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(90～95)℃、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100∶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。

> 3.4基面环境的影响> 施工时,基层的含水率对涂膜附着力具有重要的影响。

一般的聚氨酯防水涂料对基层含水率要求较高,实际施工时往往难以满足要求。

而水固化聚氨酯防水涂料施工时对基层含水率要求不高,与底涂配合,可以在含水率较高(但无明水)的基层上施工应用,具有较广的适应性。

表6为基面环境对涂膜附着力的影响。

从表6显示,当基层干燥(即含水率较低)时,无论是否使用底漆,涂膜的附着力均大于1MPa,符合施工要求;当基层潮湿(含水率较高)时,只有配合使用底漆,涂膜的附着力才能达到要求。

而且无论基层含水率的高低,配合使用底漆,涂膜附着性能均优于未使用底漆的涂膜。

> 注:试验是以水泥8字模块作为涂覆基面;潮湿基面试验是将水泥8字模块在水中浸泡24h,然后擦干表面的明水,迅速涂底漆或水固化聚氨酯防水涂料。

所有模块涂膜固化时间都为7d。

> 4结论> (1)以高分子量低不饱和度聚醚多元醇、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)等为原料研制出了性能优异的水固化聚氨酯防水涂料。

涂料以水作为固化剂,不含有任何可挥发性有机溶剂(VOC),固化后无毒无味,可适用于饮用水工程。

> (2)施工时,加水比例为100∶30左右,水固化聚氨酯防水涂料涂层的力学性能较优。

> (3)催干剂的添加量为0.04%～0.05%时,涂膜的固化速度较理想,且涂层的力学性能也有一定的改善。

> (4)施工时,配合使用底漆,可大大提高涂膜的附着力,改善涂层的粘接强度。

HS-05水固化聚氨酯防水涂料是一种合成高分子防水材料，能在潮湿的基面上施工，克服了以往聚氨酯防水涂料不能遇水或遇水不干和一般的单组份聚氨酯防水涂料因空气中湿度不够，固化时间长，容易延误工期。

本产品是用天然水代替有毒的亚甲基双邻氯苯胺（MOCA）做固化剂，通过对生产设备和工艺进行改进，降低了体系中游离TDI 的含量，是新一代的环保型防水涂料。

本产品涂覆后能固化成无毒、无味、高弹性的防水胶膜，在防水工程中被广泛使用。

一、产品优点：1无毒、无味、无污染、安全环保。

2单组份施工、能直接加水搅拌，操作方便，施工安全。

3能在潮湿的基面上施工、具有良好的耐酸、耐碱、耐热耐寒、耐老化性能。

4整体性好、成膜后形成坚韧无接缝的弹性密封层，普通基面一次施工可达所需的防水要求，可以做成各种颜色，美化环境。

5粘结力强，能与混凝土、砖石、木材、玻璃、金属、橡胶等不同材料粘结。

二、适用范围：6建筑物的各种平斜屋面、天沟、雨棚等及不规则的屋面的防水工程，7地下建筑防水工程，如地下室混凝土地板、内外墙、隧道、井坑。

8各种建筑物的防水工程，如卫生间、厨房、游泳池、花坛、水闸地面、施工缝、伸缩缝、穿墙管、落水口等。

9粘结防腐：可作管道外防腐、防腐地坪、防腐池。

三、主要技术指标：执行标准：GB/T19250-2003检验项目指标Ⅰ类Ⅱ类固含量（%）≥80≥80表干≤12不黏手≤12不黏手干燥时间（H）实干≤24无粘着≤24无粘着低温弯折性（-40℃）无裂纹无裂纹不透水性（0.3Mpa,30min）不透水不透水拉伸强度（Mpa）≥1.90≥2.45断裂延伸率（%）≥550≥450五、施工步骤10基面处理施工面要求坚实、平整、干燥，无明水、无尘土、无油污，低凹破损处须填补抹平。

11材料调配将涂料桶打开，称取一次刮涂料量按重量比最多加20%清水，用电动搅拌器搅拌均匀。

12施工用橡胶刮板或棕刷均匀地涂刮在基面上，涂刮应在垂直的两个方向反复多次，确保涂料在基面的渗透和粘结，涂层干固时间常温下约12小时，每次涂覆时间隔以前成膜不粘手为准，需涂刮2~3层，则涂刮后在前一次不粘手时进行下一层施工。

（若在涂层中加铺玻璃纤维布或无纺布能更好地增加其防水性能）。

13保护层施工为增加防水层与保护层之间的粘结力，在第二层尚未固化前，在其表面撒上粗沙或细石米，可使保护层和防水层之间的粘结牢固。

14材料用量厚度1mm约1.2～1.4kg/㎡，1.5mm约1.6～2 kg/㎡，2mm约2.5 kg/㎡。

六、注意事项1.涂料开启后建议一次性用完，若开启后未用完，应立即密封开启口，以防吸潮固化而报废。

2.如因储存不当或贮存期比较长时，表面形成一层薄胶膜，则可除去后继续使用，不影响涂料效果，若整桶成膜则要报废。

3.施工温度宜在5℃以上，施工时要保持施工环境空气流通。

4.产品应密封储存在通风干燥处，避免有阳光照射、雨淋的地方，产品保质期未一年。

七、产品包装产品包装为25kg/桶水固化聚氨酯防水涂料是以聚醚多元醇和多异氰酸酯等为原料，以水为固化剂反应固化成膜，其原理是水与异氰酸酯反应，首先生成不稳定的氨基甲酸，然后由氨基甲酸分解成二氧化碳及胺。

在过量的异氰酸酯存在下，所生成的胺将与异氰酸酯继续反应生成取代脲（聚脲）。

由于是单组分包装出厂，所以人们又称为单组分水固化聚氨酯防水涂料（加水做固化剂，实质上也是双组份）。

它不含疑为致癌的物质莫卡（固化剂），也不含焦油、沥青、溶剂和重金属，游离TDI含量极低，属环保无毒产品，性能优异。

1、它属聚氨酯弹性体材料，弹性好，它的拉伸强度和断裂延伸率超过聚氨酯防水涂料的国家标准指标。

表Ⅰ：性能指标和国家标准对比产品项目聚氨酯防水涂料GB/T19250（单组份）水固化PU防水涂料序号项目ⅠⅡ Q/SDKS-23-20031 拉伸强度Mpa ≥ 1.9 2.45 2.52 断裂延伸率% ≥ 550 450 5503 撕裂强度，N/mm ≥ 12 14 154 低温弯折性，℃≤ -40 -405 固体含量，% ≥ 80 946 表干时间≤ 12 47 实干时间h ≤ 24 128 潮湿基面粘结强度，a)Mpa≥ 0.50 0.809 游离TDI含量%≤ 0.510 急性经口毒性试验15000mg/kg bw 无毒2、单组份包装出厂，固化剂的水易得，无毒无害，节省了另一个组份的仓储和运输。