单组分聚氨酯防水涂料的研制与应用

   日期:2021-10-20     浏览:133    
核心提示:我国建筑防水施工中使用的防水材料主要是卷材和涂料,防水涂料中广泛使用的是聚氨酯防水涂料。它可分为双组分型和单组分型。单组
我国建筑防水施工中使用的防水材料主要是卷材和涂料,防水涂料中广泛使用的是聚氨酯防水涂料。它可分为双组分型和单组分型。单组分聚氨酯防水涂料具有防水性能优良、不用配料、可直接使用、环保性好、施工安全方便等特点,减少了影响质量的不稳定因素。近年来,我国单组分聚氨酯防水涂料发展较快,不但可以满足各种防水工程的需要,还可应用于民用防水领域。因此,该产品在我国有广阔的发展前景和良好的经济效益。单组分聚氨酯防水涂料的种类主要有湿固化型、封闭型,本文介绍的单组分聚氨酯防水涂料属湿固化型。

1 化学反应机理
单组分聚氨酯防水涂料是由异氰酸酯与聚醚多元醇进行加成聚合反应生产的含有端异氰酸基的聚氨酯预聚体与助剂、颜填料、溶剂组成的单一组分的涂料。加成聚合反应式如下:

单组分聚氨酯防水涂料中含有潜在固化剂,当遇到空气中的水分时能与其反应,产生带~NH2基团的化合物。由于一NH2与一NCO的反应速度比水快的多,该一NH2 基团化合物与涂料预聚体中的一NCO基团进行化学反应,使聚氨酯预聚体不断扩链,交联成立体网状结构而固化,形成高弹性、坚固耐用的无接缝防水膜。其固化反应如下:
潜固化剂和水反应式:

2 技术关键
(1)涂料中的预聚体的制备。要确定异氰酸酯和聚醚多元醇的种类以及配比,使涂料具有较好的拉伸强度和延伸率。
(2)选择合适的涂料潜固化剂。确定适当的配比,使其能迅速和空气中的水分反应,加速涂料的固化成膜。
(3)在保证涂料的固体含量的同时,要有良好的施工性能,使其涂刷方便。

3 试验过程
3.1 原料
异氰酸酯(MDI),工业级,国产;聚醚多元醇(二官能度),工业级,国产;聚醚多元醇(三官能度),工业级,进口;潜固化剂(H一2),-1-业级,国产;酯类溶剂,工业级,国产;溶剂DE120,-1-业级,国产;填料,工业级,国产。
3.2 试验步骤
按工艺要求加入准确称量的各原料。
3.2.1 脱水浆料制备
(1)加入部分溶剂、全部聚醚多元醇,启动加热、搅拌;
(2)加入1/2粉料,搅拌;
(3)加入1/2粉料,搅拌;
(4)加热至110℃,抽真空至一0.085~一0.090MPa、保温60min;
(5)冷却到60℃,研磨出料,密封保存。

3.2.2 成品制备
投料过程中,温度不能超过6O℃
(1)加入全部异氰酸酯,搅拌;
(2)加入1/2浆料,加热、搅拌;
(3)加入1/2浆料,搅拌;
(4)升温后到85℃~90℃,保温2 h;
(5)加入溶剂,搅拌;
(6)加入潜固化剂、助剂,搅拌;
(7)降温出料。
取适量样品,然后按照GB/T19250—2003《聚氨酯防水涂料》进行测试,比较测试结果。

4 试验结果分析
4.1 异氰酸酯的选择
目前,生产防水涂料常用的异氰酸酯主要有TDI、MDI。由于TDI属于毒品,且沸点较低,容易挥发,有刺激和致过敏作用及对环境的污染,使其在不少产品及工程应用中受到限制;MDI常温下为固体,无毒,对环境无污染,但是需冷藏保存,使用不方便。出于对人身安全和保护环境的考虑,我们选用MDI作为制备预聚体的异氰酸酯。
4.2 聚醚多元醇对性能的影响
聚醚多元醇的品种很多。在防水涂料中应用较多的就是二羟基、三羟基聚醚多元醇,分子量一般在400~6000之间,制备预聚体的聚醚多元醇分子量一般为1000~4000 一般情况是二官能度及三官能度聚醚多元醇、高分子量及低分子量聚醚多元醇以一定配比使用,以调节固结体的物理性能(见图1、图2)。


由图1、图2可见,当聚醚多元醇含量固定时,聚醚多元醇的分子量越大,涂膜的拉伸强度越低,同时断裂延伸率增加。聚醚多元醇功能度提高,涂膜的拉伸强度增加,但延伸率降低。因此,可以通过调节二羟基聚醚多元醇与三羟基聚醚多元醇的比例来调节产品的终性能。
4.3 潜固化剂对性能的影响
潜固化剂是单组分聚氨酯防水涂料的重要助剂,能与空气中的水分反应,是加快涂料反应固化的重要成分,关系到涂膜的表干时间、实干时间、拉伸强度、断裂延伸率等主要的力学性能和产品的储存期等。对照GB/T19250—2003 I型单组分聚氨酯防水涂料的技术要求,选择潜固化剂的运用型号(见表1)和添加量范围(一般在6% ~8%之间,产品性能均能达到标准要求。见表2)。

4.4 溶剂对产品性能的影响
在产品性能达到国家标准的前提下,在涂料中加入适量的溶剂,可在一定程度上降低材料成本,增加涂料流动性,方便涂刮,改善产品的施工性能。溶剂有很多种类,常用的有酯、酮、芳烃类等。挥发性溶剂会改善涂料的施工性能,但会给运输、环保及人身带来不利。所以,应避免使用芳烃、酮及二甲苯等易挥发、易燃的溶剂。因此,我们选用以酯类为主,并加入部分高沸点、元气味、无芳烃、无毒、环保、溶解力强的环保溶剂油——DE120(两者组成的混合溶剂)。
4.5 其它原料对性能的影响
涂料催化剂一般采用Sn、zn等有机金属盐类,通过添加催化剂,加快反应速度,缩短表干时间,使产品的力学性能、以及不同气温下的施工性能均达到要求。
涂料中加入颜料,可对涂膜着色,起到美观及保护作用。涂料产品加入填料,主要是降低产品成本,因为粉料中含有微量水分,会影响反应的进行,所以粉料使用前必须进行脱水处理。
4.6 参考配方及性能指标
(1)参考配方:通过试验确定了产品的基本配方(见表3)。

(2)性能指标:按表3参考配方所制得的防水
涂料,其技术指标达到GB/T19250—2003《聚氨酯防水涂料》的要求(见表4)。

5 适用范围
(1)地面建筑:混凝土屋面(特别是不规则形状屋面)、厨卫间、电梯坑、花坛等。
(2)地下建筑:地下隧道、地铁、沉井、地下室、混凝土墙等。
(3)高架道路、轨道交通高架路的防水。
(4)各种施工缝、伸缩缝的接缝,金属管道外防腐,地板、釉面砖的粘结等。
 
6 工程应用
(1)杭州地铁试验段秋涛路车站顶板防水,施工面积0.9万m (见图3、图4)。

(2)苏州工业园区南环路东延工程隧道(独墅湖隧道),外防水,施工面积10万m2 (见图5)。
(3)杭州钱江路地下通道顶板防水,施工面积1.45万m (见图6);杭州之江路地下通道及管廊工程,外防水,施工面积4.8万m (见图7)。
7 结语
(1)选择合适的聚醚、潜固化剂、促进剂以及溶剂和填料,并设计合理的配方,可以制备出性能优良的单组分聚氨酯防水涂料,满足防水施工的要求。
(2)单组分聚氨酯防水涂料性能优异、无需配制、施工安全方便、环保性好、应用效果优异,具有良好的经济效益和社会效益,值得推广应用。
 









打赏
广告位
 

相关有机锡应用

推荐文章
热门文章
最新文章

电话咨询

咨询电话:
13761290006

微信咨询

QQ交流群

在线客服

售后服务

回到顶部

Baidu
map