无溶剂环保型聚氨酯防水涂料的研制

无溶剂环保型聚氨酯防水涂料的研制
沈春林,褚建军
(苏州非金属矿工业设计研究院防水材料设计研究所,江苏苏州215004)
摘要:本文介绍了以石油沥青等为液体填料,不掺有毒、有刺激性气味的有机溶剂而生产非焦油聚氨酯防水涂料。

对原材料的选用、生产配方、生产工艺、技术指标等作了介绍。

关键词:聚氨酯防水涂料;非焦油;无溶剂
中图分类号:TU57文献标识码:B文章编号:1004-1672(2003)06-0040-02
Investi gationonEnvironmentall ySoundPol yurethaneWater proofCoatin gwithoutSolvent/SHENChun2linetal/ SuzhouZhongcaiDesi gn&ResearchInstituteofNon2MetallicMineralsIndustr yCo.,Itd.
Abstract:Non2tar polyurethanewater proofcoatin gwasmanufacturedwithbitumenusedasli quidfillerbutwithoutor ganic solventwithtoxicand pungentodor.Selectionofrawmaterials,productformulation,manufacturin gtechnolo gyand technicalindexeswere presented.
Ke ywords:polyurethanewater proofcoatin g,　non2tar,　solventfree
1　概述
焦油聚氨酯防水涂料长期以来在聚氨酯防水涂料占据主导地位。

然而煤焦油组成复杂,无固定的羟值,产品性能难以稳定,质量指标偏低,另外煤焦油中含有大量的蒽、荼、酚等易挥发物质,严重污染环境和危害人体健康。

因而近年来焦油型聚氨酯防水涂料已被各级政府主管部门发文禁止使用。

为此我们着手研制无溶剂环保型聚氨酯防水涂料新产品,并获得成功。

该产品的固含量高,摒弃了煤焦油成分,不掺任何溶剂,产品质量达到JC/T500-92 (96)标准要求。

无溶剂型聚氨酯防水涂料为双组分反应型防水涂料,其中A组分为由甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚醚树酯反应生成的高分子聚合物预聚体。

其端基含有一定量的异氰酸根(—NCO);B组分是含有硫化交联剂等原料所组成固化剂的混合物。

2　主要原材料选用
2.1　聚醚的选用
无溶剂型聚氨酯防水涂料的A组分和焦油型产品基本一样,聚醚多元醇选用相对分子质量为1000～8000的双官能团聚醚与三官能团聚醚。

聚醚均为国产原料。

为提高涂膜的机械强度和增强涂膜的耐老化性能,增加了一种带有羟基结构的聚醚A。

控制聚醚的品种及其不同聚醚之间的配合比例,可使其抗拉强度、断裂延伸率、低温柔性等性能指标处于最佳状态。

2.2　异氰酸酯的选用
制备聚氨酯防水涂料常用的有TDI、MDI、PAPI。

经试验,我们选用TDI,其异构比为80/20。

预聚体中的—NCO质量分数影响着涂膜性能。

当—NCO质量分数低于一定控制值时,涂膜的断裂延伸率较大,而强度偏低;当—NCO质量分数高于一定控制值时,涂膜的强度逐步增加,而断裂延伸率则逐步下降,涂膜逐渐失去韧性,而转向脆性。

这是由于—NCO质量分数影响着分子之间的交联程度和长链大分子的活动能力的缘故。

因此,在预聚体生产中需及时检测—NCO含量。

以便适时调整预聚体中—NCO含量。

2.3　液体填料的选用
制备无溶剂型聚氨酯防水涂料时,选用液体填料就显得尤其重要。

它是B组分的基本载体,须与固化剂有着良好的相容性,在120℃温度下放置4小时没有质量损失,且重复成膜之间有着良好的粘结力。

我们对液体石油树脂、固体石油树脂、聚醚多元醇、蓖麻油、、常用的增塑剂(例邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、烷基磺酸苯酯)、氯化石蜡等进行了筛选,液体石油树脂因在生产及涂膜带有刺激性异味而不被采用,另有抽出油(芳烃软化剂)因成膜后油状物从其表面渗出,不可单独使用外,其它均可满足要求。

在实际选用时,可选用其中的几种
相混合,作为B组分的液体填料。

2.4　固化剂的选用
研制聚氨酯防水涂料时使用的固化剂采用通常使用的MOCA。

该产品在常温时是淡黄色固体,在100℃左右温度下溶于液体填料。

试验表明,交链剂(MOCA)掺量由小到大时,其涂膜的抗拉强度、断裂延伸率均为逐步提高,但到达一定峰值后,涂膜性能不升反降。

这是由于大分子交联度先增后降的缘故。

因此在生产中须控制其加入量。

2.5　填料的选用
降低原材料成本,改善涂膜性能是我们向B组分中加入粉状填料的目的。

常用的填料有轻质碳酸钙、硅灰石粉、滑石粉、高岭土等,若制作彩色聚氨酯防水涂料,可向B组分中加入合适的颜料,如氧化铁红、铬黄、铬绿等。

由于粉状填料的密度大于液体填料的密度,如果采用单一的、密度大的填料,经过一段时间的贮存,B组分会发生分层现象,上层是几乎没有粉状填料的油性液体,下层则几乎全是粉状填料。

对此,我们经试验,采用了多种轻质的、目数较大的、易分散的无机填料,并根据气温选用适当粘度的液体填料,适时调整B组分粘度。

这样使B组分粘度适中,均相性好,在一定程度上减缓了分层现象。

当A、B组分相混时搅拌方便,粘度下降,便于施工。

2.6　催化剂的选用
聚氨酯的催化剂中,有机叔胺类化合物和有机金属化合物是常用有效的催化剂。

由于在制备无溶剂聚氨酯防水涂料时使用了液体填料,在成膜过程中会放出较多的二氧化碳,使涂膜增厚发泡,降低了涂膜的延伸率和强度,削弱了防水能力。

对此,根据国外资料介绍,我们选用了苏州新区永耀科工贸化工有限公司开发生产的A201有机化合物类催化剂,替代胺类和有机金属类复合催化剂。

A201催化剂能够加速异氰酸酯和氨基、羟基的反应,降低异氰酸的自聚反应和交联反应,有利于形成结构规则、整体密实的聚合物,增强涂膜的物理性能。

通过调整催化剂的加入量,
可调节产品的固化速度,以获得理想的涂膜物理性能。

3　生产配方、工艺及产品技术性能
3.1　无溶剂环保型聚氨酯防水涂料的生产配方
A组分
　聚醚多元醇(二官能团、三官能团)100份
　TDI(甲苯二异氰酸酯)20～24份
　稳定剂1份B组分
　液体填料100份
　辅助液体填料30份
　颜填料60～80份
　触变剂6份
　MOCA(扩链剂)8～12份
　催化剂A2100.6～0.8份
　防老剂0.3～0.5份
　其它10份3.2　无溶剂环保型聚氨酯防水涂料的生产工艺
A组分的生产工艺:
B组分的生产工艺:
3.3　产品技术性能
A、B两组分以1∶2的比例经机械搅拌5分种以上,分次制得厚度为2mm±0.1mm的涂膜,按国家建材行业标准JC/T500-92(96)进行测试,得到检验结果如下:
抗拉强度≥2.50MPa;断裂延伸率≥457%;固含量≥99.5%;低温柔性:-35℃合格;耐高温性: 100℃合格;不透水性:0.3MPa×30min不透水。

4施工方法
无溶剂型聚氨酯防水涂料的施工方法与851焦油型聚氨酯防水涂料基本相同。

5　结论
(1)无溶剂型聚氨酯防水涂料产品中不掺煤焦油,不含溶剂,无刺激性气味、无毒性。

(2)无溶剂型聚氨酯防水涂料产品性能指标达到JC/T500-92(96)的技术要求,且生产成本基本与851焦油型聚氨酯防水涂料相同,完全可替代焦油型聚氨酯防水涂料。

(3)无溶剂型聚氨酯防水涂料生产工艺合理,易操作,生产设备与生产焦油型聚氨酯防水涂料相同。

收稿日期:2003-07-14
作者简介:沈春林,高级工程师;单位地址:(215004)苏州市三香路179号;联系电话:(0512)68657232.。