营造法式丨防沉型高强聚氨酯防水涂料的制备及性能研究

时间：2016-04-11

　　聚氨酯（PU）防水涂料是一种反应固化型高分子防水涂料，因其涂膜后具有抗拉强度高、弹性且延伸性好、粘结力强、防水层连续柔韧且无接缝、体积收缩小、对基层裂缝伸缩性变形的适应性强、耐水耐磨耐腐蚀耐久性和耐低温柔顺性好等特点，可用于建筑不同部位的防水堵漏。
在PU涂料生产和使用过程中，沉降现象时常发生，涂料使用前，底部出现软沉淀、硬沉淀；使用时，需要将其搅拌均匀后，方可使用，这样不仅耽误施工时间，而且使成膜性能变差，较终影响防水效果。
为此，本文根据TB/T2965-2011《铁路混凝土桥面防水层技术条件》中直接用于作防水层的防水涂料技术指标要求，并配有胺类固化剂、增塑剂、防沉剂、颜填料、消泡剂、催化剂和润湿分散剂等，合成了一种双组分防沉型高强聚氨酯防水涂料，讨论了不同的防沉剂、润湿分散剂及其用量对涂料物理性能、储存性能和防沉性能的影响。
    1防沉机理
在聚氨酯防水涂料中，防沉剂加入之后可在整个体系中构成弱交联且疏松的三维网状结构，能赋予良好的触变特性，使颜填料悬浮不聚集结块且防沉，并能改善涂料性能，保持优良的流平性等。具体的作用机理是：在高速剪切速率的作用下，外力大于该触变值的屈服值，防沉剂形成的弱交联结构作用被破坏，导致涂料粘度很低且其流动性较好，便于工地涂膜施工；在撤去剪切力之后，弱交联结构作用又重新恢复，涂料粘度以适当的滞后性回升，使其具有良好的流平性和抗流挂性能，较终涂料会恢复到原来的触变效果，进而起到了防止分散颜填料颗粒的沉降凝结，避免了涂料的沉降而出现软沉淀或硬沉淀。
    2反应成膜原理
防沉型高强聚氨酯防水涂料是一种双组分反应型高分子防水涂料，由A、B组分组成，其中A组分是复配聚醚和异氰酸酯反应而成的预聚体，B组分采用胺类固化剂、增塑剂、颜填料、催化剂、消泡剂、防沉剂和润湿分散剂等混合而成。使用时，将A、B组分按照比例混合，预聚体A组分中的-NCO与B组分中的-NH2发生固化反应生成防水膜。
    3不同的防沉剂对涂料性能的影响
对于双组分高强聚氨酯防水涂料而言，其中，A组分（预聚体）为淡黄色粘稠且透明的液体，长期储存不会发生沉降；但是B组分中有液料和粉料（颜填料），在储存过程中会发生粉料沉积到容器底部，即为沉淀，它使涂料变成一个不均一的分散体系，给施工和涂料的性能带来不利的影响。PU涂料中粉料产生沉降的原因比较复杂，根据斯托克斯（stokes）法则，颜填料粒子沉降的速度与粒子半径及两相密度差成正比，与分散体系的粘度成反比。
    实验见真知
本实验采用的颜填料不变，故粒子半径为定值，通过添加防沉剂使体系产生弱交联结构，适当提高涂料粘度，赋予其触变性，来解决涂料的防沉型问题。选用几种不同的防沉剂：YH-10、FCJ-1、FCJ-2，其中YH-10为改性**膨润土，并具有*特化学结构，FCJ-1为气相二氧化硅，FCJ-2为改性氢化蓖麻油。为了短时间内明显看其防沉效果，将等量的液料、填料和防沉剂混合均匀后，放置48h后.
在防沉型高强聚氨酯防水涂料体系中，配方中各组分以质量份为基准，其他组分不变，采用等量（0.3份）不同的防沉剂来考察对涂料的性能影响。

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