)如R?N=C=O+R'-OH?R-NJ<O-ORr從聚氨酯分子式看含有甲酸酯鍵，不飽和的雙鍵、異氰酸酯、脲鍵、醚鍵等，因此聚氨酯涂料性能優(yōu)異。聚氨酯涂料有以下特性：1、由于分子結(jié)構(gòu)中含有大量氫鍵，所以涂膜有很好的物理力學(xué)性能，涂膜堅(jiān)韌、耐磨、光亮、豐滿、易被涂物附著力好。2、通過(guò)調(diào)節(jié)配方，添加擴(kuò)建鍵，改變聚氨酯的性能，獲得所需要力學(xué)性能的涂膜，以適應(yīng)不同環(huán)境的涂膜。3、優(yōu)異的防腐性能，耐酸，耐水性優(yōu)于環(huán)氧涂料，耐酸、堿、耐水、耐熱性能優(yōu)于乙烯類(lèi)樹(shù)脂。4、施工可操作方位廣，可室溫固化，也可加熱固化。5、異氰酸酯的多官性能決定了它與多種樹(shù)脂進(jìn)行改性，如聚酯、環(huán)氧、羥基丙烯酸、有機(jī)硅樹(shù)脂、瀝青、共聚物等。6、良好的電絕緣性。聚氨酯涂料是一種高級(jí)耐用的合成樹(shù)脂涂料，涂層具有優(yōu)異的粘結(jié)性、耐磨性、柔韌性、回彈性、耐化學(xué)腐蝕性、耐溶劑性、光澤性等，集裝飾與保護(hù)于一體。應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：飛機(jī)、船舶、車(chē)輛涂裝；木材、塑料、橡膠、皮革的表面涂裝；建筑物涂裝；防腐涂裝等。聚氨酯防水涂料最早出現(xiàn)在20世紀(jì)60年代的歐美等國(guó)，直到70年代我國(guó)開(kāi)始聚氨酯的研究。聚氨酯的出現(xiàn)彌補(bǔ)了瀝青防水涂料和防水卷材的不足。聚氨酯防水涂料的耐高溫性能優(yōu)良，耐老化性能好，本身具有良好的防水性能，施工維修方便等特點(diǎn)，使其在民用建筑、地鐵隧道、鐵路橋梁、水利水電工程領(lǐng)域的發(fā)展迅速。本文通過(guò)試驗(yàn)優(yōu)化選擇高性能的多異氰酸酯和多元醇，選擇適當(dāng)比例耐紫外線、擴(kuò)鏈劑、顏料，提高其耐磨、耐候性能，以及提高涂膜的防水性能。為此，上海法赫研發(fā)出了一種雙組分高性能的聚氨酯防水涂料FH-FS3091。2、FH-FS3091雙組分聚氨酯防水涂料配制與試驗(yàn)2.1、FH-FS3091雙組分聚氨酯防水涂料配制原材料：二笨基甲烷二異氰酸酯、丁二醇、鈦白粉、納米二氧化硅、異丙醇、紫外線吸收劑、防老劑等。主要儀器名稱(chēng):分散攪拌機(jī)、鼓風(fēng)干燥箱、天平、以及測(cè)試儀器等。2.1.1、A組份原料的選擇和合成A組份異氰酸酯的選擇由于涂層會(huì)應(yīng)用環(huán)境在戶外，暴露在紫外線、酸雨等條件下，這要求涂膜不但具有一定的彈性、耐酸堿腐蝕的性能，還要有較好抗紫外線功能。脂肪族的異氰酸酯具有較好的耐紫外線和防護(hù)功能，我國(guó)目前具有工業(yè)化生產(chǎn)能力的兩種異氧酸酯為T(mén)DI和MDI,選擇二苯基甲烷二異氧酸酯作為合成預(yù)聚體的原料。A組份中多元醇的選擇在聚氨酯涂料原料中使用的多元醇通常有聚酯型和聚醚型兩種,本試驗(yàn)采用的是聚醚型的多元醇,聚醚的結(jié)構(gòu)有比較容易旋轉(zhuǎn)的基團(tuán),聚醚型的聚氨酯的柔順性比較好,耐水性也比聚酯型聚氨酯好。A組分的制備將混合聚醚多元醇在一定條件下真空脫水加入多異氰酸酯,升溫反應(yīng),測(cè)定體系的—NCO含量達(dá)到理論值時(shí)停止反應(yīng)，作為A組份備用。選擇反應(yīng)溫度有50°C、60°C、70°C、80°C、90°C進(jìn)行反應(yīng)。在各個(gè)溫度下隨著時(shí)間的延長(zhǎng),聚合反應(yīng)越完全；此反應(yīng)為放熱反應(yīng),反應(yīng)速率是隨著溫度的升高而加快，本文最終選擇反應(yīng)溫度65C，反應(yīng)時(shí)間3h。2.1.2、B組份原料的選擇和合成B組份中擴(kuò)鏈劑的選擇擴(kuò)鏈劑的作用在于調(diào)節(jié)聚氨酯涂料中軟硬的比例，改變涂料的機(jī)械性能。最常用的有：1,4-丁二醇和二胺類(lèi)的MOCA。擴(kuò)鏈劑對(duì)涂膜斷裂伸長(zhǎng)率的影響根據(jù)相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們采用了MOCA作為聚氨酯的擴(kuò)鏈劑，涂膜的整體機(jī)械性能較好。B組分固化體系配比對(duì)涂膜的影響如果只是用擴(kuò)鏈劑MOCA作為聚氨酯涂料的固化組份，涂膜的強(qiáng)度很好，但是斷裂伸長(zhǎng)率不高；同時(shí)MOCA常溫為固體，加入融化后與A組份反應(yīng)過(guò)于激烈，出現(xiàn)在未攪拌均勻就發(fā)生固化現(xiàn)象。本文通過(guò)加入一支聚醚多元醇與MOCA作為涂料的固化成分。涂料中還需加入顏填料。顏填料的加入，一方面減少涂料成本，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益；另一方面，該善涂膜的性能。無(wú)機(jī)填料選擇了二氧化硅，由于二氧化硅的物理、化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定。是中性的無(wú)機(jī)填料，不含有結(jié)晶水，與大部分酸堿都不反應(yīng)，耐腐蝕性較強(qiáng)。增強(qiáng)涂膜的抗拉伸、抗壓、抗沖擊強(qiáng)度、耐磨性、阻燃性增強(qiáng)。鈦白粉作為填料，耐光性很強(qiáng)，反射能力強(qiáng)，減小紫外線對(duì)涂膜的破壞，可與抗紫外線吸收劑一起使用，提高其使用壽命。將擴(kuò)鏈劑、聚醚多元醇、填料、催化劑、抗紫外線吸收劑等助劑高速攪拌，得B組份備用。2.1.3聚氨酯涂料的制備將A、B兩組份按一定比例充分?jǐn)嚢杌旌现频猛磕?。A、B組份反應(yīng)基團(tuán)配比的影響聚氨酯涂料的涂膜固化過(guò)程主要是A組份剩余的異氰酸酯的-NCO基團(tuán)和B組份中多元醇的羥基和擴(kuò)鏈劑的氨基的反應(yīng)過(guò)程，A組份和B組份按照不同比例混合固化時(shí)，聚氨酯涂料中可能發(fā)生的反應(yīng)。R|—N=C=O+H—ORZ―[Ri—N=C—OR,—N—C-OR2OR2H0HR—N=C=O+H2N-R―?R—N-C—N-RHOR-NCO*H2O—?R-N-C—OHHOR-N-H-OH—?R—NH2+CO2由于空氣中含有微量的水分會(huì)消耗部分異氰酸根，通過(guò)不同的A/B反應(yīng)基團(tuán)配比試驗(yàn)得到，A/B組份的活性基團(tuán)比例為1.1.：1時(shí)材料涂膜固化情況最佳。2.2涂料性能評(píng)價(jià)2.2.1耐紫外線測(cè)試分別將添加顏料前后的涂膜置于紫外線下照射，間隔不同時(shí)間分析結(jié)果，試樣的拉伸強(qiáng)度先增大后減小的，這可能是由于紫外線光的照射時(shí)涂膜內(nèi)殘余的基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng)完全，涂膜的拉伸強(qiáng)度出現(xiàn)了增加，隨著光照時(shí)間的延長(zhǎng)，涂膜內(nèi)部的結(jié)構(gòu)破壞，其拉伸強(qiáng)度降低。由對(duì)照試驗(yàn)可得到添加填料的涂膜的拉伸強(qiáng)度比未加填料的高。2.2.2抗氧化性能測(cè)試結(jié)果顯示，隨著加熱時(shí)間的延長(zhǎng)，涂膜的拉伸強(qiáng)度變化趨勢(shì)和紫外線老化情況相似，先增大后減小。2.2.3涂層機(jī)械性能評(píng)價(jià)根據(jù)本文得到的A、B最佳配比制成的試樣，對(duì)試樣進(jìn)行基本的機(jī)械性能測(cè)試：主要物理性能指標(biāo)參照GB/T19250-2003，試樣的機(jī)械性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)以上。3、FH-FS3091雙組分聚氨酯防水涂料特點(diǎn)簡(jiǎn)介：雙組份聚氨酯防水涂料是上世紀(jì)九十年代最新研制成功的一種新型高分子防水材料，其主要成分是聚氨基甲酸酯等高分子物質(zhì)。產(chǎn)品特點(diǎn)：1、具有良好的抗?jié)裥?，在基層含水率V9%的情況下仍可照常施工。2、無(wú)煤焦油成份、無(wú)毒、無(wú)公害、施工安全。3、液態(tài)施工、冷作業(yè)，操作方便，防水效果佳。4、涂膜機(jī)械性能好，耐候性穩(wěn)定。4、FH-FS3091雙組分聚氨酯防水涂料的應(yīng)用FH-FS3091雙組分聚氨酯防水涂料應(yīng)用范圍廣，包括：各種形式屋面：包括混凝土、竹、木、鋼、石棉瓦及各種不規(guī)則形狀屋面；地下建筑：地下混凝土內(nèi)墻、外墻、底板、電梯坑、護(hù)士墻、地下隧道、管道；地面建筑：橋梁、高速公路、廚房、浴室、游泳池等；接縫：伸縮縫、施工縫、沉降縫；防腐：金屬管道、防腐地坪、防腐池。5、FH-FS3091雙組分聚氨酯防水涂料的施工和注意事項(xiàng)5.1FH-FS3091雙組分聚氨酯防水涂料的施工施工工具：電動(dòng)攪拌器、攪拌桶、小塑料桶、橡膠刮板、油刷、鏟刀、掃帚等?；鶎右筇幚恚?、基層坡度應(yīng)符合規(guī)范要求，地面為2%-3%范圍內(nèi)，水落口及地漏周?chē)呐潘露炔灰诵∮?%，有套管的管道部位應(yīng)高出基層面20mm以上。2、所有配件、衛(wèi)生設(shè)施、地漏或排水口等必須安裝牢固，接縫嚴(yán)密，收頭圓滑，不得有任何松動(dòng)現(xiàn)象。3、施工時(shí)，基層應(yīng)基本干燥，含水率不大于9%。4、用鏟刀和掃帚將基層表面突起物，砂漿疙瘩等異物鏟除，將塵土、雜物、油污等應(yīng)清除干凈。特別是陰陽(yáng)角、管道根部、地漏和排水口等部位應(yīng)認(rèn)真清理、檢查。防水層施工：1、施工流程：基層清理——特殊部位處理——第一遍防水涂膜施工——第二遍防水涂膜施工——面層保護(hù)施工。2、將基層按要求處理后，先進(jìn)行特殊部位施工。特殊部位主要是指伸縮縫、沉降縫、陰陽(yáng)角、管根等處，處理方法是可先加涂一遍防水層，必要時(shí)可粘鋪一層加筋布（玻璃纖維布或無(wú)紡布）增強(qiáng)，固化后再進(jìn)行大面積整體防水施工。3、涂料配制：根據(jù)施工用量，按廠家規(guī)定的配比進(jìn)行配制，攪拌3-5min,并攪拌至混合料烏黑發(fā)亮，即可使用。4、涂刮第一遍涂料：待局部處理好后，便可進(jìn)行第一道涂刮施工，將已攪拌均勻的拌合料分散傾倒于涂刷面上，用橡膠刮板均勻地刮涂一層涂料，刮涂時(shí)輔以雞毛刷施工使涂層均勻一致，不得過(guò)厚或過(guò)薄，一般厚度為0.8?1mm。刮涂時(shí)根據(jù)施工面積大小、形狀和環(huán)境統(tǒng)一考慮涂刮順序和施工退路。5、涂刮第二遍涂料：待第一道涂料固化后，再在其上刮涂第二道防水涂料，涂刮的方法與第一道相同，涂刮的方向與第一道涂料的施工方向垂直，涂刮厚度為1?1.2mm。6、撒粗砂：為了增強(qiáng)防水層與水泥砂漿保護(hù)層或其它貼面材料的水泥砂漿層之間的粘結(jié)力，在第二道涂料未固化前，在其面撒粗砂一層。7、保護(hù)層施工：待涂膜固化后，便可進(jìn)行剛性保護(hù)層施工或其它保護(hù)層施工。貯存與包裝1、涂料應(yīng)密封貯存于干燥，通風(fēng)的室內(nèi)，避免陽(yáng)光直射，避免受潮，禁止靠近火源。2、運(yùn)輸途中防日曬雨淋，防止碰撞，保持包裝完好。3、材料在密封包裝下貯存期為12個(gè)