0 前言
聚氨酯防水涂料以其优异的拉伸性能和低温性能目前被广泛应用于铁路建设、市政工程、民用建筑等领域。但在实际的应用过程中，有不少用户反映单组分聚氨酯防水涂料在1 a贮存期内时有出现沉淀、结皮、不固化等现象，严重影响施工及工程质量，同时也造成成本上的很大浪费。
造成单组分聚氨酯防水涂料贮存期内不稳定的主要原因有：涂料体系中的粉体含量过高，由于受重力作用，粉体颗粒缓慢沉降，导致包装桶底部形成致密的粉体沉淀，难以搅拌分散；聚氨酯涂料配方体系n(—NCO)/n(—OH)值设计不合理，导致贮存时受外界潮气的影响而出现表面结皮、固化等现象；聚氨酯涂料在存放过程中贮存条件不合适，导致结皮等。本文通过实验分析上述影响因数，优化聚氨酯涂料配方体系，使得聚氨酯涂料在贮存过程中大幅减缓沉淀、结皮、固化等现象，提高聚氨酯防水涂料的贮存稳定性。
1 实验部分
1.1 原材料
聚醚多元醇(DL-2000D、EP-330NG)：工业级，山东蓝星东大化工有限责公司；二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)：工业级，拜耳材料科技(中国)有限公司；氯化石蜡(52#)：工业级，南京荣基化工有限公司；煅烧滑石粉(1 250目)：工业品，阳山县华兴精细微粉厂；二月桂酸二丁基锡：工业级，上海雨田化工有限公司；环保型溶剂(DBE)：工业级，江苏华伦化工有限公司；气相白炭黑(N20)：工业级，德国瓦克；聚酰胺蜡(LV)，工业级，阿科玛；有机膨润土，工业级，浙江华特新材料股份有限公司。
1.2 基本配方
单组分聚氨酯防水涂料基本配方见表1。
1.3 制备工艺
将氯化石蜡、聚醚DL-2000D、EP-330NG、滑石粉按配方量加入反应瓶中，升温至100～110 ℃，保持压力-0.08～-0.1 MPa脱水2 h，降温至80 ℃加入二苯基甲烷二异氰酸酯反应3 h，完成后降温至60 ℃，加入二月桂酸二丁基锡、环保溶剂搅拌均匀出料，制得单组分聚氨酯防水涂料。
1.4 主要仪器
台式离心机：TD5A型，离心机旋转半径12 cm，转速0～5 000 r/min，常州市金坛高科仪器厂；电热鼓风干燥箱：DHG-9070，上海浦东荣丰科学仪器有限公司；养护箱：型号JBY-30B型，沧州科达路桥实验仪器厂。
1.5 稳定性测试
1.5.1 沉淀稳定性测试
贮存稳定性常采用放置观察的方法，所需时间很长，采用离心沉降法可缩短测试时间，分散相在离心沉降时(如5 000 r/min)仍符合斯托克斯公式，可推导出如式(1)贮存时间公式：
式中：n——离心机转速，r/min；
r——离心机旋转半径，m；
θ——颗粒沉降时间，月；
t——分散时间，min。
1.5.2 结皮、固化测试
用包装罐把做好的样品密封好，置于电热鼓风干燥箱中，设置温度50 ℃，贮存时间为6个月，到期后打开密封盖，观察涂料表面是否结皮，去掉表面结皮，并测试包装罐底部涂料的固化时间。
2 结果与讨论
2.1 不同类型防沉剂对贮存稳定性的影响
分别采用流变助剂气相白炭黑(N20)、聚酰胺蜡(LV)、有机膨润土对1.2基本配方体系进行防沉处理，根据1.5.1测试方法进行测试，结果见表2。
经离心分散后效果如图1。
由表2和图1实验结果可知，1组实验空白样不添加任何防沉剂，沉淀严重，贮存时间长不能超过6个月；添加有机膨润土的试样情况稍好，但也不能超过6个月；添加气相白炭黑和聚酰胺蜡的试样状态均一，无沉淀，贮存期均能达到6个月。2组实验中气相白炭黑实验出现较少沉淀，贮存期在6～12个月；酰胺蜡试样状态均一、无沉淀，贮存期能达到12个月。综上所述，在该配方体系中，添加3%的聚酰胺蜡作防沉处理，效果明显，在质保期12个月内不会产生沉淀及分层。
主要由于聚酰胺蜡中含有丰富的羟基和酰胺基，能与聚氨酯体系形成强烈的氢键化学力，形成网络状结构，从而提高体系黏度来达到防沉和防流挂。每个聚酰胺蜡都相互缠绕形成针状的网络结构，当有外来应力施加时，网络结构就破碎变成单个的针状独立结构，当外来应力或剪切力消失时，他们又重新形成一个缠绕的网络结构。
2.2 R值对聚氨酯涂料贮存时间的影响
R值即配方中异氰酸酯所含—NCO基团与聚醚所含—OH基团的比值，主要用来衡量体系中—NCO比例的大小，对配方的稳定性起关键作用。
设计不同R值配方实验，通过热贮存加速—NCO的活性，测试涂料的贮存稳定性，结果见表3。
由表3数据可知：R值小于2.0时，体系及其不稳定，固化严重；当R值在2.0～2.2，在热贮存条件下，涂料表面有轻微结皮，热贮存为6个月，实际贮存时间在6个月左右；当R值为2.2～2.4，涂料热贮存稳定性良好，表干、实干时间适中，均能达到国标要求；R值大于2.4时，虽贮存稳定性良好，但固化后膜表面气泡严重，这是由于过量的—NCO与潮气反应释放CO2过快，不能从涂膜中完全释放导致，所以综合分析R值控制在2.2～2.4时比较合理，贮存稳定性也较好。
2.3 存放条件对聚氨酯涂料稳定性的影响
2.3 存放条件对聚氨酯涂料稳定性的影响
在养护箱中分别设置不同的存放环境，主要控制存放环境中的温度、湿度来测试聚氨酯涂料的贮存稳定性，实验结果见表4。
从表4中1、2、3组实验可以看出，存放温度越高，结皮越严重；从4、5、6组实验可知湿度越大，结皮越严重。这是由于单组分聚氨酯防水涂料是通过体系中微过量的—NCO与空气中的水分反应固化，环境温度、湿度越高，固化越快。所以，从测试数据反映，单组分聚氨酯防水涂料适宜的贮存条件是控制环境温度在(25±2) ℃、湿度控制在50%～60%。
3 结语
综上所述，影响单组分聚氨酯防水涂料贮存稳定性的主要原因是配方设计、贮存条件。在单组分聚氨酯防水涂料配方中添加3%的聚酰胺蜡作防沉处理、R值控制在2.2～2.4的配方产品贮存稳定性良好，而且贮存时应控制环境的温度在(25±2) ℃、湿度控制在50%～60%。
