0前言

聚氨酯材料兼具塑料和橡膠特性，用途廣泛、性能優(yōu)良。單組分聚氨酯防水涂料是一種防水效果優(yōu)異、物理力學(xué)性能好好、耐腐蝕、施工方便的防水材料，在建筑防水工程中得到了廣泛的應(yīng)用。國內(nèi)應(yīng)用較廣的單組分聚氨酯防水涂料以涂料固化成膜的機(jī)理區(qū)分，可分為濕固化型和潛固化型2種。濕固化型單組分聚氨酯防水涂料靠吸收空氣中的濕氣與體系內(nèi)的一NCO直接反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)固化。這種固化方式的優(yōu)點(diǎn)是通用性強(qiáng)、生產(chǎn)工藝簡單;缺點(diǎn)是固化時(shí)受環(huán)境影響較大，固化后涂膜表面和截面容易產(chǎn)生針孔、氣泡等缺陷，影響材料性能。研制的單組分濕固化聚氨酯防水涂料固化后內(nèi)部無氣泡，表面無針孔。但是R值[n(-NC0)：n(-0H]較高，缺少實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證。潛固化型單組分聚氨酯防水涂料靠吸收空氣中的濕氣先與潛固化劑反應(yīng)使其活性基團(tuán)暴露，具有反應(yīng)活性的潛固化劑再與體系內(nèi)的-NCO反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)固化。這種固化方式的優(yōu)點(diǎn)是減少了固化時(shí)產(chǎn)生的C0₂量，固化后涂膜表面和截面沒有針孔、氣泡等缺陷；缺點(diǎn)是生產(chǎn)難度大、潛固化劑的氣味長期殘留等。2類單組分聚氨酯防水涂料雖然固化方式不同，但是防水涂料中的預(yù)聚體結(jié)構(gòu)基本相同，都是以二異氰酸酯和聚醚二元醇、聚醚三元醇聚合而成。在預(yù)聚體中加入聚醚三元醇可以增大結(jié)構(gòu)的化學(xué)交聯(lián)程度，提高聚氨酯防水涂膜的拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度等力學(xué)性能，同時(shí)會(huì)增加涂料的相對(duì)黏度，降低施工性。

本研究以二異氰酸酯、聚醚多元醇、新型改性劑等為基本原料，制備-一種環(huán)保型單組分濕固化聚氨酯防水涂料，并探討聚醚組合、改性劑、增塑劑對(duì)防水涂料性能的影響。

1試驗(yàn)

1.1 主要原材料及儀器設(shè)備

聚醚多元醇(D240、G330)，佳化化學(xué)(濱州)有限公司；甲苯二異氰酸酯(TDI-80)，巴斯夫(中國)有限公司；改性劑CABR-8010，自制；催化劑(WS2),廣州優(yōu)潤合成材料有限公司；催化劑DMDEE,亨斯邁；52^#氯化石蠟,廣西中南油化工股份有限公司；硫酸鋇，粒徑1.6 um,青島天象精細(xì)化工有限公司；重質(zhì)碳酸鈣，1200目，市售：分散劑(F108),杭州臨安涂料助劑化工有限公司；150溶劑油，江蘇華倫化工有限公司。以上原料均為工業(yè)級(jí)。

MZ-2000B型拉力試驗(yàn)機(jī);DHC- 9420B型電熱鼓風(fēng)干燥箱;SPX-350-C恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱。

1.2 制備方法

將聚醚多元醇、氯化石蠟、分散劑加入四口燒瓶中，勻速攪拌并升溫至90℃，加入硫酸鋇、重質(zhì)碳酸鈣，高速攪拌20min,升溫至110℃并抽真空至-0.95 MPa，脫水2.5 h,取樣測(cè)試水分，合格后降溫至95℃,加入CABR- 8010，40min后降溫至85℃，加入TDI-80，反應(yīng)3h；降溫至65℃,加入WS2、DMDEE、150^#溶劑油，攪拌20 min后出料。

1.3性能測(cè)試

稱取適量單組分濕固化聚氨酯防水涂料，用刮板均勻涂刷在涂好脫模劑的模具上，分2～3次涂完，制備成厚1.5mm的涂膜，放置在溫度(23+2) C、相對(duì)濕度(50+10)%的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下養(yǎng)護(hù)7d,按照GB/T19250-2013《聚氨酯防水涂料》和GB55030-2022《建筑與市政工程防水通用規(guī)范》測(cè)試相關(guān)性能。

2 結(jié)果與討論

2.1改性劑CABR-8010對(duì)預(yù)聚體性能的影響

單組分聚氨酯防水涂料中的預(yù)聚體由二異氰酸酯和聚醚多元醇通過聚合反應(yīng)生成，是涂料的主要成膜物質(zhì)，提供力學(xué)性能。自制改性劑CABR-8010可優(yōu)先與部分二異氰酸酯中一端的一NCO聚合，二異氰酸酯另一端的一NC0再與聚醚多元醇反應(yīng)，從而生成新的預(yù)聚體結(jié)構(gòu)。本組試驗(yàn)采用相同的原料和配方，控制涂料中n(-NC0)：n(-OH)=2：1，預(yù)聚體、粉體填料、150^#溶劑油、52^#氯化石蠟摻量(按占配方總質(zhì)量計(jì))分別為30%、50%、10%、10%?？疾旄男詣?span>CABR-8010摻量(按占配方總質(zhì)量計(jì))對(duì)防水涂膜性能的影響，結(jié)果見表1。

由表1可見，不摻和摻CABR--8010的涂膜性能差距較大，改性劑CABR-8010對(duì)涂膜的力學(xué)性能有提升作用。隨著改性劑CABR-8010摻量從0.1%增加到1.5%，聚氨酯防水涂膜的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、撕裂強(qiáng)度和粘結(jié)強(qiáng)度均呈先提高后降低的趨勢(shì);當(dāng)改性劑CABR-8010摻量從1.5%增加到5.0%時(shí),涂膜的力學(xué)性能基本保持不變。說明CABR-8010摻量對(duì)防水涂膜力學(xué)性能的提升作用存在極限，當(dāng)其摻量為0.8%左右時(shí)，力學(xué)性能.好。CABR-8010摻量為0.3%時(shí)，涂膜的性能已符合GB/T 19250-2013的   要求，考慮經(jīng)濟(jì)性，選擇CABR-8010摻量為0.3%進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.2聚醚組合對(duì)涂膜力學(xué)性能的影響

單組分聚氨酯防水涂料使用的聚醚多元醇主要以聚醚二元醇和聚醚三元醇復(fù)配組成?？刂仆苛现?span>n（-NCO）:n（-OH）=2:1,CABR-8010、預(yù)聚體、粉體填料、150^#溶劑油、52^#氯化石蠟摻量分別為0.3%、25%、50%、10%、15%?？疾炀勖?span>m（D240）:m（G330）對(duì)防水涂料性能的影響，結(jié)果見表2。

由表2可見，隨著聚醚D240用量的增加，涂膜的拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度降低，斷裂伸長率增大。這是因?yàn)榫勖?span>D240是長鏈結(jié)構(gòu)的二元醇,D240用量越大，預(yù)聚體中軟段長度越長，柔性越高，但交聯(lián)密度降低，強(qiáng)度下降。綜合考慮,除m(D240)：m (G330)=100：0組拉伸強(qiáng)度過低、斷裂伸長率過高外,其它組的性能都較為理想，但需進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)優(yōu)選出.佳組合。

2.3粉體填料摻量及聚醚組合對(duì)涂料穩(wěn)定性的影響

本組試驗(yàn)進(jìn)一步考察粉體填料摻量及聚醚組合對(duì)防水涂料穩(wěn)定性的影響，優(yōu)選出.佳的組合。控制涂料中n(-NC0)： n(0H) =2：1，CABR-8010、預(yù)聚體、150^#溶劑油摻量分別為0.3%、25%、10%,52#氯化石蠟摻量隨粉體填料的摻量進(jìn)行調(diào)整，二者總摻量為65%。粉體填料摻量和聚醚m (D240)：m (G330)對(duì)防水涂料穩(wěn)定性的影響見表3。

由表3可見:

(1)C組的相對(duì)黏度明顯高于A、B組。并且C1、C2組經(jīng)過90d儲(chǔ)存后(50C烘箱中)，已經(jīng)出現(xiàn)沉淀和增稠現(xiàn)象。說明C組的粉體填料摻量接近體系的極限，明顯影響涂料的穩(wěn)定性。

(2)隨著m(D240):m(G330)逐漸增大，涂料的相對(duì)黏度呈下降趨勢(shì)，這是由于D240的長鏈分子數(shù)量增加，預(yù)聚體交聯(lián)程度下降造成的。A、B組中，A1、A2、B1、B2組的相對(duì)黏度都超過6000 mPa·s，從施工效率和1道涂膜厚度控制上考慮，相對(duì)黏度偏大；; A3、A4、B3、B4組的相對(duì)黏度適中。

(3)C3、C4組的相對(duì)黏度適宜，儲(chǔ)存穩(wěn)定性較好，但拉伸強(qiáng)度較低，平均偏差也不符合GBT 19250-2013 的要求。A、B組的拉伸強(qiáng)度差距不大，B組的拉伸強(qiáng)度平均偏差比A組略大，但能符合GB/T 19250-2013 的要求。從經(jīng)濟(jì)性上考慮B3、B4組的配方更具優(yōu)勢(shì)。

2.4涂膜的老化性能研究

本試驗(yàn)通過涂膜的老化性能進(jìn)一步考察A3、A4、B3、B4組配方。根據(jù)GB/T 19250-2013和GB 55030-2022 的要求，考察熱、堿、酸處理后涂膜的拉伸性能，結(jié)果見表4。

由表4可見，4組涂膜的老化性能均符合GB/T19250-2013的要求。其中，B4組防水涂膜在堿處理和酸處理后，涂膜發(fā)生輕微溶脹，對(duì)斷裂伸長率的影響較大； B3組在酸處理后的拉伸強(qiáng)度保持率與GB/T 19250-2013要求接近，性能余量較小，實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)生質(zhì)量波動(dòng)的可能性較高。綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，A3、A4組的綜合性能.佳。優(yōu)化的配方為：預(yù)聚體中(一NCO)：n(-OH)=2：1,改性劑CABR-8010、 預(yù)聚體、150^#溶劑油、粉體填料、52^#氯化石蠟摻量分別為0.3%、25%、10%、50%、15%，聚醚m(D240):m (G330)=(75:25) ～（85:15)。制得的防水涂料相對(duì)黏度適中，固化后涂膜表面無針孔、截面無氣泡，力學(xué)性能和耐老化性能優(yōu)異。

3結(jié)論

(1)采用自制改性劑CABR-8010來提高單組分聚氨酯防水涂料涂膜性能的路徑是可行的;涂膜的力學(xué)性能隨著CABR-8010摻量的增加先提高后降低再趨于穩(wěn)定。當(dāng)CABR-8010的摻量為0.8%時(shí),涂膜的力學(xué)性能.佳。

(2)聚醚m (D240)：m (G330)越大,單組分聚氨酯防水涂料的相對(duì)黏度越小，涂膜的拉伸強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度平均偏差、撕裂強(qiáng)度越低,斷裂伸長率越高;當(dāng)m (D240)：m (G330)=75：25、85：15時(shí)，涂料的穩(wěn)定性和通用性較好。

(3)粉體填料摻量越大，防水涂料體系的穩(wěn)定性越差。綜合老化性能得出，粉體填料摻量為50%時(shí)，涂料的穩(wěn)定性較好；粉體填料摻量為55%時(shí),經(jīng)濟(jì)性較好，穩(wěn)定性稍差，但能夠滿足GB/T19250-2013 的要求。

(4)本試驗(yàn)單組分聚氨酯防水涂料較優(yōu)的配方為：預(yù)聚體中n(-NC0)：n (-0H) =2：1,改性劑CABR-8010、預(yù)聚體、150^#溶劑油、粉體填料、52^#氯化石蠟摻量分別為0.3%、25%、10%、50%、15%，聚醚m（D240）：m（G330）=(75:25) ～(85:15)。制得的涂料相對(duì)黏度適中，固化后涂膜表面無針孔、截面無氣泡，力學(xué)性能和耐勞性能優(yōu)異。

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