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1、低成本高性能非焦油聚氨酯防水涂料的研制 中东 打个招呼 书生三级 楼主帖子 楼主博客 复制 收藏 发表于 2004-12-20 11:15 版主奖励：40 点 一、概述 聚氨酯防水涂料在建筑防水领域内，以其具有整体防水效果优异，机械性能优良，耐化学药品好，冷作业施工，操作方便，易修补，使用寿命长等特点，作为一类新型的防水涂料得以推广。但是，由于目前单组分、双组分聚氨酯防水涂料存在着或是价格较贵、或是掺溶剂、或是掺煤焦油、或是性能差等诸多问题，在使用上受到一定程度的限制。 为此，经过试验，我们研制成功一种性能优良、成本低、不掺溶剂、不掺煤焦油、易于推广应用的双组分非焦油聚氨酯防水涂料。 二、实验
2、部分 1、主要原料 A 组分：聚醚多元醇，二羟基聚醚（上海高桥石化三厂），TDI80/20（进口或国产），稳定剂（市售）。 B 组分：软化剂（江苏句容化工有限公司、上海梅山冶金公司），增塑剂（苏州化工农药集团），无机填充料（江西铜业公司缉云母厂），MOCA、催化剂（苏州新区永耀科工贸化工有限公司）。 2、生产工艺 A 组分： 升温脱水 混合聚醚 无水聚醚 （802）搅拌聚合 3h 降温 组分 稳 定 剂 滴加 TDI 组分： 增 塑 剂 触变剂 催化剂 软 化 剂 加热搅拌脱水 混合料 冷 却 混合料 B 组分 粉 状 填 料 交联剂 防老剂 三、性能检验 从产品性能、产品的施工性能、产品成本
3、上考虑，经试验用以上方法制得的 A、B 两组分以 1：3的比例经机械搅拌 5 分种以上，分次制得厚度为 2mm0.1mm 的涂膜，按国家建材行业标准 JC/T 50092（96）进行测试，得到检验结果如下： 抗拉强度 2.50MPa；断裂延伸率500；固含量96.5；低温柔性 :-35无裂纹；耐高温性:100合格；不透水性:0.3MPa30min 不透水；涂膜表干时间：4h；涂膜实干时间：12h 四、结果和讨论 1、A 组分的原材料选择、配方设计和操作工艺 A 组份为由甲苯二异氰酸酯（TDI）和聚醚树酯反应生产的高分子聚合物预聚体。其端基含有一定量的异氰酸根（NCO）。A 组分和焦油型产品基本
4、一样，聚醚多元醇选用相对分子质量为 10008000 的双官能团聚醚与三官能团聚醚。聚醚均为国产原料。在配方设计时尽量选用低分子量和低官能团的聚醚和低-NCO%含量。在生产工艺上，混合聚醚与 TDI 在低温下聚合反应，生产出低粘度、低-NCO%含量的预聚体。因为它具有低粘度，就不需要用有机溶剂稀释，就有很好的流平性和施工性。 2 、B 组分的原材料选择、配方设计和操作工艺 B 组分是由软化剂、增塑剂、无机填料、催化剂、交联剂等原料所组成固化剂的混合物。其中软化剂、无机填料、催化剂是主要原材料，他们须与聚氨酯相容性好，其次是原材料成本要低。要降低聚氨酯防水涂料的产品成本，主要是要降低 B 组分的
5、成本。故在不影响聚氨酯防水涂料性能的前提下，要充分考虑B 组分的原材料选用、原材料的成本及配方设计。 在制备非焦油聚氨酯防水涂料时选用软化剂是关健，它是 B 组分的基本载体。软化剂的粘度影响涂料的塑性和力学性能，选择适当粘度的软化剂能使固化后的涂膜具有适宜的硬度和较高的抗拉强度及伸长率，符合高性能聚氨酯防水涂料的标准要求。经过筛选和复配，选用了上海梅山冶金公司的古马隆为主要软化剂原料与其它软化剂进行复配成复合型软化剂做成 B 组分的液体填料。 古马隆与聚氨酯具有良好的相溶性，在 120温度下放置 4 小时没有质量损失；适宜的参量，在聚氨酯涂料固化过程中，油状物不会在其固化的涂膜表面渗出，且重复
6、成膜之间有着良好的粘结力；价格相对低廉、材料易得。 以古马隆为主的软化剂，其添加量宜在 2540%之间（B 组分总量）。软化剂过多则在固化后的涂膜有油状物渗出，使涂膜层间失去粘着力，产品外观受到损害，产品质量隆低；少加，则固化物硬度高，延伸率急剧降低，产品难以达到国家建材行业标准 JC500-92聚氨酯防水涂料的各项要求。 无机填料可改善涂膜性能，减少涂料固化时体积收缩，提高涂层的耐磨性、粘结性，降低产品成本，还能使涂料具有良好的贮存稳定性和耐热性。常用的无机填料有轻质碳酸钙、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
7、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。B 组分上层是含有一些油性物质，几乎没有粉状填料的油性液体，B 组分下层则是几乎全是粉状填料。对此，我们经试验，采用了江西铜业公司缉云母厂生产的 MCA 绢云母粉作为非焦油聚氨酯防水涂料的无机填料，解决了上述填料所引起的多种不足。并根据季节选配适当粘度的复合液体填料，适时调整 B 组分粘度，以适应不同温度下 B 组分的粘度。这样使 B 组分粘度适中，在一定程度上减缓了分层现象。当 A、B 两组分相混时搅拌方便，粘度下降，便于施工。 由于 MCA 绢云母粉其特征具有超细度，呈细小鳞片状，粒径
8、小（10 微米以下约占 7080）经加入到非焦油聚氨酯防水涂料中具有明显的分散脱泡作用而无溶涨性，均相性好，不易沉淀 ,且形成的涂膜致密性好。由于 MCA 绢云母粉呈鳞片状，具有很好的重叠性，提高了涂膜的抗渗透性。MCA 绢云母粉的主要成分中 SiO 2 、Al 2 O 3 成分很高，所以已体现出具有优异的的耐化学药品性能，能提高涂料的耐腐蚀性。 从产品的性能和经济效益的角度看 MCA 绢云母粉适宜的添加范围在 4560%之间（B 组分总量）。太多则涂料粘度增加，不易流平，产品性能强度虽然较高，但延伸率低下；太少涂膜软，强度偏低，涂料总成本提高。 聚氨酯的催化剂中，有机叔胺类化合物和有机金属化
9、合物是催化异氰酸酯是常用和且有效催化剂。由于我们使用某些液体填料，在成膜过程中不仅释放出较多的二氧化碳，使涂膜增厚发泡，大大降低了涂膜的延伸和强度，削弱了聚氨酯防水涂料的防水能力。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一种 A201 有机化合物类催化剂，替代目前常用的胺类和有机金属类复合催化剂。由于加入了 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。并通过调整催化剂的加入量，来调节产品的固化速度，以获得理想的涂膜物理性能。催化剂的加入量根据季节、气温及施工要求
10、来确定。通常催化剂的添加量在 0.2%至 0.6%为宜。 在 B 组分配方设计中，需要考虑：一是软化剂与无机填料相匹配，制成粘度适宜 B 料；二是 B 料中加入的交联剂的量要以 A 料中相应的-NCO%含量为依据，精确计算，严格控制交联剂的加入量；三是为调节涂膜的固化速度、固化产物的机械性能，应适当添加催化剂、增塑剂及防老剂。 本文所采用聚氨酯防水涂料与传统的生产工艺一样，需对软化剂、无机填料进行脱水，并溶解交联剂即可。 五、结论 1、非焦油聚氨酯防水涂料，不掺煤焦油,不含溶剂，所选用原材料种类少，生产工艺合理简单、易操作； 2、非焦油聚氨酯防水涂料，性能稳定可靠，产品质量好，自流平好，施工简便，A 、B 两组分采用 1：3 比例混合施工，产品成本低，市场替力巨大； 3、非焦油聚氨酯防水涂料，不仅可做成黑色，同时也可做成各种颜色，美化环境，对基层含水率要求不严，在无明水的基层上直接施工，可满足各类防水的要求，广泛适用于各种建筑屋面、地下室、厕浴间、污水池、游泳池等工程防水； 4、非焦油聚氨酯防水涂料的生产设备与生产焦油型、石油沥青型、溶剂型聚氨酯防水涂料相同。因此原生产聚氨酯防水涂料的企业，可不增加设备投资，只要改变生产工艺、配方及部分原料，就可生产出高性能的非溶剂型聚氨酯防水涂料。修改于 2004-12-20 11:15:01
