data-full-width-responsive="true"> 聚氨酯防水涂料的特点与防水性能研究于海涛1，宁梓淯2（1．大庆油田工程有限公司；2．哈尔滨医科大学大庆校区，黑龙江 大庆 163000）聚氨酯防水材料是最常见的防水材料之一。据统计，聚氨酯高分子防水材料目前占我国防水材料总用量的30%以上，尤以聚氨酯防水涂料为主。1 聚氨酯的发展与应用1937 年德国化学家 Otto Bayer 发现了异氰酸酯与活泼氢化合物的反应，由此形成了聚氨酯化学基础。在40 年代德国人制备出聚氨酯粘合剂，50年代德国人亚当合成了聚氨酯混炼胶（MPUR）和聚氨酯浇注胶（CPUR）。聚氨酯的发展经历了60多年。到了60 年代，美国从原料生产到聚氨酯及其制品的开发与加工逐渐形成了一个完整的工业体系，并在世界聚氨酯工业中取得了领先地位。日本聚氨酯工业主要是通过技术引进和与外国公司合资开发发展起来的，20 世纪60 年代初开始生产聚氨酯，并逐渐形成了自己的特色。我国聚氨酯的研究开发是解放后起步的。从80 年代初开始，随着国外原材料和生产技术的进口，大大加快了我国聚氨酯的发展。聚氨酯防水涂料是60 年代在欧美、日本等国发展起来一种新型高分子防水涂料。
它的出现是为了解决了刚性防水和传统的柔性防水存在的诸多问题。聚氨酯防水涂料是聚氨酯涂料应用的一个方面，它是一种新型高档防水、防腐材料。这类材料无毒、施工方便，主要用于建筑物，特别是高层建筑物的防水、防渗及化工厂地面和管道的防腐，甚至可用来制做人造草坪及弹性地面；也可在潮湿的水泥基面施工、与水泥结合牢固，形成无接缝的涂层，其市场发展前景看好。聚氨酯涂料是一种高级耐用的合成树脂涂料，涂层具有优异的粘接性、耐磨性、柔韧性、回弹性、耐化学腐蚀性、耐溶剂性、光泽性等，从而集装饰性与保护性于一体。应用领域主要包括以下几个方面：飞机、船舶、车辆涂装；木材、塑料、橡胶、皮革的表面涂装；建筑物涂装；防腐涂装，等等。聚氨酯防水涂料在建筑物防水领域的应用有屋顶、外墙、地下室等防水；浴室、蛊洗室、厨房等室内防水；贮水池、游泳池、屋顶花园、屋顶养鱼池等防水；地铁、地下建筑、地下管道等防水防腐；混凝土构件缩缝、密封及其它防水；气密性仓库、道路、桥梁等其它防水。2 聚氨酯防水涂料的特点聚氨酯化学结构的特征是其大分子主链中含有重复的氨基甲酸酯链段。分子主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段和玻璃化温度高于室温的刚性链段嵌段而成的。低聚物多元醇构成软链段，二异氰酸酯和小分子扩链剂构成硬链段。在聚氨酯弹性体分子结构中，软链段占的比例比较大，约50%-90%，硬链段约占10%-50%。由于硬链段的极性强，相互间引力大，硬链段和软链段在热力学上具有自发分离的倾向，即不相容性。所以硬链段容易聚集一起，形成许多微区(dmonai)，分布于软段相中。这种现象叫微相分离。这一点在分析聚氨酯弹性体物性与结构的关系是必须考虑的，在生产实践中应予以重视。正是因为聚氨酯涂膜具有以上所说的微相分离结构，并且含有许多不饱和双键，这从结构上就决定了聚氨酯防水涂料具有许多中优异性能，归纳起来主要有以下几个特点：（1）涂膜耐磨与粘附力强。聚氨酯涂膜具有优良的物理机械性能，涂膜坚硬、柔韧、光亮，尤其是耐磨性，粘附力特别好，因此广泛的用于地板漆、甲板漆以及金属、水浇、橡胶、塑料等。（2）涂膜防腐性能优良，能耐油、耐酸、碱，盐等化学药品和工业废气。（3）施工温度范围广，涂料能在室温固化，也能加热固化。甚至在0℃也能正常固化。因此，施工适应季节长，特别有利于大型物件的施工。（4）调整涂料配方，可获得所要求的涂料性能，可以从坚硬的调节到柔韧的，而一般的涂料不具备高弹性。（5）能与多种树脂混用。聚氨酯树脂能与聚酯、聚醚、环氧、醇酸、有机硅丙稀酸酯纤维素以及沥青、干性油等混用，因而可以根据不同的要求配制成许多新的涂料品种。（6）装饰与保护性能好。涂料中有些品种保护性能好而装饰性能差：有些品种刚好相反。聚氨酯防水涂料不仅具有优越的保护性能而且具有美观的装饰性。（7）耐温性好。涂料可制成-40℃低温的品种。涂膜的耐高、低温性可根据需要进行调节。（8）防水性能好，能满足各种房屋地面防水工程的需要，并且施工简便易于修补。聚氨酯防水涂料具有以上这些独特的性能，所以，在各方面都得到了广泛的应用，产量日增，新品种相继出现，是极有发展前途的品种。3 聚氨酯防水涂料的耐水性能水对聚氨酯防水涂料起着两种作用。第一是增塑作用：水分子渗入到聚氨酯大分子网中，与其中的极性基团形成氢键，降低了相邻分子间的作用力从而使力学性能下降。这一过程是可逆的，水被排出后，仍能够恢复PU 的力学性能。第二是水解降解：水分子与聚氨酯大分子中的酯基发生化学反应，使分子断链而降解，导致力学性能显著且永久性地降低，这一过程是不可逆的。下面就讨论一些影响聚氨酯防水涂料耐水性的因素。31 软段种类对涂料耐水性的影响聚氨酯的软段主要有聚醚型和聚酯型两种。聚醚型和聚酯型在耐水性上存在着显著的差异。一般地讲，聚酯型PU 吸水少，聚醚型吸水多。在室温下软段分子量=2000 的PU 浸水1 周后，聚酯型的吸水量在12%以下，而聚醚型的在12%以上。这种差异是由软段结构不同所致。但是另外一方面加果分别把聚酯型和聚醚型常温下于水种浸泡3 周后，再测其拉伸强度和断裂伸长率的保持率，则聚酯型远不如聚醚型。综合考虑，聚醚型PU 的耐水性要远胜于聚酯型。因此即便聚酯型力学性能要优于聚醚型，我们在研制石油树脂聚氨酯防水涂料的时候，依然选择聚醚作为聚氨酯的软段。32 软段相对分子量对涂料耐水性的影响软段分子量对PU 水解性能有一定影响。其它原料的用量一定时，改变聚醚多元醇的相对分子量制得一系列试样，常温下于水中浸泡3 周后，测定其拉伸强度、断裂伸长率的保持率，结果表明，随着软段也就是聚醚多元醇相对分子量的增大，涂料的耐水性能得到提高。这主要是因为随着聚醚分子量的增大，酯基浓度相对降低，疏水性碳链浓度增加。33 扩链剂对涂料耐水性的影响PU 常用的扩链剂是二胺和多元醇，它们分别与二异氰酸酯生成氨基甲酸酯脉硬段和氨基甲酸酯硬段。两种硬段组成的PU 的耐水性能各异。其它原料的用量一定时，改变扩链剂的种类制得一系列试样，常温下于水中浸泡3 周后，测定其拉伸强度、断裂伸长率的保持率，结果表明以乙二醇作为扩链剂制得的涂料耐水性较优。这是因为氨基甲酸酯耐水性能优于氨基甲酸酯脉，这可能是由于氨基甲酸酯脉比氨基甲酸酯极性大的缘故。34 异氰酸酯基含量对涂料耐水性的影响其它原料的用量一定时，改变异氰酸酯基含量制得一系列试样，常温下于水中浸泡3 周后测定其拉伸强度、断裂伸长率的保持率。可见，随着异氰酸酯基含量的增加，涂料的耐水性得到提高。原因可能是：增加硬段浓度提高了硬段相的有序性，同时降低了酯基的浓度。
