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