1　简述： 

　　聚氨酯是由多异氰酸酯和含有活泼氢的多羟基化合物通过聚合反应而制成，依据所用原材料采用不同的配方可制得许多合成材料。聚氨酯防水涂料多为双组份化学反应固化型，有的生产工艺在配制过程中利用煤焦油作为活性填料。但煤焦油是一种组份复杂的混合物，其主要组成是环状芳烃、杂环化合物等，煤焦油型聚氨酯防水涂料制造、施工时严重污染环境，目前，建设部门已发文限制、禁止使用。因而，开发与制备非焦油型聚氨酯防水涂料是防水领域中较受关注的研究课题之一。为此，对聚氨酯防水涂料作了一些改进研究，制得新型聚氨酯防水涂料。 


2　实验部分 

2.1　主要原材料 

聚醚二元醇、聚醚三元醇：工业级，上海高桥石化三厂； 

甲苯二异氰酸酯：化学纯，上海试剂一厂； 

环氧树脂：工业级，上海树脂厂； 

羟基树脂：工业级，上海华生化工厂； 

乙二醇：化学纯，上海鑫达化工厂； 

丙三醇：化学纯，宜兴第二化学试剂厂； 

辛酸亚锡：化学纯，上海化学试剂公司； 

甲苯：化学纯，张泾化工厂； 

煤焦油：工业级，上海杨树浦电厂； 

邻苯二甲酸二丁酯：化学纯，上海试剂一厂； 

钠基膨润土：工业级，临安化工厂催化剂分厂； 

碳酸钙：化学纯，上海通亚精细化工厂。 

2.2　合成试验 

2.2.1 配 方 

甲组份（质量份）： 

聚醚二元醇 300～450 

聚醚三元醇 80～150 

甲苯二异氰酸酯 100～150 

乙组份： 

填料 200～500 

活性填料 200～400 

交联剂 10～20 

催化剂 0.2～0.6 

稀释剂 25～50 

增塑剂 10～20 

2.2.2　甲组份制备 

先将聚醚多元醇进行脱水，再与甲苯二异氰酸酯等按设定的配比加入三口烧瓶中，开动搅拌，缓慢升温至65 ℃左右，反应时间约3 h，制得甲组份预聚体。 

2.2.3　乙组份制备 

将交联剂、催化剂、增塑剂、填料、稀释剂等按设定的配比置于混合器中，予以快速搅拌混合，制得乙组份。 

2.2.4　涂胶制备 


将甲、乙两组份按设定的比例加入混合器中，予以快速搅拌混合成胶。将此胶涂刷，经交联固化形成橡胶状的聚氨酯涂膜。 

2.3　性能测试 

(1)制取试样，在XL－250A型拉力试验机上测定试样的拉伸强度、断裂伸长率。 

(2)制取试样，在XY－1型橡胶硬度计上测定试样的邵氏硬度。 

3.1　聚醚多元醇对防水涂料性能的影响 

聚氨酯防水涂料的预聚体合成过程主要是甲苯二异氰酸酯与聚醚多元醇的反应，当异氰酸基与羟基的摩尔比在合适比值时，聚氨酯的性能在一定程度上取决于所选用聚醚多元醇的分子结构。依据试验，选用二官能度的聚醚多元醇所得聚氨酯材料弹性好、断裂伸长率高，但拉伸强度、硬度略低；选用三官能度的聚醚三元醇所得聚氨酯材料拉伸强度、硬度较高，而弹性、断裂伸长率较低，这是聚醚三元醇易与甲苯二异氰酸酯形成立体交联结构所致。试验结果表明，聚氨酯防水材料的预聚体中采用聚醚多元醇混合配比，即聚醚二元醇∶聚醚三元醇=4∶1时，其综合性能较好，拉伸强度为1.69～2.09 MPa，断裂伸长率可达440％～468％，邵氏硬度为48～54。 

3.2　交联剂、催化剂对防水涂料性能的影响 

用于聚氨酯防水涂料固化的交联剂是醇类或胺类等，其中，醇类化合物对提供聚氨酯防水涂料的弹性更为有效。现采用乙二醇与丙三醇作比较，试验表明，采用丙三醇交联固化比乙二醇赋予聚氨酯防水涂料的综合性能要好，即拉伸强度有所提高，而断裂伸长率略有降低。就丙三醇的用量来看，随其用量增多至一定值时，拉伸强度渐增，而断裂伸长率渐减，这也许是丙三醇有3个羟基官能团，随用量增加更趋于立体交联固化的缘故。 

使用的催化剂为有机锡类或胺类化合物，两者相比较，前者更适合用于聚氨酯防水涂料的生产，而胺类催化剂对异氰酸酯与水的反应起泡具有催化效果。试验表明，有机锡类化合物中，辛酸亚锡较二月桂酸二丁基锡更有利于提高涂膜性能。在同一交联剂的条件下，催化剂辛酸亚锡的加入量有一合适值，可使反应进行得较完全，聚氨酯防水涂料的主要力学性能也较好。 

3.3　填料对防水涂料性能的影响 

选用填料能降低防水涂料的成本，同时也能改善某些性能。为此，选用了碳酸钙、膨润土等多种填料，尤其是膨润土的适量加入，可减轻乙组份的沉淀分层现象，延长贮存时间。因膨润土是层状含水的铝硅酸盐物质，具有膨胀性、胶粘性、分散性等特性，在乙组份中加入一定量的膨润土，还可促进甲、乙两组份混合反应，使分子链形成的结构更趋完善。 


3.4　预聚体反应温度、反应时间的选定 

预聚体反应是放热反应，反应温度升高，反应速度加快，所需反应时间就短。若温度过高，会导致部分交联，影响产品质量；若温度过低，则反应不完全。依据试验，预聚体反应温度宜控制在65 ℃左右，反应时间约为3 h。 

3.5　水分的影响 

聚醚多元醇须先进行脱水，以防止在体系中带入水分。否则水易与甲苯二异氰酸酯反应生成脲的衍生物，而生成的脲衍生物再与甲苯二异氰酸酯反应，形成具有支化、交联结构的缩二脲，这样将导致多消耗甲苯二异氰酸酯，而且增大体系粘度，甚至引起凝胶。 

3.6　新型聚氨酯防水涂料的研究 

从环境保护角度出发，应开发与制备非焦油型聚氨酯防水涂料。注意到在聚氨酯防水涂料实际生产中，能与甲苯二异氰酸酯反应的大多数还是采用含羟基化合物，为此试用环氧树脂、羟基树脂等作改进研究。须知，环氧树脂含有仲羟基和环氧基，羟基树脂含有羟基，由于含有较多活泼氢，其作用与煤焦油类似，于是，可以少量的环氧树脂或羟基树脂来替代煤焦油，使反应有更大程度的交联，立体网状结构比重增加，宏观上体现为涂膜刚性增加，拉伸强度略增，断裂伸长率下降。试验表明，以一定量液态的羟基树脂与甲苯二异氰酸酯等反应所制得的新型聚氨酯防水涂料，技术性能达到规定的标准。其中，拉伸强度为2.13 MPa、断裂伸长率为367％、邵氏硬度为53。再者，由于羟基树脂颜色较浅，新型聚氨酯防水涂料可着色制得彩色防水涂料。 

4　结　论 

(1)对双组份化学反应固化型聚氨酯防水涂料的预聚体的聚醚多元醇配比、交联剂、催化剂、填料、反应温度与反应时间、水分等作了研究，确定了聚氨酯防水涂料的配方与工艺。 

(2)加入羟基树脂替代煤焦油，可制得无焦油型聚氨。