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(yīng)而制成，依據(jù)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(yīng)固化型，有的生產(chǎn)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(fù)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、施工時嚴(yán)重污染環(huán)境，目前，建設(shè)部門已發(fā)文限制、禁止使用。因而，開發(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； 

甲苯二異氰酸酯：化學(xué)純，上海試劑一廠； 

環(huán)氧樹脂：工業(yè)級，上海樹脂廠； 

羥基樹脂：工業(yè)級，上海華生化工廠； 

乙二醇：化學(xué)純，上海鑫達(dá)化工廠； 

丙三醇：化學(xué)純，宜興第二化學(xué)試劑廠； 

辛酸亞錫：化學(xué)純，上海化學(xué)試劑公司； 

甲苯：化學(xué)純，張涇化工廠； 

煤焦油：工業(yè)級，上海楊樹浦電廠； 

鄰苯二甲酸二丁酯：化學(xué)純，上海試劑一廠； 

鈉基膨潤土：工業(yè)級，臨安化工廠催化劑分廠； 

碳酸鈣：化學(xué)純，上海通亞精細(xì)化工廠。 

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(shè)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(yīng)時間約3 h，制得甲組份預(yù)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(shè)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(shè)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(yù)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(yīng)，當(dāng)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(jié)構(gòu)。依據(jù)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(lián)結(jié)構(gòu)所致。試驗結(jié)果表明，聚氨酯防水材料的預(yù)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(dá)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�，F(xiàn)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(tuán)，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(chǎn)，而胺類催化劑對異氰酸酯與水的反應(yīng)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(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(yīng)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(xiàn)象，延長貯存時間。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(yīng)，使分子鏈形成的結(jié)構(gòu)更趨完善。 


3.4　預(yù)聚體反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間的選定 

預(yù)聚體反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度升高，反應(yīng)速度加快，所需反應(yīng)時間就短。若溫度過高，會導(dǎo)致部分交聯(lián)，影響產(chǎn)品質(zhì)量；若溫度過低，則反應(yīng)不完全。依據(jù)試驗，預(yù)聚體反應(yīng)溫度宜控制在65 ℃左右，反應(yīng)時間約為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(yīng)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(yīng)，形成具有支化、交聯(lián)結(jié)構(gòu)的縮二脲，這樣將導(dǎo)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(hù)角度出發(fā)，應(yīng)開發(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際生產(chǎn)中，能與甲苯二異氰酸酯反應(yīng)的大多數(shù)還是采用含羥基化合物，為此試用環(huán)氧樹脂、羥基樹脂等作改進(jìn)研究。須知，環(huán)氧樹脂含有仲羥基和環(huán)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(huán)氧樹脂或羥基樹脂來替代煤焦油，使反應(yīng)有更大程度的交聯(lián)，立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)比重增加，宏觀上體現(xiàn)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(tài)的羥基樹脂與甲苯二異氰酸酯等反應(yīng)所制得的新型聚氨酯防水涂料，技術(shù)性能達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。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(jié)　論 

(1)對雙組份化學(xué)反應(yīng)固化型聚氨酯防水涂料的預(yù)聚體的聚醚多元醇配比、交聯(lián)劑、催化劑、填料、反應(yīng)溫度與反應(yīng)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。