聚氨酯防水涂料的合成及性能

而溶剂型聚氨酯防水涂寒冬和酷暑后往往会出现新的渗漏现象,防水效刮板式给煤机料由于多采用有机溶剂作为稀释剂,不仅气味大,果已不能满足建筑防水的要求。
2.3.2B组分中m(聚醚多元醇3050)/m(Tdiol-2000)以聚醚多元醇Tdiol-2000和TDI合成半预聚物,A组分游离w(—NCO)为10%,A、B混合时设定游离w(—NCO)为3%,催化剂加入质量分数为 0.2%,选定A、B组分配制时的异氰酸酯指数为1.1,改变B组分中聚醚多元醇3050与Tdiol-2000的比例,得弹性体涂料的力学性能见图4。
在备有搅拌器、控温仪、真空接口的三口烧瓶中,加入定量的聚醚多元醇,于100～120℃,-0.098MPa下脱水至无气泡,然后降温至80℃以下,加入计量的二异氰酸酯,在80±2℃的条件下反应1.5～2h,然后脱气至无气泡,得A组分。
• (2)w(紫外线吸收剂)在0.3%左右时,涂料耐日光老化性能较好。
通过改变填料含量,得涂料性能见图5。
图7为在同样的光线照射下,考察紫外线吸收剂的用量对涂料的性能的影响。
1.3　测试标准及方法硬度(GB/T531-1999)、拉伸强度(GB/T528-1998)、扯断伸长率(GB/T528-1998)。
图2　游离w(-NCO)对涂料力学性能的影响Fig.2Theeffectofdesignedfree-NCOcontentonthemechanicalpropertiesofcoating　　由图2可知,随着A、B组分混合时游离w(-NCO)的增加,聚氨酯弹性体涂料的硬度、拉伸强度增大,伸长率、永久变形减小。
结果见图6。
试验中采用相对分子质量为2000的环氧丙烷聚醚多元醇与TDI反应合成预聚物,固定A、B组分混合时的异氰酸酯指数为1.1,A、B组分混合时设定的w(-NCO)为屋顶风机4%,w(催化剂)为0.2%,其它条件不变,改变预聚物中w(—NCO),所得涂料力学性能见图1。
结果表明,当采用m(聚醚多元醇3050)/m(Tdiol-2000)为60/40,A组分游离基-NCO、填料、紫外线吸收剂、催化剂的质量分数分别为9%～10%、20%～30%、0.3%、0.2%～0.3%时,涂料的性能较好。
涂料A组分由聚醚多元醇3050与Tdiol-2000以0.4质量比混合,游离w(-NCO)为10%,混合时设定游离w(-NCO)为5.5%,紫外线吸收剂加入量以A、B混合时B质量的质量分数计。
产生这种结果的原因是,随着硬段含量的增加,大分子的刚性增大,分子间作用力增大,分子链的运动受阻[1],导致聚氨酯弹性体涂料的硬度、拉伸强度增大,而伸长率、永久变形减小。
但是由于焦油型聚氨酯弹性性体防水涂料。
图6　浸泡时间对涂料力学性能的影响Fig.6Theeffectofsoakingtimeonthemechanicalpropertiesofcoating　　由图6可知,随着浸泡时间的延长,涂料的拉伸强度、硬度逐渐减小,伸长率、扯断永久变形逐渐增大,但变化幅度不大。
图1　预聚物中游离w(-NCO)对力学性能的影响Fig.1Theeffectoffree-NCOcontentinprepolymeronthemechan星形卸灰阀icalpropertiesofcoating　　结果表明,采用纯环氧丙烷聚醚(Tdiol-2000)合成的聚氨酯弹性体试样的硬度变化较小,而拉伸强度、永久变形随着预聚物中w(-NCO)的增大,先增大后减小,伸长率随着预聚物中w(-NCO)增大,先减小后增大,在w(-NCO)为9%～10%时性能较好。
因此,针对以上而且易燃、易爆,使用不安全,其应用已受到了严问题,20世纪80年代后期国内出现了焦油型和格限制[1]。
A组分m(聚醚多元醇3050)/m(Tdiol___22000)为0.4,游离w(NCO)为10%,A、B混合时设定游离w(NCO)为4%,w(催化剂)为0.2%,填料用量以A、B总质量的质量分数计。
称取一定量的A、B组分,在室温下混合均匀,倒入模具中,在室温下停放一周后进行性能测试。
2.5.1　耐水性将试样置于室温下密闭水浴中浸泡,考察不同浸泡时间对涂料性能的影响,A组分由聚醚多元醇3050与Tdiol-2000以0.4质量比混合,游离w(-NCO)为10%,A、B混合时设定游离w(-NCO)5%,w(催化剂)0.2%。
2　结果与讨论2.1A组分中游离w(-NCO)对试样力学性能的影响制备聚氨酯涂料时,在保证力学性能的同时,工艺性能也十分重要,利用半预聚物法合成w(—NCO)较高的预聚物,可减小A、B组分之间的混合比例,使二者粘度接近,提高混合效果。
本文作者研制了一种施工安全可靠,溶剂型聚氨酯防水涂料,对建筑防水涂料的发展价格合理并且可以加入颜料进行调色的聚氨酯弹起到了一定的作用。
1　实验部分1.1　主要原料聚醚多元醇3050,Mn=3000,f=3,工业品,淄博东大化工集团公司;聚醚多元醇Tdiol-2000,Mn=2000,f=2,工业品,天津石化三厂;3,3′-二氯-4,4′-二氨基二苯基甲烷(MOCA),工业品,江苏农药集团;甲苯二异氰酸酯(TDI-80/20),工业品,Bayer公司;紫外线吸收剂(UV-327),工业品,天津天大化工公司;催化剂、防老剂、填料等均为市售工业品。
由表1可知,接地变压器w(催化剂)为0.2%～0.3%时,操作时间较为合适。
2.4　填料为了降低成本,涂料中加入一定量的填料,填料通常选用不溶于水的陶土、CaCO3等,试验中以CaCO3为主。
原因是聚氨酯弹性体中含有大量的极性基团,容易和水结合而吸水,随着浸泡时间的延长,吸水量增加,降低了涂料分子内部氢键的作用;同时还会使部分基团发生水解。
　　　　　　• (3)试片的制备。
2.2　A、B组分混合时设定游离w(-NCO)对涂料力学性能的影响在预聚物合成过程中,游离w(-NCO)的高低对弹性体的性能影响较大,随着设定游离w(-NCO)的提高,涂料的硬段含量增高,分子间作用力增大,硬度、拉伸强度增大。
涂料A组分由聚醚3050与Tdiol22000以0.4质量比混合,游离w(—NCO)为10%,A、B混合时设定游离w(—NCO)为4%,紫外线吸收剂加入量为A、B混合时总质量的0.3%。
图3　预聚物中m(聚醚多元醇3050)/m(Tdiol-2000)对涂料力学性能的影响Fig.3Theeffectofm(3050)/m(Tdiol-2000)intheprepolymeronthemechanicalpropertiesofcoating　　由图3可知聚氨酯弹性体涂料的拉伸强度、2000)的增大而逐渐增大,伸长率、永久变形逐渐硬度随半预聚物中m(聚醚多元醇3050/m(Tdiol-减小。
表1　催化剂加入量对操作时间的影响Table1Theeffectofcatalystamountonoperationtimew(催化剂)/%流平时间/h凝胶时间/h不粘时间/h0.179130.257100.33570.40.50.82　注:室温下,催化剂加入量以A、B混合时总质量的质量分数计3　结　论• (1)以聚醚多元醇3050和Tdiol-2000合成半预聚物时,A组分游离w(—NCO)在9%～10%、m(聚醚多元醇3050)/m(Tdiol-2000)为0.6、填料在20%～30%时,涂料的综合性能较好。
关键词:聚氨酯弹性体;双组分;防水涂料　　随着我国建筑业的迅速发展,建筑物的振动喂料器渗漏体防水涂料某些性能差,色调单一,不宜着色,有问题已成为衡量建筑质量好坏的一项关键性指臭味,已被国家建材部规定为淘汰产品,从2001标。
图7　紫外线吸收剂用量对涂料力学性能的影响Fig.7Theeffectoftheamountofultravioletabsorbentonthemechanicalpropertiesofcoating　　图8为在同样的光线照射下相同紫外线吸收剂用量条件下,不同照射时间对涂料的性能的影响。
• 2.3m(聚醚多元醇3050)/m(Tdiol-2000)对涂料性能的影响• 2.3.1A组分中m(聚醚多元醇3050)/m(Tdiol-2000)在预聚物合成过程中,为了改善预聚物的分子结构,调节交联密度,采用相对分子质量为3000的聚醚多元醇3050与2000的Tdiol-2000混合合成TDI预聚物,改变聚醚多元醇3050与Tdi-ol-2000的混合比例,预聚物游离w(—NCO)为10%,A、B组分混合时设定游离w(—NCO)为3%,配制时的异氰酸酯指数为1.1,得聚氨酯弹性体涂料力学性能见图3。
通过改变催化剂的加入量所得涂料的流平时间、凝胶时间、不粘时间如表1所示。
造成该结果的原因是聚醚多元醇3050和Tdiol22000分别为三官能度和两官能度的环氧丙烷聚醚,随着3050加入量的增大,涂料的交联密度不断增大,从而使硬度、拉伸强度增大、扯断永久变形、伸长率逐渐减小[2]。
将一定配比的聚醚多元醇、扩链剂、填料均匀混合并研磨,然后在100～120℃,-0.098MPa下脱水至无气泡,得B组分。
图8　不同照射时间对涂料力学性能的影响Fig.8Theeffectofdifferentirradiationtimeonthemechanicalpropertiesofcoating由图7可知,加入紫外线吸收剂后,随着加入量的提高,涂料的硬度变化不大,而拉伸强度有所提高,伸长率和扯断永久变形均有所下降,即随紫外线吸收剂的加入对涂料的耐老化性能有提高;而由图8可知在紫外线吸收剂加入量相同的情况下,随着照射时间的延长,涂料的性能均有下降,但和未加紫外线吸收剂的试样相比,下降较小。
产生这种结果的原因是:随着m(聚醚多元醇3050)/m(Tdiol-2000)的增大,三官能度的3050用量增加,交联密度增大,分子间作用煤气静态混合器力增大,导致了涂料拉伸强度与硬度增大,伸长率、扯断永久变形逐渐减小[2]。
1.2　无溶剂型聚氨酯防水涂料的制备工艺• (1)A组分的制备。
摘　要:采用半预聚物法合成了无溶剂、双组分聚氨酯防水涂料,对合成预聚物的原料种类、游离-NCO基含量、扩链剂组分中聚醚多元醇的配比、催化剂、填料等助剂的用量对涂料力学性能及工艺性能的影响作了研究。
其它常规物理性能测试均依国家标准进行。
• (3)w(催化剂)在0.2%～0.3%时,涂料的工艺性能较好。
图5w(CaCO3)对涂料力学性能的影响Fig.5TheeffectofCaCO3amountonthemechanicalpropertiesofcoating由图5可知,随着填料的增加,涂料的拉伸强度、伸长率逐渐减小,硬度、永久变形逐渐增大。
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在选择多元醇时以聚醚类多元醇为主,分别对涂料的耐水、耐日光等性能进行了研究。
耐水性:室温下将裁好的试样浸泡于密封的盛满水的容器中,浸泡一段时间后进行性能测试,测试方法同常规物理性能;耐日光老化性:将裁好的试样均匀排列在木板上,置于室外阳光下照射,试验时间6到8月份。
2.5　涂料老化性能聚氨酯防水涂料作为一种室内、外工程涂料,不仅要有良好的力学性能,而且还要有良好的耐水、耐热氧老化、耐紫外线等耐老化性能。
老化性能测试。
2.5.2　耐日光老化性聚氨酯防水涂料主要用于室内、外涂装,通常情况下要加入紫外线吸收剂来提高涂料抗紫外线的能力。
• 2.6　工艺性能• 2.6.1　催化剂加入对操作时间的影响试验主要采用有机锡类催化剂,催化剂的加入量不仅对涂料的力学性能有一定的影响,而且影响到涂料振动给料的工艺性能,加入量多,固化快,可操作时间短,不利于涂料的流平;加入量少,固化慢,操作时间长,虽有利于流平,但生产周期长,效率低。
图4B组分中m(聚醚多元醇3050)/m(Tdiol-2000)对涂料力学性能的影响Fig.4Theeffectofm(3050)/m(Tdiol-2000)incomponentBonthemechanicalpropertiesofcoating　　由图4可以看出,随着聚醚多元醇3050与Tdiol22000混合比例的增加,涂料的硬度、拉伸强度都有所增大,伸长率、扯断永久变形逐渐减小。
• (2)B组分的制备。
以聚醚Tdiol22000与TDI采用半预聚物法制备游离w(-NCO)为10%预聚物,A、B组分混合时设定游离w(NCO)由10%分别降为2%,3%,4%,5%,6%,配制时的异氰酸酯指数为1.1,测得聚氨酯涂料的力学性能见图2。
原因可能是:日光中紫外线的波长一般在290～400nm之间,无紫外线吸收剂时,长时间的紫外线照射会使聚氨酯分子断链,造成性能下降,加入紫外线吸收剂UV-327后,大部分紫外线能量被其吸收,转化成一种振动能,而不对聚氨酯的分子结构产生损害[3],但由于UV-327价格较高,加入量大时会使涂料造价增加,因此在保证性能的情况下,加入0.3%左右即可。
传统的沥青防水涂料及防水卷材,由于经历年7月起停止生产销售。
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