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 1 概述 

     聚氨酯防水涂料 聚氨酯防水涂料可分為焦油型和非焦油型兩大類。焦油聚氫酯以廉價、性能優(yōu)異的煤焦油作為活性填充材料，在國內(nèi)市場上一度占主導(dǎo)地位。但是，煤焦油是一種組成復(fù)雜的混合物，其活性成分隨煤種和煉焦工藝的不同而有較大的差異，使用時只是按一設(shè)定的配合比和預(yù)聚體混和，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，且耐老化性能差，只能用作非外露型防水涂料。另外，煤焦油中含有大量蒽、萘、酚類易揮發(fā)物質(zhì)，嚴(yán)重污染環(huán)境和危害人體健康。隨著人們對環(huán)保要求的不斷提高，焦油聚氨酯被淘汰已是大勢所趨。非焦油型聚氨酯主要有瀝青型聚氨酯。其它聚氨酯雖性能優(yōu)異，但價格較貴，一時還不能廣泛應(yīng)用，因而瀝青聚氨酯受到了廣泛的關(guān)注。

     石油瀝青作為填充劑加入聚氨酯防水涂料中，無煤焦油的刺激性氣味，污染少；本身具有良好的耐水性和防水性能，可延長產(chǎn)品的老化時間；所用的生產(chǎn)設(shè)備與煤焦油一樣，不需另外追加設(shè)備投資；成本低，因此具有良好的開發(fā)應(yīng)用前景。

    2 瀝青聚氨酯防水涂料的發(fā)展現(xiàn)狀 

    瀝青聚氨酯防水涂料從產(chǎn)品包裝形式上可分為單組分型和雙組分型。單組分聚氨酯防水涂料也稱為濕固化聚氨酯防水涂料，它是由含一NCO端基的預(yù)聚體與瀝青、顏料、填料、助劑組成，通過與空氣中的濕氣反應(yīng)生成脲而固化成膜。雙組分瀝青聚氨酯防水涂料的甲組分是由多異氰酸酯(TDI、MDI等)與二官能團(tuán)或三官能團(tuán)的聚醚合成的-NCO封端的預(yù)聚體；乙組分則是由瀝青、稀釋劑、相容劑、填充料、固化劑及其他助劑在一定條件下混合攪拌均勻而成。也可以把瀝青加入甲組分中。

    2．1 雙組分型瀝青聚氨酯防水涂料 

    李建龍等人對瀝青進(jìn)行改性，選用合適的溶劑，并自制了活性相容劑SR-1，開發(fā)成功了雙組分瀝青聚氨酯防水涂料，其成本與原焦油型相當(dāng)，且性能優(yōu)于原焦油型，使用與儲存中粘度變化小，相容劑SR-1具有相容劑和固化劑的雙重作用，顯著降低了產(chǎn)品的成本。 

    許愛東等人對原有的瀝青聚氨酯防水涂料制備工藝進(jìn)行了改進(jìn)，在制備聚氨酯預(yù)聚體時，就將瀝青加入，在80℃條件下充分?jǐn)嚢瑁瑸r青分散得比較均勻，制得的產(chǎn)品具有優(yōu)良的儲存穩(wěn)定性，流平性好，物性指標(biāo)完全滿足JC500一1992行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
 
    張?zhí)脑诤铣删郯滨ヮA(yù)聚體的同時加入一種反應(yīng)性組分，改變了聚氨酯預(yù)聚體的結(jié)構(gòu)，使生成的聚氨酯預(yù)聚體本身和瀝青溶液具有相溶性，克服了傳統(tǒng)相容劑造成涂膜物理化學(xué)性能下降的缺點(diǎn)，制得的瀝青聚氨酯防水涂料表面光滑、平整、有光澤，而且流動性好。 

   王芳芳研制了一種水性瀝青聚氨酯防水涂料，它的乙組分由瀝青乳液和改性材料組成，無溶劑污染，有利于環(huán)保。由于是水性材料，對基層含水率要求低，施工方便。 

    2．2 單組分型瀝青聚氨酯防水涂料 

     吳蓁和郭青制備了具有較高彈性和低溫柔性的濕固化單組分石油瀝青聚氨酯防水涂料，通過使用特殊相容劑，較好地解決了石油瀝青與聚氨酯預(yù)聚體的混溶性，從而使聚氨酯性能得以最大體現(xiàn)。并用掃描電鏡測定了相容劑使用前后瀝青聚氨酯混合的微觀形態(tài)，證明添加相容劑后，瀝青球狀顆粒尺寸明顯減少，且較均勻，表明混溶效果提高。
 
    方一平等人合成了無溶劑單組分瀝青聚氨酯防水涂料。他們通過控制異氰酸酯和聚醚的當(dāng)量比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間，并選用無毒無味不揮發(fā)的低粘度油脂作稀釋劑，實現(xiàn)了涂料無溶劑化的使用目的。產(chǎn)品經(jīng)工程應(yīng)用，防水效果較好。

    3 相容性問題 

     瀝青的極性很小，而聚氨酯預(yù)聚體由于含有極性基團(tuán)氨基甲酸酯基與-O-基，具有較強(qiáng)的極性，二者的相容性較差。表現(xiàn)在材料的性能上，為易析油或固液分離不相容，致使機(jī)械性能變差，防水性能降低。這一問題是瀝青聚氨酯防水涂料研究的難題。目前國內(nèi)主要是通過加入一種相容劑來增加瀝青與聚氨酯的相容性。

    3．1 相容劑的選擇 

     相容劑的選擇應(yīng)從結(jié)構(gòu)、極性、沸點(diǎn)及相對分子質(zhì)量等幾個方面來考慮。首先應(yīng)有助于瀝青在聚氨酯溶劑中的溶解，其次應(yīng)與聚氨酯有適當(dāng)?shù)娜芙庑曰蚍磻?yīng)性。最適宜的相容劑是一種表面活性材料，由一基本無極性部分和一極性部分組成，其結(jié)構(gòu)為：CH3一(CnH2n)一Rl，其中n≥4，Rl為COOH、COOM或 COOR2等；R2是一飽和有機(jī)鏈，且鏈至少有一個側(cè)基為-OH。其基本無極性部分與瀝青材料一般相容，且鏈越長，需要的相容劑越少；其有極性部分Rl與預(yù)聚體非常相容。因此相容劑使瀝青材料在預(yù)聚體中懸浮，使它們易于全部混合，而不使瀝青析出。

    3．2 相容性的評價 

    瀝青聚氨酯的相容性可分為初始相容性和增塑相容性。初始相容性是指甲、乙組分經(jīng)充分?jǐn)嚢杌旌铣跗冢芊裥纬删坏捏w系。如初始相容性好，能形成均一的體系，則涂膜就能正常固化，具有一定的物理機(jī)械性能。初始相容性可通過牽線實驗來判斷。將甲、乙組分混合3—5 min以后，用玻璃棒蘸取杯中物料舉離杯中物面，看能夠牽出連續(xù)的細(xì)線的長度。相容性越好，則形成的牽線越長、越細(xì)。 
   甲、乙組分混合的初期，體系具有很好的初始相容性，也能形成均一的體系，但隨著固化的進(jìn)程，小分子質(zhì)量的聚氨酯預(yù)聚體經(jīng)化學(xué)反應(yīng)逐步交聯(lián)成為高分子質(zhì)量的聚合物，并具有一定的強(qiáng)度和彈性，這一過程中，化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化。增塑相容性就是指完全固化后，體系是否仍然均勻，相容劑、瀝青等組分是否能在高度相容的狀態(tài)下列聚氨酯本體起到有效的增塑、增韌作用?？梢酝ㄟ^電子顯微鏡直接觀測相容劑使用前后瀝青在聚氨酯中的混合均勻情況來評價增塑相容性。

    4 瀝青聚氨酯防水涂料的配方設(shè)計 

    單組分濕固化型的瀝青聚氨酯防水涂料，制造工藝較復(fù)雜，對原料瀝青及溶劑的脫水要求很高，又因濕氣固化時，產(chǎn)生大量的脲鍵，性能不及雙組分羥基固化型，并且它的固化速度受空氣濕度和周圍環(huán)境的影響，所以工業(yè)上大多生產(chǎn)雙組分固化型瀝青聚氨酯防水涂料。

    4．1 異氰酸酯組分 

    異氰酸酯是瀝青聚氨酯防水涂料的主要原料之一。工業(yè)上常用的為甲苯二異氰酸酯(TDI)和二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)。TDI為有毒性物質(zhì)，用它制作預(yù)聚體時，氣味重，毒性大。近年來，通過對TDI、MDI進(jìn)行改性，合成了一系列低毒性的多異氰酸酯加成物，如三羥甲基丙烷的TDI加成物，TDI和HDI的加成物。這些加成物大大降低了其揮發(fā)性，減少了毒性，符合環(huán)保要求，但其反應(yīng)活性亦有所下降。

    4．2 多元醇化合物 

    凡是分子內(nèi)含有2個以上羥基的脂肪族化合物均稱為有機(jī)多元醇化合物。通常多元醇化合物官能度大、羥值高，制得聚氨酯防水涂料硬度大、機(jī)械物理性能好。當(dāng)要求聚氨酯涂膜有一定彈性時，宜用二官能度和分子質(zhì)量較大的。聚酯型聚氨酯防水涂料耐水解性差，因而制作防水涂料常用聚醚多元醇。常用的為N220和N330。聚醚多元醇與異氰酸酯反應(yīng)前，要先脫水，并調(diào)體系pH值為弱酸性。堿性環(huán)境有利于異氰酸酯化合物形成三聚體、縮二脲和脲基甲酸酯的反應(yīng)，導(dǎo)致預(yù)聚體儲存期短。

    4 3 瀝青 

    宜選用芳香分含量高、蠟含量少的直餾瀝青來生產(chǎn)瀝青聚氨酯肪水涂料，并且要控制瀝青的加人量和加入方式。瀝青加入量少，達(dá)不到降低成本的目的；瀝青加入量大，容易發(fā)生相分離，使瀝青析出，降低了產(chǎn)品的性能。

    4．4 固化劑和催化劑 

    瀝青聚氨酯防水涂料的固化劑主要是二元或多元醇和有機(jī)胺類。常用的有乙二醇、甘油、l， 4-丁二醇、3，3’-二氯-4，4’一二氨基二苯基甲}烷（M0CA)、二乙醇胺等。為使防水涂料既具有一}定的彈性，又具有一定的強(qiáng)度，可采用醇一胺復(fù)合固化體系，醇類化合物提供瀝青聚氨酯防水涂料彈性，胺類化合物提供強(qiáng)度，二者結(jié)合使防水涂料具有優(yōu)異的性能。 

    催化劑可以加快涂膜固化反應(yīng)的進(jìn)行，縮短工期。用于加速異氰酸酯基和活性氫化合物反應(yīng)的催化劑分為胺類和有機(jī)金屬鹽類化合物。胺類化合物對異氰酸酯和水的發(fā)泡反應(yīng)催化效果顯著，在聚氨器防水涂料中使用較少。常用的有機(jī)金屬鹽類有二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、辛酸鉛等。

    4．5 稀釋劑 

    稀釋劑應(yīng)具有強(qiáng)的稀釋能力，降粘效率高，且不能含有易與異氰酸酯反應(yīng)的物質(zhì)。另外也要考慮稀釋劑的極性和揮發(fā)性。稀釋劑極性大，會降低固化反應(yīng)的速度。揮發(fā)性要適中，揮發(fā)性大，會導(dǎo)致涂膜鼓泡和裂紋；揮發(fā)性小，稀釋劑殘留防水涂膜中，會嚴(yán)重降低產(chǎn)品的物理性能。常用的稀釋劑有甲苯、二甲苯、乙酸乙酯、丁酮等?？梢詭追N稀釋劑復(fù)合使用，效果較好。

    4．6 其他助劑 

    助劑的選取應(yīng)從與基料混溶性好且不與異氰酸醞基發(fā)生反應(yīng)2個方面加以考慮。紫外線吸收劑和防老劑可以提高瀝青聚氨酯防水涂料的戶外耐熱牲，延長使用壽命。消泡劑根據(jù)生產(chǎn)實際情況和成本，使用氧化鈣或氫氧化鈣較好，它可吸收反應(yīng)生成的二氧化碳，從而消除防水涂料施工時產(chǎn)生的氣泡，維持了涂料的性能。

    5 瀝青聚氨酯防水涂料的性能和應(yīng)用 

     石油瀝青無煤焦油的刺激性氣味，污染少，且本身具有良好的耐久性和防水性能，作為填充劑加入聚氨酯防水涂料中，可降低成本，延長產(chǎn)品的耐老化時間，并能增強(qiáng)其防水性能。瀝青聚氨酯防水涂料具有良好的耐酸、堿、鹽性能，拉伸強(qiáng)度高，斷裂伸長率高，可廣泛應(yīng)用于地基、地下室、廚房、廁浴間、屋面等防水工程，也可用于橋梁、道路、水利設(shè)施的防水嵌縫。