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影响单组分聚氨酯防水涂料质量问题的因素
成海林 内蒙古呼伦贝尔市阿荣旗职业中等专业学校162750
庞国强 黑龙江龙华岩土工程有限公司 161000
1、前言
目前，市场上使用的防水涂料主要有聚氨酯防水涂料、丙烯酸酯防水涂料、聚合物水泥复合防水涂料及聚合物改性乳化沥青防水涂料等。其中，由于聚氨酯防水涂料性能优异，价格适中， 已经在建筑行业中得到了广泛的认可和应用。聚氨酯(PU)涂料固化后涂膜具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐化学腐蚀性以及硬度大、弹性高等优点。聚氨酯防水涂料又分双组分聚氨酯防水涂料和单组分聚氨酯防水涂料。而单组分聚氯酯防水涂料又以优异的性能而得到了广泛的应用。
2、双组分聚氨酯防水涂料存在的不足
双组分聚氨酯防水涂料由A、B两组分构成，使用时两组分须严格按规定比例称量、混合，施工不方便，其中含有大量的有机溶剂，并且常用胺类固化剂(~,MOCA)作B组分扩链剂，这些物质都对健康和环境有不利影响。
2．1遇湿气容易发泡， 性能严重恶化。
2．2双组分搅拌不均匀达不到指标要求。
2．3双组分增塑剂容易析油。
2．4两组分比例不准确，其性能达不到设计指标。
3、单组分聚氨酯防水涂料具有的优点
随着科技的进步和生活水平的不断提高，人们越来越认识到环境保护对人类持续发展的重要性。与双组分涂料相比单组分涂料具有如下优点。
3．1可以在相对温度90％的条件下施工。湿气固化型单组分聚氨酯防水涂料经科学配比和特殊工艺处理，涂料中不含游离TDI，气味小，有利于环保，施工方便快捷。
3．2单组分聚氨酯防水涂料省去了施工前的配料工序，不会发生计量差错，使用操作方便。
3．3使用时，涂料中含有的NCO端基的预聚物通过与空气中的湿气反应进一步聚合而固化成膜。另外，由于预聚物黏度适中，因而无须用有机溶剂稀释。
4、影响单组分聚氨酯防水涂料性能的因素
单组分聚氨酯防水涂料是以甲苯二异氰酸酯TDI一80、聚醚多元醇N220和330N为主要原料，采用预聚法合成聚氨酯弹性体，然后加入填料、增塑剂、消泡剂等各种助剂加工而成。其成膜的基本原理是异氰酸酯中的异氰酸根(一NCO)与含活泼氢(一0H、一NH )的多元醇、多元胺、水等进行加成反应。
4．1单组分聚氨酯防水涂料的贮存稳定性
主要包括物理稳定性和化学稳定性。
4．1．1物理贮存稳定性是指涂料在贮存过程中，密度大的填料缓慢下沉，造成涂料沉淀分层。解决的办法是通过加入超细的填料及防沉剂来改善填料和预聚物界面接合，使涂料具有触变性能， 即涂料在储存过程中，黏度升高，防止填料沉淀；在施工时，涂料受到外力作用时黏充降低便于了施工。因此，有效改善了涂料的储存稳定性的施工性。
4．1．2化学稳定性是指涂料在贮存过程中预聚体的一NCO基团与可能存在的含活性氢的物质(如水分)发生反应，造成体系黏度增加，甚至凝胶固化。因此，对填料含水量的控制非常重要，一般要求填料的含水率小于0．05％。在合成过程中，为去除填料中的微量水分，一般在加篱填料后再加入适量甲苯二异氰酸酯进行反应，以提高涂料的储存稳定性。
4．2固化物的消泡处理
4．2．1以CaO、Ca(OH)，为代表的化学吸收剂和以硅油为代表的物理消泡剂均可减少水固化聚氨酯防水涂料产生气泡的缺陷。
4．2．2单组分水固化聚氨酯防水涂料固化后出现大小不等的气泡，对材料的防水性能和力学性能均有一定影响。起泡的原因是成膜过程中固化剂(水)与预聚体中一NCO反应时产生的c0，气体不能及时从涂膜散逸，所以需要进行消泡处理。
4．3DH水方式与加水量对涂料性能的影响水作为聚氨酯涂料的固化剂，其加入比例会严重影响涂膜的力学性能和涂料混合后的固化时间。试验证明，当加水量在30％左右时，涂料的力学性能较
优。
4．3．1加水达到一定量时，涂膜整体固化得较充分，性能上升，随着加水量的进一步增加，交联过大，材料脆性增大， 力学性能下降。
4．3．2Dn水量较少时， 只有局部快速固化， 膜整体的规整性下降，涂膜性能下降。
4．3．3随着加水量的增大，水固化聚氨酯涂膜的表干时间和实干时间都随之降低，加水量达到一定量后则变化不大；拉伸强度先减小，然后增加，之后又下降；断裂伸长率先增加后下降。
4．4催化剂含量对涂料性能的影响
随着催化剂含量的增加，加快了固化反应，涂膜的表干、实干时间显著缩短，但催化剂含量达5％后，随着催化剂含量增加，其趋势就不太明显，趋于一定值， 是因为一定量的水性聚氨酯防水涂料所需催化剂的量有限，达到一定浓度后，其催化效果并不明显。因此，催化剂含量在5％左右较好。
4．5增塑剂DBP对涂料性能的影响
为改善涂料低温柔性，常加入一些增塑剂进行改性。最常用的增塑剂有邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)等。随着DBP量的增加，涂料的抗拉强度明显降低，而低温柔韧性加强。合理调节涂料中增塑剂的掺量，可适应不同防水部位的应用要求。
4．6预聚体中NCO含量对涂膜性能的影响
随着NCO含量的增加，涂膜的断裂伸长率先增后降，而拉伸强度呈平稳上升。这是由于随着预聚物中NCO含量的增加，涂膜交联度与氢键密度也相应增加，涂膜的拉仲强度增加，而断裂伸长率则会下降。
4．7聚醚N220／330N质量比对涂膜性能的影响
当体系中的二官能度聚醚N220的量增加时，涂膜的断裂伸长率增加，而涂膜的拉伸强度先升后降。这说明当N220增加到一定量时，会影响涂膜的拉伸强度。
4．8预聚体中一NCO／一0H摩尔比与涂料性能的关系
甲苯二异氰酸酯(T D I一8 0)和聚醚多元醇(N220、33ON)是单组分聚氨酯防水涂料的主要原材料，它们之间的配比(即预聚体中一NCO／一OH摩尔比)直接影响到涂料的各种性能。比例太高则涂膜固化产生大量气泡；太低时(往1．0接近时)则会固化失效无法生产加工。试验表明，一般取一NCO／一OH比例为1．2 1．8，与力学性能和涂膜厚度的关系。见表一
4．9环境湿度对涂料性能的影响
固化时环境的湿度越大，涂膜的表干、实干时问相应缩短。因为湿度越大，环境中含水量越大，参加与聚氨酯预聚体反应的水越多，加快聚氨酯的固化反应速率，但涂膜表面光洁度下降。详见表2
4．10固化温度对涂料性能的影响
固化时环境温度对涂膜的表干、实干时间有影响，在一定温度范围内，温度越高，其表干、实干时间缩短。制备的水性聚氨酯防水涂料在-14 40℃都可以成膜。
5、预防单组分聚氨酯防水涂料质量问题的措施
5．1施工时，加水量在30％左右时，水固化聚氨酯材料涂膜的力学性能较优，而且固化时间也适中。湿度增大，涂膜固化时问缩短，但成膜物表面规整性下降，固化时温度适中较好。
5．2DH入催入剂，能加快固化速度，含量在不5％最宜。Ca(0H) 和硅油都有较好的消泡效果，但Ca(OH)效果更好。
5．3通过加入适量的增塑剂，即提高了涂料的低温柔性，又降低了涂料的固含量，改善了涂料的施工性。
5．4严格控制NCO的质量分数，保证了涂料具有良好的物理性能和化学储存稳定性， 即涂料在储存过程中表面没有结皮现象。
5．5通过合理调整N220／330N的质量分数比，使涂料具有良好的拉伸强度和断裂伸长率。
5．6单组分水固化聚氨酯防水涂料能够在-14 40~C之间成膜；表干时间小于4h，实干时间不大于8h；成膜后膜表面较光滑。
