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1　簡述： 

　　聚氨酯是由多異氰酸酯和含有活潑氫的多羥基化合物通過聚合反應而制成，依據所用原材料采用不同的配方可制得許多合成材料。聚氨酯防水涂料多為雙組份化學反應固化型，有的生產工藝在配制過程中利用煤焦油作為活性填料。但煤焦油是一種組份復雜的混合物，其主要組成是環狀芳烴、雜環化合物等，煤焦油型聚氨酯防水涂料制造、施工時嚴重污染環境，目前，建設部門已發文限制、禁止使用。因而，開發與制備非焦油型聚氨酯防水涂料是防水領域中較受關注的研究課題之一。為此，對聚氨酯防水涂料作了一些改進研究，制得新型聚氨酯防水涂料。 


2　實驗部分 

2.1　主要原材料 

聚醚二元醇、聚醚三元醇：工業級，上海高橋石化三廠； 

甲苯二異氰酸酯：化學純，上海試劑一廠； 

環氧樹脂：工業級，上海樹脂廠； 

羥基樹脂：工業級，上海華生化工廠； 

乙二醇：化學純，上海鑫達化工廠； 

丙三醇：化學純，宜興第二化學試劑廠； 

辛酸亞錫：化學純，上海化學試劑公司； 

甲苯：化學純，張涇化工廠； 

煤焦油：工業級，上海楊樹浦電廠； 

鄰苯二甲酸二丁酯：化學純，上海試劑一廠； 

鈉基膨潤土：工業級，臨安化工廠催化劑分廠； 

碳酸鈣：化學純，上海通亞精細化工廠。 

2.2　合成試驗 

2.2.1 配 方 

甲組份（質量份）： 

聚醚二元醇 300～450 

聚醚三元醇 80～150 

甲苯二異氰酸酯 100～150 

乙組份： 

填料 200～500 

活性填料 200～400 

交聯劑 10～20 

催化劑 0.2～0.6 

稀釋劑 25～50 

增塑劑 10～20 

2.2.2　甲組份制備 

先將聚醚多元醇進行脫水，再與甲苯二異氰酸酯等按設定的配比加入三口燒瓶中，開動攪拌，緩慢升溫至65 ℃左右，反應時間約3 h，制得甲組份預聚體。 

2.2.3　乙組份制備 

將交聯劑、催化劑、增塑劑、填料、稀釋劑等按設定的配比置于混合器中，予以快速攪拌混合，制得乙組份。 

2.2.4　涂膠制備 


將甲、乙兩組份按設定的比例加入混合器中，予以快速攪拌混合成膠。將此膠涂刷，經交聯固化形成橡膠狀的聚氨酯涂膜。 

2.3　性能測試 

(1)制取試樣，在XL－250A型拉力試驗機上測定試樣的拉伸強度、斷裂伸長率。 

(2)制取試樣，在XY－1型橡膠硬度計上測定試樣的邵氏硬度。 

3.1　聚醚多元醇對防水涂料性能的影響 

聚氨酯防水涂料的預聚體合成過程主要是甲苯二異氰酸酯與聚醚多元醇的反應，當異氰酸基與羥基的摩爾比在合適比值時，聚氨酯的性能在一定程度上取決于所選用聚醚多元醇的分子結構。依據試驗，選用二官能度的聚醚多元醇所得聚氨酯材料彈性好、斷裂伸長率高，但拉伸強度、硬度略低；選用三官能度的聚醚三元醇所得聚氨酯材料拉伸強度、硬度較高，而彈性、斷裂伸長率較低，這是聚醚三元醇易與甲苯二異氰酸酯形成立體交聯結構所致。試驗結果表明，聚氨酯防水材料的預聚體中采用聚醚多元醇混合配比，即聚醚二元醇∶聚醚三元醇=4∶1時，其綜合性能較好，拉伸強度為1.69～2.09 MPa，斷裂伸長率可達440％～468％，邵氏硬度為48～54。 

3.2　交聯劑、催化劑對防水涂料性能的影響 

用于聚氨酯防水涂料固化的交聯劑是醇類或胺類等，其中，醇類化合物對提供聚氨酯防水涂料的彈性更為有效。現采用乙二醇與丙三醇作比較，試驗表明，采用丙三醇交聯固化比乙二醇賦予聚氨酯防水涂料的綜合性能要好，即拉伸強度有所提高，而斷裂伸長率略有降低。就丙三醇的用量來看，隨其用量增多至一定值時，拉伸強度漸增，而斷裂伸長率漸減，這也許是丙三醇有3個羥基官能團，隨用量增加更趨于立體交聯固化的緣故。 

使用的催化劑為有機錫類或胺類化合物，兩者相比較，前者更適合用于聚氨酯防水涂料的生產，而胺類催化劑對異氰酸酯與水的反應起泡具有催化效果。試驗表明，有機錫類化合物中，辛酸亞錫較二月桂酸二丁基錫更有利于提高涂膜性能。在同一交聯劑的條件下，催化劑辛酸亞錫的加入量有一合適值，可使反應進行得較完全，聚氨酯防水涂料的主要力學性能也較好。 

3.3　填料對防水涂料性能的影響 

選用填料能降低防水涂料的成本，同時也能改善某些性能。為此，選用了碳酸鈣、膨潤土等多種填料，尤其是膨潤土的適量加入，可減輕乙組份的沉淀分層現象，延長貯存時間。因膨潤土是層狀含水的鋁硅酸鹽物質，具有膨脹性、膠粘性、分散性等特性，在乙組份中加入一定量的膨潤土，還可促進甲、乙兩組份混合反應，使分子鏈形成的結構更趨完善。 


3.4　預聚體反應溫度、反應時間的選定 

預聚體反應是放熱反應，反應溫度升高，反應速度加快，所需反應時間就短。若溫度過高，會導致部分交聯，影響產品質量；若溫度過低，則反應不完全。依據試驗，預聚體反應溫度宜控制在65 ℃左右，反應時間約為3 h。 

3.5　水分的影響 

聚醚多元醇須先進行脫水，以防止在體系中帶入水分。否則水易與甲苯二異氰酸酯反應生成脲的衍生物，而生成的脲衍生物再與甲苯二異氰酸酯反應，形成具有支化、交聯結構的縮二脲，這樣將導致多消耗甲苯二異氰酸酯，而且增大體系粘度，甚至引起凝膠。 

3.6　新型聚氨酯防水涂料的研究 

從環境保護角度出發，應開發與制備非焦油型聚氨酯防水涂料。注意到在聚氨酯防水涂料實際生產中，能與甲苯二異氰酸酯反應的大多數還是采用含羥基化合物，為此試用環氧樹脂、羥基樹脂等作改進研究。須知，環氧樹脂含有仲羥基和環氧基，羥基樹脂含有羥基，由于含有較多活潑氫，其作用與煤焦油類似，于是，可以少量的環氧樹脂或羥基樹脂來替代煤焦油，使反應有更大程度的交聯，立體網狀結構比重增加，宏觀上體現為涂膜剛性增加，拉伸強度略增，斷裂伸長率下降。試驗表明，以一定量液態的羥基樹脂與甲苯二異氰酸酯等反應所制得的新型聚氨酯防水涂料，技術性能達到規定的標準。其中，拉伸強度為2.13 MPa、斷裂伸長率為367％、邵氏硬度為53。再者，由于羥基樹脂顏色較淺，新型聚氨酯防水涂料可著色制得彩色防水涂料。 

4　結　論 

(1)對雙組份化學反應固化型聚氨酯防水涂料的預聚體的聚醚多元醇配比、交聯劑、催化劑、填料、反應溫度與反應時間、水分等作了研究，確定了聚氨酯防水涂料的配方與工藝。 

(2)加入羥基樹脂替代煤焦油，可制得無焦油型聚氨。