一种铁路用高强度聚氨酯防水涂料的研制
一种铁路用高强度聚氨酯防水涂料的研制
A 组 分 ： 将 聚 醚 DL-1000D、DL-2000D、EP-330 NG 按一定比例加入四口烧瓶中， 升温至 110 ℃并保
MPF 2016 年 3 月 第 19 卷 第 3 期 9
专业家具漆：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｓａｎｓｅｎｐａｉｎｔ．ｎｅｔ
聚氨酯防水涂料成膜后，在光和热的作用下，分子 中的部分直链和基团会分解断裂，造成涂膜性能下降。 在配方中加入一定量的抗氧剂， 能有效地减缓性能的 老化过程，目前聚氨酯涂料常用的抗氧剂是受阻酚类。 B 组分中抗氧剂 BHT264 含量对涂料热处理性能的影 响见表 6。
表 6 抗氧剂含量对涂膜性能的影响
MOCA 可以在聚氨酯、 聚脲类制品的生产中作为 扩链剂、固化剂使用。 不同 MOCA 含量制得的 B 组分 与 NCO 含量为 8.0%的 A 组分按 1 ∶ 1 制膜，测得涂料 涂膜性能结果见表 5。
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表 5 MOCA 含量对涂膜性能的影响
MA Jun
（ Guangzhou Dayu Waterproof Co., Ltd., Guangzhou 511430, China)
Abstract: Polyurethane prepolymer was synthesized by a certain percentage of polyether polyol. A new kind of high strength polyurethane waterproof coating for railway was developed by using MOCA as crosslinking agent. The NCO content, polyols molar ratio, MOCA content and antioxidant content were explored to analyze the effect of the high strength polyurethane waterproof coating's performance and workability. Eventually the high strength polyurethane waterproof coating has excellent performance and easy construction. Key words: railway; polyurethane waterproof coating; double component; high strength
粘贴型高铁专用聚氨酯防水涂料的研制
�N C O ,
实验部分
1.1 主要原料 甲苯二 异氰酸酯 （T D I ） ， 工业 纯， 上海巴斯夫聚 氨酯有限公司； 聚氧化丙烯三醇 （聚醚 N 305 0 ） ， 相对
� � � � � 分子质量为 3 000 100， 羟值 5 4 5 8 KO H/， 聚氧 铁路混凝土桥梁桥面防水层是提高桥梁耐久性 � 化丙烯二醇 （聚醚 D L2000 ） ， 相对分子质量为 2 000 � � � 的重要技术手段， � 防水层的质量直接影响到桥梁的使 100， 羟值 5 2 60 KO H/ ， 工业纯， 上海高桥石油化 用寿命， 其中， 防水材料和混凝土桥面面层之间的粘 � 工有限公司； 3， 3-二氯 4， 4 -二氨基二苯基甲烷 （M O 结性能或粘贴效果对防水的效果和成败影响较大 � 2007 年 4 月 5日，铁道部科学技术司根据国外 高速铁路桥梁防水层的应用情况� 最新试验研究结果 以及施工单位在制作防水层过程中所反映的意见， 对 CA ） ， 工业纯， 苏州前进化工厂； 石油树脂� 滑石粉� 轻 质碳酸钙� 高岭土� 消泡剂等， 均为市售 � 1.2 聚氨酯防水涂料的制备 在带有高速搅拌机� 温度计的三口瓶中加入计量
�客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件 � � � （科 聚醚 N 305 0 和聚醚 D L2000， 加热， 在 （110 5 ） 下减 技基函 [2005 ] 101 号 ） 进行修订， 在技术条件中增加 � � 压脱水 1 � 然后降温至 60 以下， 加入计量的 T D I ， � � � 了高聚物防水材料的各项要求， � � � 发布了 �客运专线桥 反应 30 后升温，在 7 5 8 0 下继续反应 3 ， 降
� 表
1 � � � 固化剂配比 C A/ 3 3 0 项 目 6 0. 7 0/0. 3 0 0. 80/ 0. 2 0 0. 85/ 0. 1 5 0. 90/0. 1 0 0. 95/ 0. 05 3. 4 47 1 60 4. 6 565 50 5. 5 53 0 45 6. 4 51 6 30 8. 3 2 60 15
铁路桥梁用高性能聚氨酯防水涂料的研制
题外话1：一般国标为1:2.，非标的可以做到1:5。
经验看1:3是一点问题都没有。
题外话2：玻璃化温度与丙烯腈含量有关，含量越多则玻璃化温度也越高。
丁腈橡胶的耐热性较好，可在120℃下连续使用，电绝缘性一般。
铁路桥梁用高性能聚氨酯防水涂料的研制1异氰酸酯质量分数对涂料性能的影响甲组分中异氰酸酯（—NCO）的质量分数是影响聚氨酯防水涂料综合性能的关键因素，因此可以通过调整甲组分中—NCO的质量分数来改善聚氨酯防水涂料的综合性能。
甲组分中—NCO质量分数对聚氨酯防水涂料综合性能的影响见表1。
由表1可见随着—NCO质量分数的增加，适用期、表干时间逐渐缩短，断裂伸长率逐渐降低，拉伸强度逐渐增加。
—NCO质量分数过高将生成更多的刚性链段，刚性链段过多将导致伸长率过低，综合性能变差；反之—NCO质量分数过低将生成更多的柔性链段，柔性链段过多将导致拉伸强度过低，实干时间过长，因此—NCO质量分数须具有一个合适的范围。
综合对比可以发现当—NCO质量分数在5.2%时，综合性能最优。
2—NCO和活性H物质的量比对涂料性能的影响—NCO和活性H物质的量比过高或过低对聚氨酯防水涂料的性能都有很大影响，过高生成的气泡过多，导致拉伸强度及断裂伸长率均不能满足要求，过低导致乙组分不能充分反应，轻者导致拉伸强度及断裂伸长率均不能满足要求，重者导致防水涂料不能实干。
—NCO和活性H物质的量比对聚氨酯防水涂料性能的影响如图1、2所示。
由图1、2可以发现断裂伸长率随着—NCO和活性H物质的量比的升高，先升高然后逐渐降低，拉伸强度随着—NCO和活性H物质的量比的升高逐渐升高。
随着—NCO和活性H物质的量比增加，硬段含量增加、大分子的刚性增大、氢键密度增大，分子间作用力增大，聚氨酯分子链间物理交联点的密度也增加，从而使拉伸强度、延伸率和撕裂强度增大；随着—NCO和活性H物质的量比的继续增加，硬段的含量过多，氨酯键和脲键的密度过大，虽然其拉伸强度和撕裂强度会有所提高，但是聚氨酯分子链间作用力增大使分子链的运动受阻、柔性降低，涂膜的硬度增大、断裂伸长率有所下降，同时涂料的施工性及流平性不好。
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一种铁路用高强度聚氨酯防水涂料的研制
0引言
聚氨酯材料由于具有优异的物理化学性能，满足高速铁路用材料的要求，以聚氨酯为基础，可制成的产品有泡沫塑料、弹性体、涂料、黏合剂等，在轨道交通的防震减噪、防水、灌封等方面有着广泛的应用[1-2]。
随着近年来高速铁路的快速发展，聚氨酯防水涂料在高铁工程项目中应用越来越广泛[3]，《铁路混凝土桥面防水层技术条件》中严格规定了直接用作防水层的聚氨酯防水涂料的拉伸强度≥6.0MPa，断裂伸长率≥450%。
本文基于这一标准要求，探讨了聚氨酯涂料中聚醚、异氰酸酯、交联剂、助剂对聚氨酯防水涂料的影响，制备了一种满足标准要求的高强度聚氨酯防水涂料。
1、试验部分
1.1原材料
聚醚多元醇（DL-1000D、DL-2000D、EP-330NG）：工业级，山东蓝星东大化工有限责任公司；甲苯二异氰酸酯（TDI）：工业级，拜耳材料科技（中国）有限公司；氯化石蜡（52#）：工业级，南京荣基化工有限公司；煅烧滑石粉（1250目）：工业品，阳山县华兴精细微粉厂；邻苯二甲酸二丁酯（DBP）：工业品，广州市壮达化工有限公司；3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯基甲烷（MOCA）：工业品，湘园特种精细化工有限公司；辛酸亚锡（T-9）：工业级，上海雨田化工有限公司；防老剂BHT264：工业级，德国YOUNGING （洋樱）集团。
1.2基本配方
A、B组分的基本配方见表1。
1.3制备工艺
A组分：将聚醚DL-1000D、DL-2000D、EP-330NG按一定比例加入四口烧瓶中，升温至110℃并保持压力在-0.085MPa以下脱水2h，降温至80℃，加入TDI反应3h，降温出料即可。
B组分：将氯化石蜡、DBP、EP-330NG、MOCA、滑石粉等按一定比例分散好，加入到四口烧瓶中，升温至110℃脱水2h，降温至50℃，加入T-12、BHT264搅拌均匀即可出料。
1.4主要仪器
电热鼓风干燥箱：DHG-9070，上海浦东荣丰科学仪器有限公司；低温试验箱：DX-40，天津港源试验仪器厂；标准养护箱：JBY-30B，沧州科达路桥试验仪器厂；电子万能拉力试验机：WDW-5型，广州澳金工业自动化系统有限公司。
1.5性能测试
将A、B组分按质量比1∶1混合搅拌3~5min制膜，在标准试验条件（温度（23±2）℃，相对湿度（60±15）%）下养护并检测。
性能测试按照TB/T2965—2011《铁路混凝土桥面防水层技术条件》进行物理性能测试。
2、结果与讨论
2.1涂料主要性能检测结果
按上述A、B组分基本配方合成高强度聚氨酯防水涂料，按照TB/T2965—2011进行物理性能测试，结果见表2。
表2检测结果显示，该涂料各项物理性能指标均达到标准要求，而且性能良好。
2.2NCO含量对涂料性能的影响
B组分配方固定，制得NCO含量不同的A组分，与B组分按质量比1∶1混合制膜，检测其强度和延伸率，结果见表3。
由表3可知，当NCO含量增加，A料中刚性链段增加，极性基团增多，易于形成氢键，涂膜后交联密度增大，试样较硬，拉伸强度则比较大。
但刚性链段的增加限制了分子链在拉伸过程中的运动，使得涂膜后延伸率减小。
为使涂料综合性能突出，试验中A组分的NCO 含量应控制在8.0%~8.5%。
2.3聚醚多元醇对涂料性能的影响
在聚醚二元醇DL-1000D、DL-2000D物质的量比一定的条件下，不同的二元醇与三元醇的物质的量比合成A料，保持预聚体中NCO含量不变，2种聚醚的物质的量比对涂膜性能的影响见表4。
由表4可以看出，物质的量比增大，涂膜强度减小，断裂伸长率增大。
原因是聚醚二元醇以直链为主，主要提升延伸性能，聚醚三元醇在与TDI反应时，起交联作用，主要增加涂膜的强度。
所以在配方优选时，n（二元醇）/n（三元醇）物质量比控制在14~15，制得的涂料涂膜性能良好。
2.4B组分中固化剂MOCA含量对涂料性能的影响
MOCA可以在聚氨酯、聚脲类制品的生产中作为扩链剂、固化剂使用。
不同MOCA含量制得的B组分与NCO含量为8.0%的A组分按1∶1制膜，测得涂料涂膜性能结果见表5。
从表5可以看出，MOCA含量增加，反应加快，使得表干时间缩短，拉伸强度增加，而断裂延伸率则先增大后减小。
原因是改性MOCA交联剂中含有4个活泼氢原子，活性高，反应后交联密度大，且带的苯环是属于刚性链段，随着用量增加，刚性链段增加，强度增强，断裂延伸率则是增加到一定程度后开始下降，作为配方优选，MOCA含量应控制在
12%~14%，制得的涂料涂膜性能优异。
2.5B组分中抗氧剂含量对涂料热老化性能的影响
聚氨酯防水涂料成膜后，在光和热的作用下，分子中的部分直链和基团会分解断裂，造成涂膜性能下降。
在配方中加入一定量的抗氧剂，能有效地减缓性能的老化过程，目前聚氨酯涂料常用的抗氧剂是受阻酚类。
B组分中抗氧剂BHT264含量对涂料热处理性能的影响见表6。
从表6中可以看出，随着抗氧剂含量的增加，涂膜的热处理强度保持率和热处理延伸率都增大，使得聚氨酯涂膜的耐热性能得到大幅提升，当增加到2.0%后，热处理性能变化不大，作为配方优选，BHT264应控制在1.5%~2.0%。