单组分聚氨酯防水涂料的研制

单组分聚氨酯防水涂料在满足工艺合成及施工应用的条件下，应尽量减少催化剂的用量，以确保合适的贮存期。
3.2.2多元醇的选择多元醇主要得聚醚型和聚酯型两种。
填料含量对涂膜拉伸强度和延伸率影响的实验结果如表2所示。
（n+1）OCN—R1—NCO+nHO—R2--OH→OCN—R1〔NHCOOR2—NHCOOR1〕n--NCO2）固化，含—NCO端基的预聚体与空气或基材中的潮气（水）进行反应，也是湿固化型单组分聚氨酯防水涂料的最终反应。
MID分子较TDI大，室温是固体，聚氨酯合成时工艺操作有难度；而选择液化MID，用量较大、成本较高。
在相同的有量下，采用有机铅类催化剂制得的涂膜其拉伸强度和延促率比采用有机锡类催化剂制得的涂膜要小得多，因此前者不适合单独有于单组分聚氨酯防水涂料的制备。
若A组分加入太少，则涂膜发粘、发软，耐水性、耐化学品性下降，严重的，不会成膜；若A组分加入太多，则涂膜发硬、发脆，不耐冲击，弹性差，延伸率小。
常用的填料应该是没有结晶水的无机填料，如气相白炭黑、滑石粉、碳酸钙、炭黑、膨润土等。
而有机锡类化合物，如辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡等，主要促进聚合物链的增长，即促进—NCO与—OH基之间的反应，它不仅能加速并完成醇类与异氰酯的合成，形成氨基甲酸乙酯，而且这种化合物的反应产物中不在需要去除，不影响最终产品质量。
因此我们选用适当分子量的二官能度氧化聚丙烯二醇和三官能度氧化聚丙烯三醇混合使用，这样既能保证合成的聚氨酯材料具有较好的延伸率，还能保持合适的拉伸强度。
再将温度至50℃，加入催化剂和有机溶剂，搅拌30min后研磨出料，包装密封。
4结语选择合适比例的混合聚醚多元醇与二甲苯基二异氰酸酯，精选各种填料和助剂，在适宜的反应条件下，可以制备出符合GB/T19250—2003国家标准的单组分湿固化型聚氨酯防水涂料。
通过调整二官能度聚醚多元醇和三官能度聚醚多元醇的分子量和投料比，可改变聚合物中化学交联点的数量，从而达到改变涂膜拉伸强度、延伸率、柔性、硬度等性能的目的，使制得的防水材料能达到最佳指标，保证所合成的防水材料满足GB/T19250—2003要求。
表3　不同含量的增塑剂对样品拉伸强度、延伸率的影响样品编号DOP质量分数/％拉伸强度/MPa延伸率/％1＃5.34.483932＃6.33.455373＃7.22.955154＃8.23.666005＃9.14.387233.2.7催化剂的影响单组分聚氨酯防水涂料的生产中，催化剂的选择无论从种类还是投料量上均需慎重考虑，因为它所造成的影响较大。
3.2.8阻聚剂的影响在聚醚多元醇的制备过程中，常加入极少量的碱性催化剂。
聚酯型多元醇因含得酯字能团，所合成的聚氨酯材料拉伸强度较高，而延伸率较低，虽具有好的耐候性、优越的物理性能和热稳定性，但是不耐水解，而且价格高。
表2不同含量的填料对样品拉伸强度、延伸率不影响样品编号填料质量分数/％拉伸强度/MPa延伸率/％1＃33.3/7382＃35.22.315443＃36.72.475254＃38.14.134105＃39.53.943943.2.6　DOP含量对产品性能的影响增塑剂一般用于调节聚氨酯固化物的物理性能，如拉链式给煤机伸强度、低温柔性、延伸率、硬度等，还可以用于降低涂料的粘度。
OCN—R1--〔NHCOOR2—NHCOOR1〕n—NCO+2HOH→HOOCNH—R1--〔NHCOOR2—NHCOOR1〕n--NHCOOH→H2N—R1--〔NHCOOR2—CJCPPR1〕n—NH2+2CO2↑H2N—R1--〔NHCOOR2—NHCOOR1〕n—NH2+2OCN—R1--NCO→OCN—R1—NHCO—NH—R1--〔NHCOOR2—NHCOOR1〕n—NH—NHCO—R1--NCO2实验部分2.1主要原料1）聚氨化丙烯二醇：N220，相对分子质量2000，工业级，山东东大化学工业集团公司生产；2)聚氨化丙烯三醇：N330，相对分子质量3000，工业级，山东东大化学工业集团公司生产；3）甲苯二异氰酸酯（TDI）：80/20，工业级，德国巴斯夫公司生产。
综合考虑各种因素，单组分聚氨酯防水涂料中—NCO的质量分数通常控制在2％～10％之间。
碳酸钙一般选用轻质碳酸钙，即沉淀法碳酸钙。
表1单组分聚氨酯防水涂料性能指项　目GB/T19250—2003Ⅱ类指标实测值外观均匀粘稠液体，无凝胶、结快均匀粘稠液体，无凝胶、结快拉伸强度/MPa≥2.455.03延伸率/％≥450738低温度折性/℃≤-40-40不断裂不透水性（0.3MPa,30min）不透水不透水固含量/％≥8097表干时间/h≤12﹤4实干时间/h≤24﹤123.2讨论3.2.1异氰酸酯的选择制备聚氨酯，异氰酸酯可从2，4或2，6位混合苯二异氰酸酯（TDI）、4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）等多种异氰酸酯中选择。
这种液体催化剂性能稳定、气味小，而且与固体催化剂相比使用更方便，其适用的反应温度可高达250℃，属中性、无腐蚀作用的催化剂。
但是，针对具体的产品设计，要实现制备高强高弹性防水涂料的目的，选择何种异氰酸酯须从分子结构与产品性能的关系等方面考虑。
将单组分聚氨酯防水涂料混合星型卸料器均匀，称取适量的样品，用刮板均匀涂刷在涂好脱模剂的模具上，分2～3次涂完，使最终的涂膜百厚度大约为1.5㎜，每一次涂刮要在上一次涂膜表干之后进行。
从表3中可以看出，在一定加量范围内，随着增塑剂含量的增加，样品的拉伸强度变化趋势不明显，而样品的延伸率则呈上升　的趋势。
如果—NCO质量分数过低，形成的单组分聚氨酯涂膜则发软、发粘，拉伸强度低，而且会导致涂膜的耐水和耐化学药品性能下降。
所以我们选用TDI，它不仅价格较低，而且使用较方便。
为克服上述种种不足，近年来，施工方便、VOC含量低、不用担心计量误差的单组分聚氨酯防水涂料得到了较快发展。
一般添加量为0.1％～1％。
单分子TDI具有挥发性和毒性，施工过程中对人身健康及环境得危害，所以本课题选择使用TDI与聚醚型多元醇做成预聚体使用。
叔胺类催化剂对H2O与—NCO反应的催化活性较高，反应防出的CO2增多，发泡性会变大，同时催化速度较快，导致涂料贮存期较短，易发生凝胶。
为此要控制反应时间不大于3h。
反应的初始温度为80℃，反应过程中控温在120℃以下，因温度在120℃以下主要生成氨基甲酸酯，高于高120℃可能会发生支化和交联反应。
聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯二醇等聚醚型多元醇，因含有醚键—O--,该氧原子上没有氢，分子链段的自由旋转势垒较小，用其合成的聚氨酯材料较柔软、延伸率较高，而且具有比聚酯多元醇类聚氨酯较好耐水解稳定性能。
2.2实验步骤将准确计量好的复合聚醚多元醇、阻聚剂加入到装得温度计、搅拌器的四口烧瓶中，均匀混合后，再加入准确计量的TDI，搅拌20min，升温到80℃左右，恒温2h。
我单位出开展了此方面的研究，现予以介绍。
随着填料用量的增大，一般涂膜的流动性降低，延伸率减小，拉伸强度增大。
这样不仅大幅度提高涂膜的交联度，降低产品毒性，也使产品获得了良好的耐热性、耐侯性、耐化学品性能。
所以我们选择了锡类催化剂作为单组分聚氨酯防水涂料的催化剂，既保证了涂膜产品生产过程中的反应速度，又保证了固化时有合适表干时间，不绞龙输送机至于使其固化太快而造成涂膜中产生大量气泡以影响涂膜性能。
有机金属类催化剂主要用于促进异氰酸酯基与多元醇之间的驻应，但是有机锡类催化剂与有机铅类催化剂实际效用不同。
--NCO的质量分数对涂膜的性能有较大的影响，因此—NCO质量分数要控制在合适的范围内。
3.2.5填料对产品性能的影响填料不仅可以降低单组分聚氨酯防水涂料的原材料成本，还可以调节涂料的粘稠度、强度、涂布性，改善涂膜的耐热性能，提高其物理性能（如提高拉伸强度、降低热膨胀系数及固化时涂膜收缩率等）。
待螺旋进料器最后一次涂刷完后，放置在标准条件下〔23±2℃，相对湿度为（65±15）％〕7d，然后按照GB/T19250—2003的标准进行测试。
当三官能度的聚醚多元醇在配方中所占比例较大时，制得的防水涂料固化后所形成交联网络密度较高、脆性较大；当分子量较大的二官能度的聚醚多元醇在配方中所占比例较大时，制得的涂料固化后所形成交联网络密度较低、柔韧性较好。
另外，阴聚剂的加入使单组分聚氨酯防水涂料的贮存稳定性明显增加。
增塑剂的用量要适宜，太多则容易从涂膜中渗出而污染基材，从而降低涂膜对基材的粘附强度；用量少则涂膜的柔韧度较差，硬度也不理想。
然后依次加入填料、颜料、增塑剂和剩余的TDI，在70℃下搅拌90min。
1反应原理单组分聚氨酯防水涂料制备及固化时的主要化学反应机理如下：1）预聚，二异氰酸酯与混合聚醚多元醇反应生成具有—NCO端基的高分子聚合物。
但当填我们的含量超过一定的值时，拉伸强度也会降低。
3结果与讨论3.1试验结果　对本课题所制备出的组分聚氨酯防水涂料按照GB/T19250—2003测试，结果见表1。
3.2.4反应时间和反应温度的影响随反应时间增长，预聚体粘度增大。
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选择催化剂时，既要考虑生产时的催振动料斗化作用，又要满足施工时涂膜湿固化速度的要求，还要保证产品有足够的贮存期。
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、配合。
3.2.3--NCO质量分数对性能的影响单组分聚氨酯防水涂料固化前，其主要成分为聚醚多元醇与二异氰酸酯反应生成的—NCO为端基的高分子化合物。
为了避免原料中某些碱性物质的存在而导致凝胶现象的产生，在聚高温物料振动输送机氨酯合成的初始阶段就要加入阻聚剂，以减少凝胶机会，使反应正常进行国。
凡相对于—NCO基团为非活性的、与聚氨酯相容性好的增塑剂都可使用，我们选择了邻苯二甲酸二辛酯（DOP）作为振动输送机本课题单组分聚氨酯防水涂料中的增塑剂。
当反应超过3h后，体系粘度增长很快，可能是线性预聚体发生了交联反就部分生成网状聚合物。
单组分聚氨酯固化系中，存在着H2O和固化过程中生成的--NH2以及氨基甲酸酯基等基团对—NCO的竞争反应。
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