杜厚俊1，2，张健伟1，2，王玉东2，薛宪莉2，温静2
（1.青岛科技大学，山东青岛266042；2.山东诺瑞克密封粘胶有限公司，山东济南250033）
目前，应用于工程的止水密封材料种类较多，不同的材料其性能、防水效果及施工性均有所差异。表1 列出了各种止水密封材料的性能对比。如表1 所示，遇水膨胀止水胶在与基面接触程度、施工性及止水效果方面均有较优的表现，是一种综合性能极佳的密封材料。目前，国内市场上的遇水膨胀密封胶主要有氯丁橡胶基遇水膨胀止水胶和单组分室温固化型聚氨酯遇水膨胀止水胶两种，前者在与基材的粘结力、遇水膨胀倍率等方面远不如后者。本文制备了两种新型遇水膨胀型聚氨酯止水胶，其性能可与国外同类产品媲美。
1 实验[1]
1.1 主要原料
2 官能度聚醚树脂、3 官能度聚醚树脂、多异氰酸酯、增塑剂、偶联剂、催化剂、高吸水材料等。
1.2 制备方法
1.2.1 液态聚醚型聚氨酯预聚体的合成
在带有温度计和搅拌装置的清洁干燥多口烧瓶中，加入一定配比的2 官能度聚醚树脂和3 官能度聚醚树脂，边搅拌边升温至110 ℃，开启真空泵在搅拌条件下高温脱水1～2 h。降温至60 ℃，在搅拌条件下加入多异氰酸酯（根据需要可适量加入催化剂），液面通入微弱的干燥氮气流保护，逐渐升温至80 ℃，反应2 h 后取样，测定NCO 含量，以后每隔半小时取样测定NCO 含量，当NCO 含量达到设计要求时为反应终点，降至常温后停止搅拌，产品备用。
1.2.2 遇水膨胀密封胶的制备
检查专用的密封胶制胶设备工作正常后，依次加入增塑剂、预聚体、偶联剂等助剂，真空条件下搅拌均匀；然后用干燥的氮气解除反应釜内的真空，依次加入已充分干燥脱水的碳黑、高吸水填料等助剂，充分搅拌均匀后加入适量的催化剂，再分散均匀，出料装入铝管或铝塑复合膜包装管中，注意包装物的密封。整个制胶过程物料的温度不宜超过40 ℃，由于搅拌生热导致超过温度时应在反应釜的夹套中通入冷却水进行冷却。
1.2.3 标准与检测
2008 年开始，相关单位起草编制了遇水膨胀密封胶的行业标准———JG/T 312《遇水膨胀止水胶》，该标准已于2011 年8 月11 日正式实施。其中规定的产品性能指标见表2。
本文通过上述制备方法制得PM-401 和PM-402两种遇水膨胀型聚氨酯止水胶，其性能测试参照行业标准JG/T 312—2011 进行。
2 结果与讨论
2.1 PM-401 和PM-402 产品特点
2.1.1 共同特点
产品为单组分不流淌膏状物，基料为反应型聚氨酯材料，可在水泥、陶瓷、金属等多种表面直接施工，不需要施工前的预混合；产品本身强度高，有弹性；产品施工后吸收空气中的水分发生交联固化反应，与基材粘结牢固；产品固化后遇水即膨胀，体积可达原体积的2～4 倍，止水效果佳；产品可反复干燥脱水使体积复原，使用寿命长。
2.1.2 不同点
PM-401 和PM-402 两种产品性能对比见表3。
如表3 所示，PM-401 和PM-402 两种产品的部分性能指标值不同，其原因是二者不同的选材和配方。为了满足产品总体的设计目标，两种产品在预聚体的合成时，采用了不同的2 官能度聚醚树脂和3 官能度聚醚树脂搭配比例。此外，PM-402 选择了吸水能力更强的吸水材料，以达到更高的体积膨胀率。PM-401、PM-402 两种聚氨酯遇水膨胀密封胶完全满足行业标准JG/T 312—2011 的指标要求。在某些关键指标上达到甚至超过了JG/T 312—2011 指标要求。如作为一种止水材料，其抗水压能力直接反映了材料的止水能力和止水效果，JG/T 312—2011 中规定了两种遇水膨胀止水胶PJ-220、PJ-400 的抗水压分别为1.5 MPa 不渗水和2.5 MPa 不渗水，而PM-401 抗水压可达4 MPa 不渗水。
2.2 两种产品与国外同类产品性能比较
目前国内市场上销售的进口遇水膨胀止水胶主要有：日本旭电化生产的超级止水材料P-201、P-101聚氨酯遇水膨胀止水胶和比利时De Neef 公司生产的SM 遇水膨胀密封胶，其主要性能指标分别见表4、表5。
表4 日本旭电化P-201、P-101 聚氨酯止水胶性能指标
表5 比利时De Neef 公司SM 遇水膨胀止水胶性能指标
表4 日本旭电化P-201、P-101 聚氨酯止水胶性能指标
表5 比利时De Neef 公司SM 遇水膨胀止水胶性能指标
PM-401 是一种低体积膨胀率的遇水膨胀止水胶产品，其体积膨胀率与日本旭电化超级止水材料P-201 相当，且经第三方检测其抗水压力明显高于后者。PM-402 是一种高体积膨胀率的遇水膨胀止水胶产品，其体积膨胀率与比利时De Neef 公司的SM遇水膨胀止水胶相当。PM-402 的抗水压力也很高。
3 遇水膨胀止水胶使用方法及应用范围
遇水膨胀止水胶使用工艺简单、方便，只需用胶枪将密封胶挤出，粘贴在施工缝表面，自固化成型后即具有遇水膨胀性能。具体施工方法如下：1）清理施工表面，除去浮尘、异物等；2）将密封胶放入专用挤胶枪，根据施工缝大小按要求挤到施工缝表面。其使用注意事项如下：1） 遇水膨胀止水胶应在25 ℃以下的干燥环境贮存；2）避免在雨天及长期与水接触的地方直接施工，以免胶体提前膨胀；3）如在浇筑处施工，应在浇捣前的24 h 施工；4） 浇捣混凝土时应避免损害材料的密封性。该类产品广泛适用于各类新建、改建地下建筑工程，各类隧道施工缝、变形缝防水，预埋构件防渗漏及既有工程的渗漏水治理等。PM-401 和PM-402 两种产品都能达到很好的止水效果。两种产品的使用领域和使用方法基本一致，用户可根据各自的使用习惯选择用胶。
4 结语
几年来，单组分室温固化型聚氨酯遇水膨胀止水胶PM-401、PM-402 的生产量已达数百吨，已在北京、上海、深圳等多个城市的隧道及其他地下工程建设中使用。该类产品的使用，能够简化施工工艺，提高防水效果，进而提高工程质量，减少后续的维修费用。随着人们对止水胶产品优越性的进一步认识和了解，其需求量和使用量必定会快速增长。
