彩色双组分聚醚型聚氨酯防水涂料的研制

  随着人们环保意识的增强，沥青类防水涂料的使用越来越少，而聚氨酯防水涂料由于具有优异的弹性、耐久性、防水层轻、施工维修方便，组分易于调节、可用于建筑物不同部位及整体性好等诸多优点而受到重视。2004年建设部第218号文关于《建设部推广应用和限制禁止使用技术》的公告中，再次将焦油型聚氨酯防水涂料列为禁用产品。目前陕西省市场上黑色双组分聚氨酯防水涂料主要是石油沥青类，因为沥青气味低微、防老化等性能良好，所以从理论上讲用沥青代替焦油有很多优越性。但石油沥青主要由石油天然沥青质、芳香烃、脂肪烃以及硫、氧、氮等杂环化合物组成，其组成中不含带活泼氢的基团，本身不与聚氨酯预聚体发生反应，因此在涂料中只起填料的作用，根据相似相溶理论，沥青的选择就成了关键。市场上出售的所谓“沥青聚氨酯防水涂料”实际上可能是“煤沥青聚氨酯防水涂料”。考虑到以上问题，陕西省建设厅为配合国家的政策并考虑本省的具体情况，下文淘汰黑色双组份聚氨酯防水涂料。从环保角度考虑，水性聚氨酯防水涂料是今后的发展方向，但鉴于目前市场可供选用的非黑色双组分聚氨酯防水涂料很少，水性聚氨酯防水涂料的研究生产尚未普遍，生产成本过高及人们有一个接受过程等因素，我们决定研制生产非焦油彩色双组分聚醚型聚氨酯防水涂料，以满足市场需求。

1、实验

 非焦油彩色双组分聚醚型聚氨酯防水涂料属反应固化型防水涂料，也是预聚体和固化剂分A、B料分别包装，现场施工时按一定比例配制后使用。

1.1原材料选择 1.1.1多异氰酸酯

 TDI-80在涂料工业上应用最普遍，来源方便，但其预聚体耐旋光性差，长期户外曝露易返黄；PAPI是纯MDI（二苯甲烷二异氰酸酯）与多官能度的聚合MDI的混合物，对人体毒性比TDI较小，主要用于制备防水材料和聚氨酯硬泡。

1.1.2多元醇

 聚醚多元醇比聚酯多元醇水解稳定性好，老化后物理性质变化小。常见产品有N-220、N-330、蓖麻油等。

1.1.3填料

 用石油树脂替代石油沥青是本研制工作的重点。石油树脂可以看作是去除了小分子和沥青质的石油沥青，能较好地混入聚氨酯中，除很小部分参与反应外，大多是作为惰性材料存在。在试验中我们选用了一种化工试剂，其主要作用是使石油树脂能更好地与聚氨酯混溶。含水硅酸镁或轻质碳酸钙的加入，可使制得的防水涂料物理和施工性能优异。

1.1.4其它助剂

 催化剂选用辛酸亚锡；交联剂选用液体MOCA；其它助剂有着色剂、消泡剂、防老剂和紫外线吸收剂等。

1.2生产工艺 1.2.1预聚体制备

 将聚醚多元醇在一定温度、压力下脱水，然后和TDI或PAPI一起投入反应釜中，加入缓凝剂，在规定温度、压力下保持一定时间后即可包装。游离异氰酸酯基控制在3%～4%。

1.2.2固化剂制备

 将聚醚多元醇在一定温度、压力下脱水，将填充料烘干，投入搅拌罐内，加稀释剂、交联剂、催化剂等助剂，充分反应后包装。

2 试验过程

2.1 预聚体制备

 将TDI、N-220、N-330等原料按不同比例共制备5种预聚体，其—NCO含量分别为4.1%、3.7%、4.2%、10.3%、9.7%。

2.2双组分彩色聚氨酯的合成

  我们用石油树脂代替石油沥青，引入N-220、N-330等聚醚多元醇，加入不同比例的助剂，部分试验配比及主要物理性能如表1所示。 表1  部分试验配比及主要物理性能

①甲组份（预聚体）∶乙组份（固化剂）=1∶2 转化为百分比：

通过实验可知：

（1）N-220作为预聚体主要成分，在乙组分中的比例应受到控制。相反，为改善产品机械强度和延伸率，可适当增加N-330在乙组分中的比例。

（2）MOCA作为交联剂加入，可使聚氨酯涂料机械强度增高，弹性优良。

（3）轻质碳酸钙作为填料，可使产品机械强度略微上升，但会使产品延伸率下降；石油树脂除极少部分可参与反应外，主要是作为填料掺加，降低成本。根据以上思路，我们经过多次试验，最终确定的双组分彩色聚醚型聚氨酯防水涂料配方为：

甲组分（质量分数）：

预聚体（—NCO 含量为4.1%） 100 乙组分（质量分数）：

 按以上配方生产的彩色双组分聚氨酯防水涂料产品，经陕西省建设工程质量监督检验测试中心检测，其主要性能为：拉伸强度3.10MPa，断裂伸长率568%，撕裂强度23N/mm，-35℃低温弯折无裂纹，0.3MPa、30min不透水，固体含量96%，表干时间8h，实干时间22h。产品性能符合GB/T 19250-2003中Ⅱ类产品的质量要求。

3 结语

（1）研制的彩色双组分聚氨酯防水涂料，与沥青聚氨酯防水涂料相比，生产工艺无明显改变，对于产品转型较为方便。

（2）用石油树脂代替石油沥青，可杜绝煤焦油型聚氨酯防水涂料的使用，减少污染。同时，石油树脂比石油沥青较易混溶。

（3）目前该配方的成本较沥青聚氨酯防水涂料高，但其性能优异，售价远高于沥青聚氨酯防水涂料，利润也较为可观。