单组分聚氨酯防水涂料性能分析

维普资讯 http://www.cqvip.com 技术交流　弹性体，ＣＨ２０ＩＮ０８Ａ—０　Ｅ８—２Ｌ５Ａ，１Ｓ８Ｔ（４０）Ｍ：５Ｅ７Ｒ￣５ＩＣＳ９　单组分聚氨酯防水涂料性能分析　钱丽，谢爱平　（齐齐哈尔市铁路工程学校，黑龙江齐齐哈尔１６１０００）　摘要：防水涂料类型有许多种，其中聚氨酯防水涂料由于具有防水性能好、耐腐蚀性能高、硬度　大、弹性高等优点，在建筑防水工程中得到了广泛的应用。聚氨酯防水涂料有双组分和单组分之分，本　文论述了双组分聚氨酯防水涂料存在的不足及单组分聚氨酯防水涂料的优点，指出了影响单组分聚氨　酯防水涂料性能的诸多因素。　关键词：聚氨酯；单组分；防水涂料　中图分类号：ＴＱ　３２３．８　文献标识码：Ａ　文章编号：１００５—３１７４（２００８）０４—００５７—０３　目前，市场上使用的防水涂料主要有聚氨酯　点：单组分聚氨酯防水涂料省去了施工前的配料　（ＰＵ）防水涂料、丙烯酸酯防水涂料、聚合物水泥　复合防水涂料及聚合物改性乳化沥青防水涂料　等。其中，由于聚氨酯防水涂料性能优异，价格适　中，已经在建筑行业中得到了广泛的认可和应用。　工序，不会发生计量差错，使用操作方便；使用时，　涂料中含有的异氰酸根（－－ＮＣＯ）端基的预聚物　通过与空气中的湿气反应进一步聚合而固化成　膜。另外，由于预聚物粘度适中，因而无须用有机　溶剂稀释；它还可以在相对湿度９０　的条件下施　工。湿气固化型单组分聚氨酯防水涂料经科学配　比和特殊工艺处理，涂料中不含游离ＴＤＩ，气味　小，有利于环保，施工方便快捷。　聚氨酯涂料固化后涂膜具有良好的耐磨性、耐腐　蚀性、耐久性以及硬度大、弹性高等优点［１　］。　ＰＵ防水涂料又分双组分聚氨酯防水涂料和单组　分聚氨酯防水涂料。　１　双组分聚氨酯防水涂料存在的不足　双组分聚氨酯防水涂料由Ａ、Ｂ两组分构成，　３影响单组分聚氨酯防水涂料性能的因素　单组分聚氨酯防水涂料是以甲苯二异氰酸酯　ＴＤＩ一８Ｏ、聚醚多元醇Ｎ２２０和３３０Ｎ为主要原　使用时两组分须严格按规定比例称量、混合，施工　不方便，其中含有大量的有机溶剂，并且常用胺类　固化剂如亚甲基双邻氯苯胺（ＭＯＣＡ）作Ｂ组分扩　链剂，这些物质都对健康和环境有不利影响。存在　的不足：两组分比例不准确，其性能达不到设计指　料，采用预聚法合成聚氨酯弹性体，然后加入填　料、增塑剂、消泡剂等各种助剂加工而成。其成膜　的基本原理是异氰酸酯中的异氰酸根（一ＮＣＯ）　与含活泼氢（一ＯＨ、一ＮＨ。）的多元醇、多元胺、　水等进行加成反应。　３．１　单组分聚氨酯防水涂料的贮存稳定性　单组分聚氨酯防水涂料的贮存稳定性主要包　括化学稳定性和物理稳定性。　化学稳定性是指涂料在贮存过程中预聚体　的一ＮＣ（）基团与可能存在的含活性氢的物质（如　标；双组分搅拌不均匀达不到指标要求；双组分增　塑剂容易析油；遇湿气容易发泡，性能严重恶化。　２单组分聚氨酯防水涂料具有的优点　随着科技的进步和生活水平的不断提高，人　们越来越认识到环境保护对人类持续发展的重要　性。与双组分涂料相比单组分涂料具有如下优　收稿日期：２００８一Ｏ３—２５　水分）发生反应，造成体系粘度增加，甚至凝胶固　化。因此，对填料含水量的控制非常重要，一般要　求填料的含水质量分数小于０．０５％。在合成过　程中，为去除填料中的微量水分，一般在加入填料　作者简介：钱丽（１９６１一）。女，Ｉｌｌ东掖县人，讲师，主要从　事工程建筑材料方面的研究。　维普资讯 http://www.cqvip.com

５８·　弹性体　第ｌ８卷　后再加入适量甲苯二异氰酸酯进行反应，以提高　后又下降；断裂伸长率先增加后下降。　加水量较少时，只有局部快速固化，膜整体的　规整性下降，涂膜性能下降。　加水达到一定量时，涂膜整体固化得较充分，　性能上升，随着加水量的进一步增加，交联过大，　涂料的储存稳定性。　物理贮存稳定性是指涂料在贮存过程中，密　度大的填料缓慢下沉，造成涂料沉淀分层。解决　的办法是通过加入超细的填料及防沉剂来改善填　料和预聚物界面接合，使涂料具有触变性能，即涂　料在储存过程中，粘度升高，防止填料沉淀；在施　材料脆性增大，力学性能下降。　３．５环境湿度对涂料性能的影响　工时，涂料受到外力作用时粘度降低便于施工。　因此，有效改善了涂料的储存稳定性和施工性。　３．２预聚体中一Ｎ∞与一ＯＨ的量比与涂料性　能的关系　甲苯二异氰酸酯（ＴＤＩ一８０）和聚醚多元醇　（Ｎ２２０、３３０Ｎ）是单组分聚氨酯防水涂料的主要　原材料，它们之间的配比（即预聚体中一ＮＣ０　与一ｏＨ的量比）直接影响到涂料的各种性能。　比例太高则涂膜固化产生大量气泡；太低时（接近　１．０）则会固化失效无法生产加工。试验表明，一　般取７２（一ＮＣＯ）／ｎ（一ＯＨ）比例为１．２～１．８，其　与力学性能和涂膜厚度的关系见表１。　表１　ｒ｝（一Ｎ∞）／ｎ（一ＯＨ）、涂膜厚度与力学性能的关系　３．３固化物的消泡处理　单组分水固化聚氨酯防水涂料固化后出现大　小不等的气泡，对材料的防水性能和力学性能均　有一定影响。起泡的原因是成膜过程中固化剂　（水）与预聚体中一Ｎｃｏ反应时产生的Ｃ０２气体　不能及时从涂膜散逸，所以需要进行消泡处理。　以ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）　为代表的化学吸收剂和以　硅油为代表的物理消泡剂均可减少水固化聚氨酯　防水涂料产生气泡的缺陷。　３．４加水方式与加水量对涂料性能的影响　水作为聚氨酯涂料的固化剂，其加人比例会　严重影响涂膜的力学性能和涂料混合后的固化时　间。试验证明，当加水质量分数在３０　左右时，　涂料的力学性能较优。　随着加水量的增大，水固化聚氨酯涂膜的表　干时问和实干时间都随之降低，加水量达到一定　量后则变化不大；拉伸强度先减小，然后增加，之　固化时环境的湿度越大，涂膜的表干、实干时　间相应缩短。因为湿度越大，环境中含水量越大，　参加与聚氨酯预聚体反应的水越多，加快聚氨酯的　固化反应速率，但涂膜表面光洁度下降，详见表２。　表２环境湿度对涂膜的影响（不加催化剂和水）　３．６固化温度对涂料性能的影响　固化时环境温度对涂膜的表干、实干时间有　影响，在一定温度范围内，温度越高，其表干、实干　时间越短。制备的水性聚氨酯防水涂料在一１４～　４Ｏ℃都可以成膜。　３．７催化剂含量对涂料性能的影响　随着催化剂含量的增加，加快了固化反应，涂　膜的表干、实干时间显著缩短，但催化剂质量分数　达５　后，随着催化剂含量增加，其趋势就不太明　显，趋于一定值，这是因为一定量的水性聚氨酯防　水涂料所需催化剂的量有限，达到一定浓度后，其　催化效果并不明显。因此，催化剂质量分数在　５　左右较好。　３．８预聚体中ＮＯＯ含量对涂膜性能的影响　随着ＮＣＯ含量的增加，涂膜的断裂伸长率　先增后降，而拉伸强度呈平稳上升。这是由于随　着预聚物中ＮＣＯ含量的增加，涂膜交联度与氢　键密度也相应增加，涂膜的拉伸强度增加，而断裂　伸长率则会下降。　３．９聚醚Ｎ２２０与３３０Ｎ质量比对涂膜性能的　影响　当体系中的二官能度聚醚Ｎ２２０的量增加　时，涂膜的断裂伸长率增加，而涂膜的拉伸强度先　升后降。这说明当Ｎ２２０增加到一定量时，会影　响涂膜的拉伸强度。　３．１Ｏ增塑剂ＤＢＰ对涂料性能的影响　为改善涂料低温柔性，常加入一些增塑剂进　维普资讯 http://www.cqvip.com 第４期　钱丽，等．单组分聚氨酯防水涂料性能分析　·　５９　·　行改性。最常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯　（ＤＢＰ）、邻苯二甲酸二辛酯（ＤＯＰ）等。随着ＤＢＰ　间不大于８　ｈ；成膜后膜表面较光滑。　（５）施工时，加水质量分数在３０　左右时，水　固化聚氨酯材料涂膜的力学性能较优，而且固化　时间也适中。湿度增大，涂膜固化时间缩短，但成　膜物表面规整性下降，固化时湿度适中较好。　（６）加入催入剂，能加快固化速度，催化剂的　量的增加，涂料的抗拉强度明显降低，而低温柔韧　性加强。合理调节涂料中增塑剂的掺量，可适应　不同防水部位的应用要求。　４结论　质量分数在５　最宜。Ｃａ（ＯＨ）ｚ和硅油都有较　（１）通过合理调整Ｎ２２０与３３０Ｎ的质量比，　好的消泡效果，但Ｃａ（０Ｈ）　效果更好。　使涂料具有良好的拉伸强度和断裂伸长率。　（２）严格控制ＮＣＯ的质量分数，保证了涂料　参考文　献：　具有良好的物理性能和化学储存稳定性，即涂料　Ｅ］ｌ唐海英．微泡弹性聚氨酯防水涂料［Ｊ］．化学建材，１９９５，　在储存过程中表面没有结皮现象。　（１）：２Ｏ～２１．　（３）通过加人适量的增塑剂，既提高了涂料　［２］游长江．国外水性环氧树脂和水性聚氨酯涂料的研究进展　ｒＪ］．化学建材，１９９８，（３）：１９￣２１．　的低温柔性，又降低了涂料的固含量，改善了涂料　［３］易长海．单组分水固化聚氨酯防水涂料的研究ＥＪ］．新型建　的施工性。　筑材料，２００７，（２）：６２￣６４．　（４）单组分水固化聚氨酯防水涂料能够在　１４￣４０℃之间成膜；表干时间小于４　ｈ，实干时　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｗａｔｅｒ－ｐｒｏｏｆｉｎｇ　ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ　ｃｏａｔｉｎｇｓ　ＱＩＡＮ　Ｌｉ，ＸＩＥ　Ａｉ—ｐｉｎｇ　（Ｑｉｑｉｈａｒ　Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｑｉｑｉｈａｒ　１６１０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ＰＵ）ｃｏａｔｉｎｇ　ｉｓ　ａ　ｋｉｎｄ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ－ｐｒｏｏｆｉｎｇ　ｃｏａｔｉｎｇｓ．Ｉｔ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ　ａｓ　ｓｉｎｇｌｅ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｃｏａｔｉｎｇ（Ｉ）ａｎｄ　ｔｗｏ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｃｏａｔｉｎｇ（ＩＩ）．ＰＵ　ｗａｔｅｒ－ｐｒｏｏｆｉｎｇ　ｃｏａｔｉｎｇ　ｈａｓ　ｇｏｔ　ｗｉｄｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｂｅｃａｕｓｅ　ｏｆ　ｉｔｓ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ＰＵ　ｗａｔｅｒ－　ｐｒｏｏｆｉｎｇ　ｃｏａｔｉｎｇ，ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆⅡａｎｄ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　１　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ｏｆ　１　ｗａｓ　ａｌｓｏ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ￣ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ（ＰＵ），ｓｉｎｇｌｅ－ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ；ｗａｔｅｒ—ｐｒｏｏｆｉｎｇ　ｃｏａｔｉｎｇ