影响单组分聚氨酯防水涂料性能的因素

郭永顺（齐齐哈尔市泰来县房产管理处，162400）

  摘要：比较了单组分、双组分聚氨酯防水涂料的优缺点。分析了影响单组分聚氨酯防水涂料性能的因素。介绍了单组分聚氨酯防水涂料的施工工艺。

  关键词：单组分涂料；聚氨酯涂料；防水涂料

  中图分类号：TQ630.7  文献标识码：A  文章编号：1009-1696（2011）03-0042-03

 0·引言

  聚氨酯防水涂料以其优良的综合性能，获得了广泛应用，是我国化学建材行业“十五”计划，以及2010年发展规划纲要中重点推广和发展的防水涂料，并被列为化学建材技术与产品中优先选用的防水材料。由于双组分涂料需在施工现场配料，配比不准和搅拌不匀而造成的防水质量事故时有发生，故单组分聚氨酯防水涂料的应用推广在我国势在必行，并将成为聚氨酯防水涂料发展的必然趋势。

 1·双组分与单组分聚氨酯防水涂料比较

  双组分聚氨酯防水涂料由A、B两组分组成，使用时两组分须严格按规定比例称量、混合，施工不方便，其中含有大量有机溶剂，并且常用胺类固化剂作B组分扩链剂，这些组分对人体健康、环境均有不利影响。

  单组分聚氨酯防水涂料施工固化前为无定形液体，对于任何形状复杂、管道纵横和变截面的基层均易于施工，特别是对阴阳角、管道根、水落口及防水层收头部位易于处理，可形成一层柔韧性好、无接缝的整体涂膜防水层。双组分与单组分聚氨酯防水涂料的比较见表1。

表1 双组分与单组分聚氨酯防水涂料的比较

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 2·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-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、消泡剂等各种助剂配制而成。其成膜的基本原理是异氰酸酯中的异氰酸根（-NCO）与含活泼氢（-OH、-NH2）的多元醇、多元胺、水等进行加成反应。

  2.1贮存稳定性

  贮存稳定性主要包括物理稳定性和化学稳定性。物理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填料及防沉剂来改善填料和预聚物的界面结合，使涂料具有触变性，即涂料在贮存过程中，黏度升高，防止填料沉淀；在施工时，涂料受到外力作用黏度降低从而便于施工。由此可有效改善涂料的贮存稳定性。

  化学稳定性是指涂料在贮存过程中预聚体的-NCO基团与含活泼氢物质（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<0.05%。在合成过程中，为去除填料中的微量水分，一般在添加填料后再加入适量甲苯二异氰酸酯进行反应，以提高涂料的贮存稳定性。

  2.2消泡处理

  单组分聚氨酯防水涂料固化后出现大小不等的气泡，对涂膜的防水性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-NCO反应时产生的CO2气体不能及时从涂膜散逸，所以需要进行消泡处理。以CaO、Ca（OH）2为代表的化学吸收剂，以及以硅油为代表的物理消泡剂均可减少聚氨酯防水涂料产生气泡的缺陷。

  2.3加水方式与加水量的影响

  水作为单组分聚氨酯防水涂料的固化剂，其加入配比会严重影响涂料混合后的固化时间和涂膜的力学性能。

  加水量达到一定值时，涂膜整体固化充分，性能增强，随着加水量进一步增加，交联过度，涂膜脆性增大，力学性能下降。加水量较少时，只有局部快速固化，涂膜整体的规整性下降，涂膜性能下降。随着加水量增加，涂膜的表干、实干时间都随之缩短。加水量达到一定值后则变化不大，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。试验证明：当加水量在30%左右时，涂料的力学性能优异。

  2.4催化剂用量的影响

  随着催化剂用量增加，加快了固化反应，涂膜的表干、实干时间显著缩短。但催化剂用量达5%后，再增加其用量，其变化趋势就不太明显。催化剂用量以5%为宜。

  2.5增塑剂的影响

  为改善涂料的低温柔韧性，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用量增加，涂膜的抗拉强度明显降低，而低温柔韧性增强。合理调节涂料中增塑剂的用量，可适应不同防水部位的应用要求。

  2.6预聚体中-NCO含量的影响

  随着预聚体中-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的-NCO含量增加，涂膜的交联度与氢键密度也相应增加，涂膜的拉伸强度增加，而断裂伸长率则会下降。

  2.7聚醚N220/330N质量比的影响

  当体系中的二官能度聚醚N220用量增加时，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用量增加到一定量时，会影响涂膜的拉伸强度。

  2.8预聚体中-NCO/-OH配比的影响

  甲苯二异氰酸酯（TDI-80）和聚醚多元醇（N220、330N）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-NCO/-OH摩尔比）直接影响到涂料的各种性能。-NCO/-OH配比太高，则涂膜固化产生大量气泡；-NCO/-OH配比太低时（接近1.0）则会固化失效。试验表明：-NCO/-OH配比为1.2~1.8为宜。-NCO/-OH配比的影响见表2。

表2 -NCO/-OH配比的影响

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  2.9环境湿度的影响

  固化时环境的湿度越大，涂膜的表干、实干时间相应缩短。因为湿度越大，环境中含水量越大，参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。环境湿度的影响见表3。

表3 环境湿度的影响

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  2.10固化温度的影响

  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、实干时间越短。单组分聚氨酯防水涂料在-14~40℃都可以成膜。

  3·单组分聚氨酯防水涂料的施工工艺

  3.1基层准备

  （1）基层质量对于防水工程非常关键。砂浆或混凝土找平层应抹平压光；除去基层表面的浮灰和其它突出的杂物，修补、抹平蜂窝、孔洞等缺陷；基层表面应达到坚实平整和充分干燥的要求，应无凹凸、松动、起皮、裂缝、麻面等现象；对于基层上较为明显的裂缝，则应进行附加防水处理。

  （2）找平层与突出平面基层交接处的阴阳角均应做成半径为25mm的圆弧形。

  （3）基层应无油脂、灰尘、杂物等影响涂膜黏结的物质；干燥程度达到要求，含水率不大于9%。

  （4）气候条件要求：在风沙天、雨天和预报有雨的天气不得施工，雨后应立即除水并待基层干燥后方可施工。

  3.2涂布聚氨酯防水涂料

  （1）用辊刷或橡皮刮板在水平基层面上涂布涂料；用抹子或辊刷在垂直基层面涂布垂直型涂料。

  （2）涂刷应均匀、厚薄一致，应多道涂布涂料，一般可涂2~3道。每道涂布后，应让涂膜有充分时间固化，每道间隔时间不宜少于24h。

  （3）每道涂料涂布的方向应与前一道相互垂直。涂料的参考涂布量：当涂膜厚度为1mm时，用量约1.5kg。应涂满整个基层，并覆盖所有的部位。

  3.3涂膜防水层的保护

  （1）已完成的涂膜防水层应采取保护措施，以免被其他操作工序破坏。应在垂直墙面的涂膜防水层完成后立即铺设保护材料；对于需进行闭水试验的部位，应在闭水试验完成并检查无渗漏情况后，再铺设保护层。若闭水试验推迟则应采取临时保护措施。

  （2）地下工程：在垂直墙面上采用聚乙烯泡沫塑料片材做保护层时，可在最后一道涂膜固化前，直接黏贴5~6mm厚的发泡聚乙烯片材保护层，并要求拼缝严密，然后按要求回填土；对平面部位的涂膜表面，可干铺一层纸胎沥青油毡作保护隔离层，并在其上浇注400mm厚细石混凝土作刚性保护层。

  （3）厕浴间地面及立墙保护层：可在涂膜厚度达到规定要求并经验收合格后，在涂膜表面再涂一道涂料，并立即撒布少量干净干燥的砂子，使其与涂膜防水层黏结牢固后，再涂抹水泥砂浆保护层。

  （4）屋面防水层保护：当涂膜厚度达到要求并验收合格后可在涂膜表面上铺纸胎沥青油毡或麻刀灰隔离层，再浇注细石混凝土刚性保护层。如需进行闭水试验，则保护层应在闭水试验后进行铺设。

  （5）闭水试验：对于屋面、厕浴间涂膜防水层有闭水试验的要求时，可在涂膜防水层固化成膜36h之后，堵塞排水孔，进行闭水试验。放水高度和试水时间应符合国家相关标准要求。若检查出现渗漏应马上修补，之后重新进行闭水试验检查。

  4·结语

  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，聚氨酯防水涂料，特别是单组分聚氨酯防水涂料性能优异，价格适中，已在建筑行业中得到了广泛的认可和应用。