聚氨酯防水涂料素有“液体橡胶”的美誉，其中单组分聚氨酯防水涂料在使用时无需现场调配，施工方便，而且涂膜性能优良，在建筑防水领域获得了广泛的应用。单组分聚氨酯防水涂料通常以多异氰酸酯、聚合物多元醇为原料，添加各种助剂和填料经反应制成，以湿气与涂料中的—NCO 基团反应获得胺基、继而生成脲键，在基材表面形成坚韧、柔软而无接缝的橡胶防水膜。但是，一般的单组分聚氨酯防水涂料所获得的涂膜延伸率较低，难以在涂膜的拉伸强度和延伸率之间达到良好的平衡[1－5]。在保证足够的拉伸强度的前提下，本研究拟从以下三方面着手改进单组分聚氨酯防水涂料的延伸率：1）增大预聚物的分子量；2）对体系进行增塑；3）调整固体填料和液体填料的用量。其中增大预聚物分子量的途径，将从聚醚二元醇与聚醚三元醇的摩尔比和聚醚二元醇和聚醚三元醇的种类两方面进行探讨。

1 试验
1.1 主要原料
MDI；聚醚二元醇N－2A；聚醚二元醇N－2B；聚醚三元醇N－3A；聚醚三元醇N－3B；储存稳定剂；石油树脂；滑石粉；轻质碳酸钙；增塑剂；有机锡催化剂。
1.2 实验步骤
将聚醚多元醇、石油树脂、增塑剂、滑石粉、轻质碳酸钙等混和后进行高速分散，分散均匀后转移到带搅拌、温度控制的三口烧瓶中，脱水后加入计量的MDI 在80～95 ℃下反应2～3 h，降温后加入储存稳定剂和有机锡催化剂，搅拌30 min 后出料。
1.3 性能测试
在室温下将单组分聚氨酯防水涂料在模具内用刮板刮平，制成一定厚度的涂膜。涂料性能按照GB/T 19250—2003《聚氨酯防水涂料》进行测试。

2 结果与讨论
本文探讨了聚醚二元醇与聚醚三元醇的摩尔比、聚醚二元醇和聚醚三元醇的种类、增塑剂的用量、液体填料的用量和粉体填料的用量等因素对涂膜延伸率的影响。
2.1 聚醚二元醇与聚醚三元醇的摩尔比
在辅助成分用量固定（石油树脂25％、滑石粉25％、轻质碳酸钙10％、增塑剂6％、助剂适量，均为质量分数，下同）的情况下，改变聚醚二元醇和聚醚三元醇的摩尔比ndiol/ntriol，试验结果表明：随着聚醚二元醇比例的增加，涂膜的拉伸强度下降，断裂伸长率增大（表1）。这是因为二官能团化合物较多时，预聚物的分子量增大，同时线型结构比例上升、体型结构比例下降，使得涂膜的交联密度减小，成膜物趋向于橡胶型结构（橡胶是轻度交联的线型高分子），因而涂膜柔韧性增加、断裂伸长率增大。反之，聚醚二元醇和聚醚三元醇的摩尔比ndiol/ntriol 减小时，涂膜的交联密度增大，拉伸强度就随之升高。

2.2 聚醚多元醇种类
在其他成分用量固定（同2.1）的情况下，改变多元醇的种类，考察其对涂膜性能的影响。从表2 中可以看出：采用N-2B 时涂膜的断裂伸长率大幅增加，这是由于N-2B 相对于N-2A 而言，尽管二者羟值相同，但N-2B 分子量分布更窄，有利于预聚物分子量的增加，线型结构比例增大，从而涂膜的延伸率得到相应的改进；使用N-3B 时，涂膜的拉伸强度和断裂伸长率都比使用N-3A 时涂膜的性能略高，这是由于N-3B 的黏度低于N-3A、反应活性高于N-3A，更有利于反应。

2.3 增塑剂用量
控制成膜树脂组分为30％、滑石粉为25％、轻质碳酸钙为10％、石油树脂为2%～35％、助剂适量，并调节增塑剂的用量，考察其对涂膜性能的影响，试验结果见表3。

在试验范围内，涂膜的断裂伸长率随增塑剂用量的增加而增加。但是用量过多时增塑剂将会在涂层中逐渐迁移，影响涂膜性能；此外，过多的增塑剂会导致涂膜难以干燥固化。在本试验中增塑剂的用量选定为6％～8％。
2.4 粉体填料用量
控制成膜树脂组分为30％、增塑剂为6％、石油树脂为20%～30％、助剂适量，调节粉体填料的用量。该系列试验探讨了轻质碳酸钙作为填料对涂膜断裂伸长率的影响，结果表明：在试验范围内，轻质碳酸钙用量增加，涂膜的拉伸强度逐渐升高，而断裂伸长率则下降（表4）。诚然，使用较多填料能降低产品的材料成本，但粉体填料过多时物料的黏度将明显变大，难以脱泡，且不利于施工；对于单组分聚氨酯防水产品，同时还要兼顾其断裂伸长率。综合考虑，粉体填料的用量宜控制在32％～34％。

2.5 液体填料用量
控制成膜树脂组分为27％～54％、增塑剂为6％、滑石粉为22％、轻质碳酸钙为11％、助剂适量，并调节液体填料石油树脂的用量。该系列试验探讨了石油树脂作为填料对涂膜断裂伸长率的影响，试验结果见表5。

配方中加入液体填料，便于涂料施工且有助于降低成本。对于本试验，液体填料的用量对涂膜拉伸强度的影响不显著；涂膜断裂伸长率随液体填料用量的增加而略微上升。终选定液体填料用量≥16％。
综合上述试验结果，优化确定了高弹性单组分聚氨酯防水涂料的配方，根据该配方试制的涂料，其涂膜的拉伸强度在2.0～3.0 MPa 之间可调、断裂伸长率在600％～1 100％范围内可调，超过了GB/T 19250—2003《聚氨酯防水涂料》标准（其中I 型拉伸强度≥1.9 MPa，断裂伸长率≥550％；II 型拉伸强度≥2.45MPa，断裂伸长率≥450％）的要求。

3 结语
试验表明，通过如下方式可以获得高弹性的单组分聚氨酯防水涂料：
1）聚醚二元醇选用分子量分布较窄的N-2B，聚醚三元醇选用低黏度类型的N-3B。
2）制备预聚物时，聚醚二元醇与聚醚三元醇的摩尔比控制在4/1~5/1。
3）增塑剂的用量控制在6%~8%。
4）粉体填料的用量控制在32％～34％。
5）液体填料的用量控制在16％以上。