1.5 固化机理
快干型固化剂，简称快固剂、固化剂，是通过物理和化学的方法对普通固化剂的固化活性加以改进，封闭、钝化活性基团，使用时再通过湿气、光、热、加压等外界条件将固化剂的活性基团释放出来的一种功能性固化剂。该快固剂，是我公司自主研发的一种针对低温环境聚氨酯专用固化剂，主要解决低温干燥慢、基层粘结差等问题，牌号YH-88。
图1—2 分别为传统单组分湿气固化机理与快干单组分固化机理。如图2 所示，快干单组分聚氨酯防水涂料的固化机理与湿气固化有所不同，体系中的快干型固化剂优先与水气发生水解反应，生成活泼氢化合物（N—H），因这种化合物活性比H2O 高得多，能首先与—NCO 反应，避免了—NCO 与H2O 反应产生CO2（即图1 中的发泡反应），且N—H 与—NCO 反应速度较快，适用于低温环境，解决冬季聚氨酯防水涂料干燥慢而延误工期等问题，且涂膜密实、粘结较好，不会有鼓泡现象。


2 结果与讨论
2.1 异氰酸酯指数对防水涂料性能的影响
在单组分聚氨酯防水涂料的配方中，只存在异氰酸根（—NCO）与活泼氢（—H）的反应形成PU 防水膜，其他组分均不参与化学反应，故—NCO 和—H 是影响防水涂料性能的主要因素。异氰酸酯指数（R）是指异氰酸根的摩尔量与活泼氢的摩尔量之比，它象征合成聚氨酯配方中—NCO 的过量程度。当R<1 时，活泼氢（如聚醚多元醇） 过量，即—NCO 被封端后，端基含有的—OH 或游离聚醚多元醇未参与反应，制备的PU 防水涂膜表面发黏，严重时难以形成大分子聚合物而导致无法成膜固化；R=1 为理想状态，两者恰好完全反应，均无剩余，但因—NCO 活泼，起先会有一系列副反应，消耗掉了一部分的—NCO 致使—H 微过量；因此实际应用时异氰酸酯指数R>1，但是R 值太大会导致防水涂料性能降低。故研究R 值是制备高性能聚氨酯防水涂料的关键，图3 和表2 为异氰酸酯指数对防水涂料性能的影响示意。


由图3 可知，PU 防水涂料成膜后的拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度和粘结强度随着异氰酸酯指数的提高，呈现出先增加后减小的趋势，而硬度逐渐增大，吸水率逐渐减小，主要原因是适当的R 值可以提高PU 防水涂料的综合性能。当R 值适当（R=1.4）时，可增加交联密度、提高硬段含量，使涂料分子链刚性增加，同时使高分子聚合物中提供强度的硬段与提供韧性的软段微相分离，故拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度和粘结强度均增加；R 过大时，交联密度过大，会导致应力集中，引发PU 膜发脆、有裂纹，特别是低温条件下裂纹更严重，过度交联也会使分子链的活动能力降低，导致PU 防水涂料的强度和延伸率降低、硬度增加、膜发硬、基层渗透性变差，粘结强度随之降低；R 值过低时，PU 成膜后表面发黏，硬度偏低、吸水率偏高，终PU 涂膜起不到防水效果。
为了较为直观地观察PU 防水涂料与基层混凝土的粘结效果，进行了R=1.4 和1.6 时的粘结试验，见图4。R=1.4 时，与基层粘结较好，需用较大的力才能勉强撕开，且碎膜也表现出较大的延伸性能；R=1.6时，膜与基层粘结较差，很容易就撕开。

根据以上综合性能分析，以100 份多元醇为基准，其他组分不变，当R 为1.4 时，制备的低温快干单组分聚氨酯防水涂料的性能佳，拉伸强度为2.89MPa、断裂伸长率为1 120%、撕裂强度为17.9 N/mm、粘结强度为2.9 MPa、硬度为64、吸水率为2.0%，且涂膜表面光亮不发黏、不透水，低温弯折无裂纹。