水固化聚氨酯

水固化聚氨酯防水涂料的性能及研究

1楼> 1前言

> 我国目前在防水施工中,实际应用的聚氨酯防水涂料主要包括焦

油型和非焦油型两种。焦油型、石油沥青聚氨酯等成分复杂,含有大

量的蒽、萘、酚类等易挥发物质,严重污染环境和危害人体健康,随着

人们环保意识的增强和科技的进步,焦油型聚氨酯防水涂料的应用日

益受到限制,国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[1]。本文研制的水固化聚氨酯防水涂料是聚醚型、无溶

剂环保型的高档合成高分子防水涂料,与传统的焦油型、石油沥青聚

氨酯防水涂料相比,有着无溶剂挥发、无毒、无味、施工无污染、固

化迅速等优点,符合生态发展和环境保护的要求[2],在施工配漆时以

水为固化剂,这与其他单或双组分聚氨酯防水涂料明显不同,体现出

聚氨酯防水涂料研制开发的新思路、新工艺,具有广阔的市场前景。

> 2水固化聚氨酯防水涂料的制备[3]

> 2.1主要原料

> 聚醚多元醇,工业牌号:TDIOL-2000和TEP-330N;甲苯二异氰酸

酯(TDI);邻苯二甲酸二异壬酯(DINP);二丁基二月桂酸锡(T-12);一缩

二乙二醇(二甘醇);消泡剂;脱水剂;抗氧剂;填料等,工业品。

> 2.2预聚体的合成

> 先将聚醚多元醇(TDIOL-2000和TEP-330N)在(110～120)℃、-0.

095MPa下减压脱水(40～60)min,使之含水率≤0.05%,备用。在密闭容

器中分别加入TDIOL-2000、TDI和TEP-330N,比例为9∶2.5∶1,在(9

0～95)℃、搅拌速度为400r/min条件下反应3h左右。其间要多次抽

样检测聚合物的—NCO含量,并根据其含量加入适量的一缩二乙二

醇和补充适量的TDI,当预聚体的—NCO质量分为5.40%～5.50%时,

即可停止反应。

> 2.3涂料的制备

> 在高速搅拌下加入增塑剂DINP、填料(颜料)、脱水剂,分散均匀后备用。把已合成好的预聚体升温到95℃,并在高速搅拌下加入分散好的色浆、消泡剂、抗氧化剂,保温搅拌1.5h,冷却降温至50℃,加入适量的催干剂二丁基二月桂酸锡(T-12),分散均匀即可出料。

> 2.4性能指标[4]

> 水固化聚氨酯防水涂料性能指标见表1。

> 从表1显示,涂料的各项性能指标均达到或优于我国建材行业标准JC/T500-92《聚氨酯防水涂料》规定的指标。

> 3应用性能研究

> 3.1固化机理

> 水固化型聚氨酯防水涂料是在合成时调节异氰酸指数R在1.2～1.8,利用扩链反应制取两端带有—NCO基团且分子量足够大的预聚体,由此预聚体再混入一些助剂和填料等即成涂料。这种涂料在使用时,先加入一定量的水混合均匀,利用预聚体所含有的—NCO基团与水分反应生成脲键而固化成膜,见式(1)。

> 同时为了加快涂膜的固化速度,降低外界湿度与温度的影响,往往在制备时加入一定量的催干剂[5]。

> 3.2加水比例的确定

> 水的添加量与涂膜力学性能关系见表2。

> 水作为水固化型聚氨酯防水涂料的固化剂,其加入比例严重影响着涂膜的力学性能和涂料混合后的胶凝时间。从表2显示,随着加水比例的增大,水固化聚氨酯防水涂料涂膜的最大应力、断裂延伸率和最大应力伸长率都随之增加。但是当加水比例大于100∶30时,涂膜开始明显收缩,加水比例越大,收缩越厉害,严重影响聚氨酯防水涂料固化后的涂层性能,容易导致涂层衔接处发生断裂。水的添加量与涂膜干燥时间的关系见表3。

2楼

•

> 从表3显示,当加水比例不小于100∶30时,涂膜的表干时间才能满足

JC/T500-92规定的国家标准。由表2和表3可见,只有当加水比例在100∶

30左右时,水固化聚氨酯防水涂料才符合施工要求及最优的力学性能。

> 注:所有样片的涂膜干燥25d,涂层为一次成膜。

> 注:催干剂T-12的添加量为0105%,测定条件为:温度23℃,湿度55%。

> 3.3催干剂T-12的影响

> 水固化型聚氨酯防水涂料与其它双组分聚氨酯涂料相比,缺点是其

固化速度较慢,对环境温度和湿度比较敏感,不利于施工。为了提高防水涂

料的固化速度,降低外界湿度与温度的影响,通常需要在涂料中加入一定

量的催干剂,其作用在于降低—NCO和—OH反应活化能,加速涂料交联

反应的进行,提高涂膜的交联密度,从而提高涂膜的化学稳定性和耐化学

腐蚀、耐水的性能。催干剂分为反应性催干剂和非反应性催干剂。由于

反应性催干剂参与涂膜交联固化反应,只能施工时添加,造成实际应用的

不便,故在涂料中一般使用非反应性催干剂[6]。配方中选用的催干剂为非

反应性的二丁基二月桂酸锡(T-12)。催干剂用量与涂料凝胶时间关系见表

4。

> 注:加水比例为100∶30。

> 为了便于施工,工程上一般要求水固化型聚氨间即施工适应期随之

缩短。当T-12的添加量在酯防水涂料的施工适应期在30min左右。从表

4可0.04%～0.05%时,涂料的胶凝时间比较理想。催以看出,随着催干剂T

-12的增加,涂料胶凝时干剂对涂膜力学性能的影响。当加水比例小于10

0∶20时,无催干剂时的涂膜力学性能明显优于有催干剂时的力学性能;但

当加水比例大于100∶20时,情况却正好相反。说明当涂料的加水比例为

100∶30时,添加0.05%的催干剂T-12对提高涂膜的力学性能具有明显

的作用。