1　簡(jiǎn)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(guò)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(xué)反應固化型，有的生產(chǎn)工藝在配制過(guò)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(huán)狀芳烴、雜環(huán)化合物等，煤焦油型聚氨酯防水涂料制造、施工時(shí)嚴重污染環(huán)境，目前，建設部門(mén)已發(fā)文限制、禁止使用。因而，開(kāi)發(fā)與制備非焦油型聚氨酯防水涂料是防水領(lǐng)域中較受關(guān)注的研究課題之一。為此，對聚氨酯防水涂料作了一些改進(jìn)研究，制得新型聚氨酯防水涂料。 


2　實(shí)驗部分 

2.1　主要原材料 

聚醚二元醇、聚醚三元醇：工業(yè)級，上海高橋石化三廠(chǎng)； 

甲苯二異氰酸酯：化學(xué)純，上海試劑一廠(chǎng)； 

環(huán)氧樹(shù)脂：工業(yè)級，上海樹(shù)脂廠(chǎng)； 

羥基樹(shù)脂：工業(yè)級，上海華生化工廠(chǎng)； 

乙二醇：化學(xué)純，上海鑫達化工廠(chǎng)； 

丙三醇：化學(xué)純，宜興第二化學(xué)試劑廠(chǎng)； 

辛酸亞錫：化學(xué)純，上�；瘜W(xué)試劑公司； 

甲苯：化學(xué)純，張涇化工廠(chǎng)； 

煤焦油：工業(yè)級，上海楊樹(shù)浦電廠(chǎng)； 

鄰苯二甲酸二丁酯：化學(xué)純，上海試劑一廠(chǎng)； 

鈉基膨潤土：工業(yè)級，臨安化工廠(chǎng)催化劑分廠(chǎng)； 

碳酸鈣：化學(xué)純，上海通亞精細化工廠(chǎng)。 

2.2　合成試驗 

2.2.1 配 方 

甲組份（質(zhì)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(lián)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(jìn)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(kāi)動(dòng)攪拌，緩慢升溫至65 ℃左右，反應時(shí)間約3 h，制得甲組份預聚體。 

2.2.3　乙組份制備 

將交聯(lián)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(jīng)交聯(lián)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(cháng)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(guò)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(shí)，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(cháng)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(cháng)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(lián)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(shí)，其綜合性能較好，拉伸強度為1.69～2.09 MPa，斷裂伸長(cháng)率可達440％～468％，邵氏硬度為48～54。 

3.2　交聯(lián)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(lián)劑是醇類(lèi)或胺類(lèi)等，其中，醇類(lèi)化合物對提供聚氨酯防水涂料的彈性更為有效�，F采用乙二醇與丙三醇作比較，試驗表明，采用丙三醇交聯(lián)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(cháng)率略有降低。就丙三醇的用量來(lái)看，隨其用量增多至一定值時(shí)，拉伸強度漸增，而斷裂伸長(cháng)率漸減，這也許是丙三醇有3個(gè)羥基官能團，隨用量增加更趨于立體交聯(lián)固化的緣故。 

使用的催化劑為有機錫類(lèi)或胺類(lèi)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(chǎn)，而胺類(lèi)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(lèi)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(lián)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(jìn)行得較完全，聚氨酯防水涂料的主要力學(xué)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(shí)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(cháng)貯存時(shí)間。因膨潤土是層狀含水的鋁硅酸鹽物質(zhì)，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(jìn)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(shí)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(shí)間就短。若溫度過(guò)高，會(huì )導致部分交聯(lián)，影響產(chǎn)品質(zhì)量；若溫度過(guò)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(shí)間約為3 h。 

3.5　水分的影響 

聚醚多元醇須先進(jìn)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(lián)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(huán)境保護角度出發(fā)，應開(kāi)發(fā)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(shí)際生產(chǎn)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(huán)氧樹(shù)脂、羥基樹(shù)脂等作改進(jìn)研究。須知，環(huán)氧樹(shù)脂含有仲羥基和環(huán)氧基，羥基樹(shù)脂含有羥基，由于含有較多活潑氫，其作用與煤焦油類(lèi)似，于是，可以少量的環(huán)氧樹(shù)脂或羥基樹(shù)脂來(lái)替代煤焦油，使反應有更大程度的交聯(lián)，立體網(wǎng)狀結構比重增加，宏觀(guān)上體現為涂膜剛性增加，拉伸強度略增，斷裂伸長(cháng)率下降。試驗表明，以一定量液態(tài)的羥基樹(shù)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(shù)性能達到規定的標準。其中，拉伸強度為2.13 MPa、斷裂伸長(cháng)率為367％、邵氏硬度為53。再者，由于羥基樹(shù)脂顏色較淺，新型聚氨酯防水涂料可著(zhù)色制得彩色防水涂料。 

4　結　論 

(1)對雙組份化學(xué)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(lián)劑、催化劑、填料、反應溫度與反應時(shí)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(shù)脂替代煤焦油，可制得無(wú)焦油型聚氨。