摘要 : 介绍了沥青型聚氨酯防水涂料的生产工艺、主要原材料及其影响因素 , 并介绍了自制增容剂 SR — 1 在该涂料中的应用。

关键词 : 聚氨酯 ; 沥青 ; 防水涂料 ; 增容剂

1 　概述

聚氨酯防水涂料具有成膜性好、延伸率大、防水性能与物理机械性能优良、耐老化性能优越、热不流淌、冷不脆等许多优点 , 在防水工程中日益占据重要的地位 , 其用量在各种涂料型防水材料中已跃居首位。随着建筑工程质量要求的提高和新型建筑材料的发展 , 聚氨酯防水材料将越来越受到广泛的重视。

聚氨酯防水涂料在我国开发于 20 世纪 80 年代 , 到 90 年代开始大量使用 , 目前已工业化的有双组分焦油型、双组分彩色型、单组分水固化型、双组分沥青型等许多品种。其中彩色型与单组分水固化型虽没有污染 , 但因价格昂贵使用较少 , 市场上主要以双组分焦油型为主。由于焦油中含大量的萘、酚等有毒化合物 , 从 1999 年 3 月开始逐渐被各地明令禁止使用。此后 , 众多生产厂家与研究单位纷纷开发沥青型聚氨酯防水材料系列产品。目前 , 我院已开发成功双组分沥青型聚氨酯防水涂料 , 其成本与原焦油型相当 , 且性能优于原焦油型 , 特别是在使用与贮存中粘度变化小、无需大量使用有机溶剂 , 尤其对环境保护具有重要的意义。

2 　实验部分

2. 1 　原料

10 # 石油沥青 , 100 # 石油沥青 , 煤焦沥青 , 筑路沥青 , 聚醚 220, 聚醚 330, 蓖麻油 , TD I — 80, PA P I, M O CA , 一缩二乙二醇 , 二缩三乙二醇 , 辛酸铅 , 辛 酸亚锡 , 二月桂酸二丁基锡 ,O P — 10,O P — 15, JFC, SR — 1, 聚氧乙烯烷基胺 , GW — 540,B — 900,U V — 1101, 轻钙 , 重钙 , 滑石粉 , 膨润土等。

2. 2 　仪器及设备

三口瓶 , 电动搅拌器 , 真空泵 (2X — 4) , 加热套 , 胶体磨 , 恒温电烘箱等。

2. 3 　实验方法

2. 3. 1 甲组分的制备

将称量好的多元醇加入三口瓶中 , 在 (115 ± 5) ℃ 下真空脱水 1 h, 降温 , 加入称量的多异氰酸酯 , 80 ℃ 下保温 2. 5h, 测定 N CO 含量达到设计值 , 即为甲组分。

2. 3. 2 乙组分的制备

将沥青熔化后 , 120 ℃ 脱水 1 h, 加入助剂、固化剂、填料等 , 充分搅拌均匀 , 然后放入胶体磨中研磨 , 即为乙组分。

将甲、乙组分按配比混合 , 快速搅拌均匀 , 分 3 次涂刮在模板上制成 2 mm 厚的标准涂膜。

3 　分析讨论

3. 1 　沥青品种的影响

沥青在聚氨酯防水材料中主要起憎水作用和填充作用。我们分别对 10 # 石油沥青、 100 # 石油沥青、焦油沥青、筑路沥青进行了改性 , 考察其常温流动性、沉降性 , 并对它们与甲组分的混溶性、成膜性进行了研究 , 结果如表 1( 见第 14 页 ) 所示。从中可知 , 1 0 # 石油沥青难以改性为常温液态 , 且与甲组分相 容性、成膜性较差 , 100 # 石油沥青、焦油沥青、筑路沥青等均可作为本实验的原料。

表 1 　沥青类型的影响

　注 : 配方 : 沥青 100; 增容剂 6; 增塑剂 15; 溶剂 15; 固化剂 8; 填料 40; 其它 2 。

3. 2 　溶剂 ( 增塑剂 ) 的影响

由于沥青在常温下 ( 特别是温度较低时 ) 为固体 , 在配制过程中需适当添加增塑剂和溶剂稀释 , 使其常温下保持液态。我们对常用的几种增塑剂和溶剂进行了研究 , 实验结果如表 2 所示。结果表明 , 丙酮作为溶剂时 , 由于其与聚氨酯甲组分溶解性远大于乙组分 , 致使沥青团聚成颗粒状 , 形成固液分离 , 严重影响其成膜性。综合环保与成本考虑 , 建议采用 DO P 、 DB P 、甲苯、乙酸乙酯中的一种或几种混合物作为增塑剂 ( 溶液 ) 。

表 2 　溶剂 ( 增塑剂 ) 的影响

3. 3 　水分的影响

众所周知 , 水分对聚氨酯的交联、固化具有十分严重的影响。在聚氨酯防水材料中 , 若乙组分水分含量较大 , 将严重影响聚氨酯防水材料的固化、成膜 , 极易在施工中产生大量气泡 , 从而影响涂膜的防水性能及其机械性能 , 因此在乙组分各原料的加入过程中 , 必须严格控制各原料的水分含量在 0. 5 % 以下 , 并进行脱水预处理。

3. 4 　填料的影响

乙组分中加入填料 , 一方面可以降低成本 , 另一方面 , 可以充当体架材料 , 增强防水材料成膜后的性能。此外 , 无机填料的加入可显著改善乙组分的触变性 , 改善施工性能。我们对几种常用填料加入后的性能作了比较 , 结果如表 3 所示。结果表明 , 适当加入轻钙或膨润土可显著改善物料的流动性、触变性 , 提高制片的成膜性、刮涂性。

表 3 　填料对防水材料性能的影响

3. 5 　增容剂的影响

沥青的极性很小 , 特别是石油沥青 , 即为非极性材料 , 而聚氨酯预聚体由于含有极性基团氨基甲酸酯基与 -O- 基 , 故具有较强极性 , 二者的相容性较差 , 表现在材料的性能上 , 为易析油或固液分离不相容 , 致使机械性能变差、防水性能降低 , 这一问题是沥青型防水材料研究中的难题 , 为此 , 我们自制了活性增容剂 SR — 1 。表 4 为 SR — 1 与其它增容剂的比较。结果表明 , 我们研制的 SR — 1 完全能满足要求 , 且性能比其它增容剂要好。

表 4 　增容剂类型对相容性的影响

3. 6 　固化剂的影响

由于石油沥青呈现化学惰性 , 在沥青型聚氨酯防水材料中起防水及填充作用 , 因此沥青中需添加比焦油型聚氨酯防水材料更多的固化剂 , 才能起到使聚氨酯链增长及交联的效果 , 目前使用的固化剂类型很多 , 有 M O CA 、 TDA 等胺类化合物 , 一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、 BDO 、蓖麻油、三乙醇胺等醇类化合物 , 我院研制的 SR — 1 中也含有部分活性基团 , 故在增容同时 , 也可作为固化剂。表 5 为各种固化剂使用后性能测试 , 由表 5 可知 , 在保证性能的情况下 , 加入 SR — 1 可减少 M O CA 及其它固化剂的用量 , 而 SR — 1 作为增容剂 , 为必加助剂 , 可见 SR — 1 的使用能够降低产品的成本。

表 5 　固化剂类型对机械性能的影响

4 　结论

a) 用沥青为基本原料 , 采用合适的配方 , 可以生产出与焦油型聚氨酯防水材料成本相当、性能优良的沥青型防水材料。

b) 本院自制的增容剂 SR — 1 在沥青型聚氨酯防水材料中 , 不但具有增容剂的作用 , 还具有固化剂的功能 , 采用适量的 SR — 1 能显著降低产品的成本。

c) 在生产沥青型聚氨酯防水材料中 , 沥青以 100 # 石油沥青为佳 , 填料以轻钙、膨润土为佳 , 增塑剂以 DO P 为宜 , 溶剂以甲苯为佳。