潜固化型单组分聚氨酯防水涂料的制备
李海章，牛泽斌，周传强，牛博松，胡永飞
（河北朴智伟业防水材料有限公司，河北石家庄050021）
聚氨酯防水涂料是20 世纪60 年代在欧美、日本等国率先发展起来的一种新型高分子防水涂料，具有整体防水效果优异、防水层轻、强度高、弹性好、粘结力强、耐高低温、耐腐蚀、易于修补等优点，可用于建筑屋面、外墙、地下室、厨卫间、贮水池、游泳池、屋顶花园、地铁、混凝土构件伸缩缝、道路、桥梁等工程的防水。其中，单组分聚氨酯防水涂料在使用时无需现场调配，施工简便，且涂膜性能优良[1]，颇受防水界的青睐。单组分聚氨酯防水涂料按固化成膜机理可分为湿固化型、潜固化型和水固化型三种，本文主要介绍潜固化型单组分聚氨酯防水涂料的制备方法。
1 固化机理
潜固化剂与水反应的速度远远大于—NCO 与水反应的速度，因此，当潜固化型单组分聚氨酯防水涂料遇到空气中的湿气时，潜固化剂先与水发生水解反应，生成含有氨基及羟基的活泼氢化合物，这种氢化合物的活性比水高很多，因而—NCO 只能与羟基及氨基反应，生成氨基甲酸酯及脲基，无气体产生，所以涂膜比较密实，不会出现鼓泡现象[2-3]。
1）亚胺类潜固化剂反应机理见图1。
2）恶唑烷类潜固化剂反应机理见图2。
由于采用亚胺类潜固化剂制得的聚氨酯防水涂料在施工时会散发出刺鼻的气味，本文选用了自制的恶唑烷类潜固化剂（PZ-005）。
2 制备工艺
将聚醚多元醇（工业级，蓝星东大）、增塑剂、颜料、填料投入反应釜中，在110~120 ℃、0.085~0.095MPa 真空度下脱水2 h，然后降温至70 ℃。加入TDI、MDI（工业级，德国巴斯夫公司），升温至80~85 ℃反应2.5 h，再加入有机锡类催化剂反应0.5 h，加入自制潜固化剂（PZ-005）及其他助剂，搅拌完成反应，冷却至50 ℃以下，出料装桶。
3 性能测试
将静置后的样品搅匀（不得加入稀释剂），在不混入气泡的情况下倒入模框中，模框不得翘曲且表面平滑（为便于脱模，涂覆前可用脱模剂处理）。涂膜多涂3 次，每次间隔不超过24 h，后一次将表面刮平，保证终涂膜厚度为（1.5±0.2）mm，在标准试验条件（温度：21~25 ℃，相对湿度：45%~75%）下养护96 h 后，脱膜。将涂膜翻过来继续在标准试验条件下养护72 h，按照标准GB/T 19250—2003《聚氨酯防水涂料》要求进行涂膜性能检测[4]。
4 结果与讨论
4.1 多元醇的影响
制备聚氨酯的主要原料是等于或大于二官能度的异氰酸酯和等于或大于二官能度的活泼氢化合物（多为含有两个以上端羟基的聚醚多元醇[5）] 。本文采用不同二官能度聚醚多元醇及其混合物、二官能度与三官能度聚醚多元醇混合物分别制得聚氨酯防水涂料，并在其他条件不变的情况下，通过改变不同多元醇配比研究了多元醇种类对涂料性能的影响，详细结果列于表1。
表1 聚醚多元醇种类对聚氨酯防水涂料性能的影响
如表1 所示，DL-2000、DL-4000 为二官能度聚醚多元醇，MN-3050、EP-330N 为三官能度聚醚多元醇，分子量大小：MN-3050＜DL-2000＜EP-330N＜DL-4000。分析表1 中的数据可以发现，与聚醚三元醇相比，由聚醚二元醇制得的聚氨酯防水涂料具有相对较低的拉伸强度和相对较高的断裂伸长率。这是因为双官能度化合物较多时，线性结构比例增加，成膜物的交联密度减小（趋向于橡胶型结构），因而柔性更好，表现为较高的断裂伸长率。DL-2000 与DL-4000 相比，分子量越大，一方面树脂量一定时体系黏稠度增加，物料浪费增加；另一方面体系需要的TDI 量降低，终防水涂料的强度也随之降低。与EP-330N 相比，MN-3050 分子量较小，黏度低，反应活性低，终制得的聚氨酯防水涂料性能也较差。实际生产时，如果体系黏度太大，加入粉料后就容易出现脱水不净的情况，导致产品不合格，推荐聚氨酯防水涂料配方中聚醚多元醇选用DL-2000 与DL-4000 的混合物，配比控制在（2~3）∶1。
