data-full-width-responsive="true"> 高铁用高强度聚氨酯防水涂料配方设计与制备工艺吴蓁1，郭青2，崔文晔1（1．上海应用技术学院，上海200235；2．上海市建筑科学研究院，上海200032）铁路线主要由路基、桥梁和隧道组成，由于高铁、客运专线的运行特点，桥梁占线路比例大幅增加，已超过50%。在桥梁混凝土桥面设置防水层，可以有效阻隔水渗入桥面板结构内，减缓混凝土的老化及桥面板内钢筋锈蚀，从而达到提高混凝土桥结构耐久性的目的。所以桥面防水是混凝土桥梁工程中的一个重要组成部分[1-2]。本课题是根据铁道部科技司于2007 年4 月5 日发布的科技基函[2005]101 号《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》修订稿的要求，而进行高速铁路专用高强度聚氨酯防水涂料的研制。同时提出高强度聚氨酯防水涂料配方设计的一些基本思路和依据，试图对行业研究人员的开发研究工作提供参考。1 试验11 主要原料聚醚220、聚醚3050、聚醚330N，工业级，上海高桥石化公司；甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯，工业级，进口；3，3-二氯-4，4-二氨基二苯基甲烷（MOCA）、邻苯二甲酸二丁酯、氯化石蜡、消泡剂，工业级，上海台安工程实业有限公司；辛酸亚锡，工业级，上海诺泰化工有限公司；滑石粉，工业级，上海双达化工有限公司。12 高强度聚氨酯防水涂料制备工艺聚氨酯预聚体组分的合成：在四口烧瓶中加入聚醚220、聚醚3050，减压至-009 MPa，加热到（1202）℃，真空脱水1h。然后降温至70 ℃左右，一次或分步加入二异氰酸酯，温度控制在（832）℃，反应2～3 h。反应完成后，降温并真空脱泡30 min，出料，即得聚氨酯预聚体，简称A 组分。固化剂组分的制备：在四口烧瓶中加入聚醚330N、3，3-二氯-4，4-二氨基二苯基甲烷、氯化石蜡、滑石粉，搅拌分散均匀，加热到（1202）℃，减压至-009 MPa，真空脱水1 h。然后降温，加入邻苯二甲酸二丁酯、辛酸亚锡、消泡剂，混合分散，待降至室温后出料，即得固化剂组分，简称B 组分。13 性能测试拉伸性能、固含量按GB/T 192502003《聚氨酯防水涂料》测试；动态力学性能采用DMA 2242C 动态力学热分析仪（德国NETZSCH 公司）测试。2 结果与讨论21 设计配方的基本思路与依据双组分聚氨酯涂料一般可采用m（A 组分）∶m（B 组分）为1∶1、1∶2、1∶3 等不同配比来进行2 个组分的混合。为使A 组分的NCO 与B 组分的OH、NH2 等反应基团基本等当量反应，以获取最大的交联程度，需按不同的配比要求计算并确定生产配方，这在实际操作中有所不便，而且实际生产配方往往是通过范围较大的配比试验来获取，费时费力。而高强度聚氨酯防水涂料对于A、B 组分的匹配要求更高，得到双组分配比的设计基准更加重要。为配方设计提供依据，提出一个概念单位基团当量，其定义为：各组分单位质量中参与反应的基团当量，单位：当量/g。单位基团当量设计计算公式：
其中：系数107 表示考虑到纯度及与水等副反应的额外消耗所需的二异氰酸酯追加用量系数。该概念是对原有的计算公式[3]进行改进并明确其意义：可以通过计算单位质量物料的反应基团含量，来获取不同组分反应基团的当量配比，并在此基础上进行配方试验，以此成为配方设计的基准和理论依据。22 单位基团当量的配比对拉伸性能的影响当A 组分与B 组分的单位基团当量为等当量时，理论上A、B 组分中的反应基团恰好完全反应，涂膜的拉伸性能应该达到最佳。然而聚氨酯A、B 组分的反应常会偏离理论设计。我们设计了1 组试验来研究A、B 组分的单位基团当量配比对于涂膜拉伸性能的影响，并探讨其规律。制备了单位基团当量分别为00015/g、00017/g 和00027/g 的A 组分及单位基团当量分别为00015/g 和00023/g 的B 组分，混合成膜后测试其拉伸性能，结果见表1。
试验结果表明，当A 组分的单位基团当量与B 组分等当量时所测得的拉伸强度和断裂伸长率要优于B 组分单位基团当量过量时。而当A 组分的单位基团当量相对于B 组分略微过量时拉伸性能更佳。为了验证这一结果，又设计了1 组A 组分聚氨酯预聚体与固化剂3，3-二氯-4，4-二氨基二苯基甲烷（MOCA）不同配比下的试验，配比见表2。涂膜拉伸性能见图1、图2。
由图1 和图2 可知，当MOCA 的NH2 与聚氨酯预聚体的NCO 接近等当量时，涂膜的拉伸强度和断裂伸长率明显高于MOCA 的NH2 当量过量时涂膜的性能。同时当聚氨酯的NCO 当量略微过量时，涂膜的拉伸强度和断裂伸长率都优于等当量时的性能。由此得出双组分聚氨酯防水涂料配方设计时，A 组分单位基团当量应略大于B 组分的单位基团当量。
