1．前言：
    建设部在2004年初发了布了关于推广应用新技术和限制、禁止使用落后技术的第l号公告，指出在建筑防水工程的新型建材领域所推荐使用的密封材料中包括了聚氨酯建筑密封膏，并指出这类材料的特点为：粘结力强、耐腐蚀性好、在低温条件下仍具有较好的弹性和延伸率，因而适用于道路、桥梁、运动场、机场和屋面及地下工程接缝的粘结密封处理。
    聚氨酯密封膏是可以在常温条件下进行化学固化或湿固化的无定型膏状体，固化后成为以聚氨酯类聚合物为基本材料的弹性体。尽管作为建筑密封材料，聚氨酯尚属于新型材料之一，但这类聚合物本身却是一种很成熟、经典、有较长应用历史和广泛应用领域的传统材料。 
    聚氨酯是指分子中含有氨基甲酸酯—(—NHCOOR—)这一基本结构单元的一类聚合物，这些氨基甲酸酯的结构单元都是含有异氰酸酯基团(—NCO)的化合物与含有活泼氢的化合物(醇类、氨类、羧酸及水等)所合成，其粘结性来自分子中大量存在的强极性基团，而弹性、耐温性及较大的延伸性则来自分子中的交联结构和由异氰酸酯化合物及活泼羟基化合物所引入分子的刚性和柔性链节的结合。尽管形成聚氨酯聚合物的反应类型比较简单，但通过对含活泼氢化合物的类型、官能度和分子量等不同的选择，所形成的聚合物本身的结构和性能可以在很大的范围内变化。在以聚氨酯为基料所制备的密封材料中由于还包括品种繁多的填料、催化剂、助剂等，所以不仅可以把聚氨酯密封膏做成双组分和单组分等不同的制品形式，其粘结、固化过程和固化后的各项性能也会有很大的不同。
    聚氨酯最早是在德国研制成功的。第二次世界大战结束后英、美等国才相继取得聚氨酯的生产技术，日本是在1955年从美国引进技术后开始工业化生产，但作为建筑密封材料则是日本在20世纪的70年代初期最早进行生产和应用。当时作为建筑用的弹性密封材料，聚硫橡胶、硅酮以及聚丙烯酸系列等都已经开发成功，有些更是早在40～50年代就已经投入使用。但聚氨酯密封材料一经开发成功就得到了迅速的发展，如在日本，1989年聚氨酯建筑密封膏的产量已达2．66万吨，占当年日本密封材料总产量的31％，产量已位于各品种之首。这也从一个侧面说明了聚氨酯密封材料有综合的优越性。我国最早于1958年开始研究甲苯二异氰酸酯的合成，1965年开始生产聚氨酯泡沫塑料，1966年进行了聚氨酯橡胶的试生产，目前无论生产聚氨酯弹性体的原材料(TDI、MDI、多元醇聚醚及各类助剂、填料等)还是聚氨酯产品本身的产量都已经达到相当大的规模，但作为建筑密封材料用的聚氨酯密封膏，无论双组分品种还是单组分品种都还处在较小的规模和较低的水平，尤其是N型(非下垂型)的产品，在按照JC482—92的标准检测时下垂度、最大拉伸强度、伸长率、弹性恢复率等指标与国外同类产品有比较明显的差距。另外在单组分聚氨酯密封膏的生产和应用中由于原材料和生产工艺条件的限制，产品的贮存稳定性和其它物理机械性能指标的控制方面也都有一定的差距。
  2．聚氨酯密封材料的性能：
    目前双组分聚氨酯建筑密封膏的性能指标仍然是按照建材行业标准J C482—92，并按照GB／T13477的检验方法检验，由于GB／T13447基本上也是参照ISO的系列标准所制定，所以和日本的JIS A5758标准基本相似，只是我们的标准中区分为优等品、一等品和合格品，其差别主要体现在表干时间(24h和48h)、耐低温性(一40℃和一30℃)、最大伸长率(400％和200％)、弹性恢复率(95％、90％、和85％)以及拉伸一压缩循环性能的级别(9030、8020及7020)等几个性能指标方面。这些性能一般并不一定完全由聚氨酯基料的差别所造成，而在聚氨酯密封膏的制备中所选用的填料、助剂和催化剂的种类、性能和用量以及制备工艺等往往有更大的影响。还有前面谈到的关于N型聚氨酯密封膏的下垂性以及单组分聚氨酯密封膏的贮存稳定性和发泡性等指标同样也是受这些因素的影响。我们曾对日本SUNSTAR公司的双组分聚氨酯密封膏产品进行过测试，其下垂度通常为0，最大伸长率基本都在600％以上，挤出性较好而涂胶后的表干时间一般在12h之内，而当我们检测采用几乎完全同样的配方，只是所用的填料、助剂和催化剂的品种不同时，所制备的聚氨酯密封膏样品在满足挤出性要求的粘度范围内其下垂度一般均超过5mm，最大伸长率只能达到400％左右。原因就在于所用填料、助剂等原材料的区别上，因为所用来制备聚氨酯预聚体的异氰酸酯化合物和羟基化合物的原料和配比都是完全相同的。这里所说的品种不同并不是指改换填料及助剂的种类，而是例如虽属同一类填料，如轻质碳酸钙等，厂家标识的质量指标似乎也没有大的区别，但生产的厂家不同，所制备出的密封膏样品的性能却差别很大。除此之外在密封膏产品的制造工艺控制中对各种原材料、半成品及产品的处理也很关键，原因可能在于异氰酸酯基团对于水分非常敏感，无论是原料还是半成品，只要在处理过程中接触到湿汽，都会对产品的性能的稳定性造成一定的影响。所以聚氨酯密封膏产品质量的控制决不是单靠生产的配方，各种原材料质量的把关、生产过程中条件的控制都是很关键的保证因素。至于用于水平接缝密封的L型(自流平型)聚氨密封膏的质量控制显然要比N型来得容易，原因在于要满足能够在5℃条件下能自流平，粘度就必须在较小的范围，因而不可能在配方中过多地使用填料，而只要保证聚氨酯聚合物在密封膏中的比例，达到JC482—92中的指标是比较容易的，但问题在于有些生产厂家为了降低成本在配方中过量地使用增塑剂、甚至混入大量的煤焦油、沥青等填充料，使聚氨酯聚合物的含量降到很低的程度，这不仅使产品性能达不到指标的要求，而且对环境造成污染，使聚氨酯材料长期蒙受着并不属于本身问题的不白之冤，也限制了这类材料的健康发展。建筑密封材料也同其它建筑防水材料一样，其性能指标对最终的密封和防水效果的形成具有至关重要的作用。聚氨酯聚合物本身确实是一种具有优异性能的材料，但不管是由于要降低成本还是对配方及工艺的研究和使用不当，只要在生产过程中原材料使用和工艺条件控制出现问题，聚氨酯密封材料的性能同样难以达到所要求的性能指标。JC482—92对不同类型的双组分聚氨酯密封膏的性能指标见表1。

 3．双组分聚氨酯密封材料的基本组成：
    建设部在推广应用新技术的公告中推荐的聚氨酯建筑密封膏要求符合JC482—92的标准，而本标准就是针对双组分反应型聚氨酯密封膏而制定，所以目前市场上一些单组分包装的聚氨脂密封膏无论在进行垂直缝还是水平缝的密封时，只要缝的深度超过一定值，固化后密封材料的性能就很难达到双组分密封材料的标准，因为其靠湿汽固化的特性本身就决定了材料的发泡性、不均匀性和固化时间的不确定性。事实上在国外建筑密封材料市场使用的聚氨酯密封膏也基本上以双组分反应固化这种类型为主。其基本组成包括基料和固化剂两部分；例如对于N型双组分聚氨酯密封膏，基料是由含异氰酸酯基团的组分，通常是80／20的TDI，与分子量几百到几千多的多元醇醚，通常是二元醇和三元醇聚醚的混合物，进行预聚物的化学合成，使预聚物的异氰酸酯含量控制在适当的范围之内，通常在3％～4％。有时为了调节预聚物的粘度也加入一些增塑剂成分，例如邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、已二酸二辛酯(DOA)等。固化剂则是由多元醇聚醚、填料(如轻质和重质碳酸钙、滑石粉、高岭土粉、气相二氧化硅粉、炭黑等)、助剂(热稳定剂、光稳定剂、防老化剂等)、催化剂(如有机铅、有机锡化合物等)，为了调整粘度同样需要加入一定的增塑剂，经充分搅拌混合后成为高粘度的膏状体。固化剂的技术指标控制主要在于活性羟基的含量，因为这决定了基料和固化剂在使用时的混合比例。但由于固化剂的粘度、各种助剂和催化剂的含量直接决定了密封膏的施工性和固化后密封材料的物理机械
性能，所以在N型双组分反应型聚氨酯密封膏的制备中真正技术难点和要害其实是在于固化剂。对于L型的双组分聚氨酯密封膏由于可以使用液体填料，而且提供活性羟基组分的化合物又不仅局限于所用的多元醇聚醚，所以配比的掌握和性能的控制也应有其技术上的独到之处。
    双组分反应型聚氨酯密封膏主要用于建筑结构中的板缝、墙缝、变形缝、施工缝等与各种混凝土结构和预制板材有关的接缝，对用于水平缝密封的L型密封膏，由于本身粘度较小、浸润性较好，因而即使对接缝表面不作特殊处理其表面粘结效果也不至于太差。对用于垂直接缝密封的N型聚氨酯密封膏来说，由于接触变性的要求，本身的粘度就比较大，如果不对接缝的表面作特殊处理，密封膏固化后与接缝的边界层就会成为材料的薄弱环节，经过多次微小变形循环就会导致接缝处的剥离和开裂。在日本，凡是将聚氨酯密封膏用于垂直接缝或水平缝密封时必须在接缝表面的处理中涂刷与密封配套的底层涂料。事实上在制作检验密封膏性能的试件时对所用的水泥砂浆块表面就必须使用这种底层涂料，否则无论是测定拉伸性能的试件还是进行定伸粘结、恢复率的测定，试件总会在接缝的界面发生剥离开裂，达不到所要求的数值。所以一般在建筑物的墙体接缝进行施工时必须使用与聚氨酯密封膏配套的底层涂料，以提高墙体与密封材料的粘接性，也防止墙体内的水分和碱性物质渗出和阻止密封材料中的低分子增塑剂向墙体的迁移而造成耐污染性的降低。
    这种与聚氨酯密封膏配套的底层涂料通常是由反应性的树脂(聚氨酯树脂、环氧树脂等)溶解在有机溶剂(酮类、酯类以及脂肪族或芳香族的烃类等)形成，在短时间就能在接缝表面形成硬化聚合物层的稀溶液。有时为了增加底层涂料与墙体和密封材料界面的粘结性，还在底层涂料的溶液中加入适当的偶联剂(如有机硅烷等)。所以在N型双组分反应型聚氨酯密封膏中，配套的底层涂料也应该同基料和固化剂一样作为密封膏的基本组成部分。
  4．聚氨酯密封材料的施工：
    密封材料和防水材料相似，它们在建筑物中功能的体现，不仅仅取决于材料本身，而是材料、设计和施工的结合才能体现出来，也是一个系统工程。有时尽管材料的性能很好，但由于设计不当和施工中出现问题同样不能达到理想的防水密封效果。双组分聚氨酯密封材料的施工要求和程序与其它类别的双组分密封膏(如硅酮、聚硫等)大体相同，只是由于聚氨酯密封膏主要用于各种不同混凝土结构和预制板结构的墙体缝、施工缝和变形缝等部位，对接缝的设计和粘结面的处理要求都较高，其中接缝的设计主要是确定接缝的宽度、深度、接缝的结构形式和粘结面的处理(例如对接缝的密封一般只能采用虚填的两面粘结，而不是采用实填的三面粘结方式。施工的问题既包括施工条件的保证也包括具体施工步骤的进行。密封和防水工程的施工一样都必须有相应资质的专业技术队伍进行，施工时环境条件的温、湿度应予保证，一般不能在雨雪天气或温度过低或过高的室外进行。在室内施工时则要保证良好的通风条件，以防止底涂中的溶剂挥发造成危险。在合适条件下进行具有施工的流程如图1所示：

    对这一施工流程可简要说明如下：
  (1)施工前的检查和确认：检查内容包括环境条件、接缝情况、施工材料和器具，确认无误后才可开始施工。
  (2)清理接缝粘结面：可用钢丝刷、砂纸、毛刷等清扫接缝粘结面上的浮浆渣和灰尘等，若表面有油污可用有机溶剂清除，务必使接缝的两个粘结面清洁、干燥。
  (3)填衬底材料：在用双组分聚氨酯密封材料对接缝进行密封时，根据结构形式的不同所设计的接缝密封宽度一般在10mm～40ram，相应的深度在10mm～20mm。在结构施工中要求所留接缝的宽度必须在允许的误差范围之内且要求接缝平直，而接缝的深度则相对较大，尤其是对于水平的变形缝和伸缩缝则深度会更大，因此在对粘结面清扫之后通常要在接缝的底面充填衬底材料以保证密封材料既能保证所设计的深度又不会对底面产生粘结。衬底材料一般使用柔性定型的聚乙烯泡沫塑料棒材，对底面进行隔离，以防止产生密封材料对接缝底面粘结，形成所谓三面粘结的情况。
  (4)贴防污染胶带：防污染胶带一般是宽度为10mm～20mm的纸质胶带，粘结力较小，其作用是沿着接缝的边缘整齐的贴上一条加以保护，以防止在充填密封材料时对缝外板面的污染，防污胶带的使用可以保证接缝密封后的装饰美观效果。
  (5)涂刷底层涂料：在接缝两边贴好防污胶带之后就可在已经清洗完的接缝粘结面上涂刷底层涂料。聚氨酯密封材料配套的底层涂料是单组分聚合物的稀溶液。在涂刷过程中要注意溶剂挥发时的通风条件，均匀涂刷一遍即可，涂层不需要太厚。
  (6)填充搅拌均匀的密封膏：一般在底涂刷过30min后就可以开始用注射枪往缝中填充密封膏。双组分聚氨酯密封膏在使用之前必须将基料(甲组分)和固化剂(乙组分)严格按照配方的比例混合和搅拌均匀，然后再吸入注胶枪内备用。双组分聚氨酯密封膏所用的混胶机和注胶枪等都是必不可少的施工机具，而底涂、胶带、衬底泡沫塑料棒、清洗用溶剂等也都是配套的施工材料，密封材料的施工是一个很紧凑的过程。底涂刷过之后有一个适用期限，通常从涂刷之后30min开始的几个小时(一般不超过5h)内为适用期，而双组分聚氨酯材料充分混合后也有一定的适用期，一般不超过2h，所以为了保持施工工艺的连续进行，上述贴胶带、刷底
涂、混胶和注胶的时间就要适当掌握。
    (7)对接缝进行修整和抹平：接缝内注胶之后，要在密封膏适用期内用抹刀采用平压的方法沿接缝延伸的方向跨着两边防污胶带的边缘抹平。抹平时要均匀加压、让密封膏严密地充填于接缝空间，表面平整、均匀一致。
   (8)揭除防污胶带、清扫、养护：抹平表面之后就可以揭去接缝两边的防污染胶带，为了在接缝两边形成平直的线条，揭胶带时要注意不要影响到已经抹平但尚未表干的接缝，同时要清除接缝之外可能残留的密封材料、底涂、胶带或其它残渣的任何痕迹。在密封材料未完全硬化之前，有时还要采取必要的防护措施，以防止灰尘、．杂物、雨雪等对接缝表面的影响或机械擦刮，使密封膏能正常养护至完全硬化。
    总之，一个理想的防水密封效果的实现是综合了合理设计、正确选材和精心施工等几个环节的结果。其中材料本身的性能无疑是基础。双组分反应型聚氨酯密封材料具有综合的优异性能，可以成为工业和民用建筑设施中的各类接缝、变形缝、施工缝等部位的密封和防水工程优选用的材料品种之一。