0 引言

聚氨酯材料由于具有優(yōu)異的物理化學性能，滿足高速鐵路用材料的要求，以聚氨酯為基礎，可制成的產品有泡沫塑料、彈性體、涂料、黏合劑等，在軌道交通的防震減噪、防水、灌封等方面有著廣泛的應用[1-2]。

隨著近年來高速鐵路的快速發(fā)展，聚氨酯防水涂料在高鐵工程項目中應用越來越廣泛[3]，《鐵路混凝土橋面防水層技術條件》中嚴格規(guī)定了直接用作防水層的聚氨酯防水涂料的拉伸強度≥6.0MPa，斷裂伸長率≥450%。本文基于這一標準要求，探討了聚氨酯涂料中聚醚、異氰酸酯、交聯(lián)劑、助劑對聚氨酯防水涂料的影響，制備了一種滿足標準要求的高強度聚氨酯防水涂料。

1、試驗部分

1.1原材料

聚醚多元醇(DL-1000D、DL-2000D、EP-330NG)：工業(yè)級，山東藍星東大化工有限責任公司;甲苯二異氰酸酯(TDI)：工業(yè)級，拜耳材料科技(中國)有限公司;氯化石蠟(52#)：工業(yè)級，南京榮基化工有限公司;煅燒滑石粉(1250目)：工業(yè)品，陽山縣華興精細微粉廠;鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)：工業(yè)品，廣州市壯達化工有限公司;3，3’-二氯-4，4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)：工業(yè)品，湘園特種精細化工有限公司;辛酸亞錫(T-9)：工業(yè)級，上海雨田化工有限公司;防老劑BHT264：工業(yè)級，德國YOUNGING(洋櫻)集團。

1.2基本配方

A、B組分的基本配方見表1。

1.3制備工藝

A組分：將聚醚DL-1000D、DL-2000D、EP-330NG按一定比例加入四口燒瓶中，升溫至110℃并保持壓力在-0.085MPa以下脫水2h，降溫至80℃，加入TDI反應3h，降溫出料即可。

B組分：將氯化石蠟、DBP、EP-330NG、MOCA、滑石粉等按一定比例分散好，加入到四口燒瓶中，升溫至110℃脫水2h，降溫至50℃，加入T-12、BHT264攪拌均勻即可出料。

1.4主要儀器

電熱鼓風干燥箱：DHG-9070，上海浦東榮豐科學儀器有限公司;低溫試驗箱：DX-40，天津港源試驗儀器廠;標準養(yǎng)護箱：JBY-30B，滄州科達路橋試驗儀器廠;電子萬能拉力試驗機：WDW-5型，廣州澳金工業(yè)自動化系統(tǒng)有限公司。

1.5性能測試

將A、B組分按質量比1∶1混合攪拌3~5min制膜，在標準試驗條件(溫度(23±2)℃，相對濕度(60±15)%)下養(yǎng)護并檢測。

性能測試按照TB/T2965—2011《鐵路混凝土橋面防水層技術條件》進行物理性能測試。

2、結果與討論

2.1涂料主要性能檢測結果

按上述A、B組分基本配方合成高強度聚氨酯防水涂料，按照TB/T2965—2011進行物理性能測試，結果見表2。

表2檢測結果顯示，該涂料各項物理性能指標均達到標準要求，而且性能良好。

2.2NCO含量對涂料性能的影響

B組分配方固定，制得NCO含量不同的A組分，與B組分按質量比1∶1混合制膜，檢測其強度和延伸率，結果見表3。

由表3可知，當NCO含量增加，A料中剛性鏈段增加，極性基團增多，易于形成氫鍵，涂膜后交聯(lián)密度增大，試樣較硬，拉伸強度則比較大。但剛性鏈段的增加限制了分子鏈在拉伸過程中的運動，使得涂膜后延伸率減小。為使涂料綜合性能突出，試驗中A組分的NCO含量應控制在8.0%~8.5%。

2.3聚醚多元醇對涂料性能的影響

在聚醚二元醇DL-1000D、DL-2000D物質的量比一定的條件下，不同的二元醇與三元醇的物質的量比合成A料，保持預聚體中NCO含量不變，2種聚醚的物質的量比對涂膜性能的影響見表4。

由表4可以看出，物質的量比增大，涂膜強度減小，斷裂伸長率增大。原因是聚醚二元醇以直鏈為主，主要提升延伸性能，聚醚三元醇在與TDI反應時，起交聯(lián)作用，主要增加涂膜的強度。所以在配方優(yōu)選時，n(二元醇)/n(三元醇)物質量比控制在14~15，制得的涂料涂膜性能良好。

2.4B組分中固化劑MOCA含量對涂料性能的影響

MOCA可以在聚氨酯、聚脲類制品的生產中作為擴鏈劑、固化劑使用。不同MOCA含量制得的B組分與NCO含量為8.0%的A組分按1∶1制膜，測得涂料涂膜性能結果見表5。

從表5可以看出，MOCA含量增加，反應加快，使得表干時間縮短，拉伸強度增加，而斷裂延伸率則先增大后減小。原因是改性MOCA交聯(lián)劑中含有4個活潑氫原子，活性高，反應后交聯(lián)密度大，且?guī)У谋江h(huán)是屬于剛性鏈段，隨著用量增加，剛性鏈段增加，強度增強，斷裂延伸率則是增加到一定程度后開始下降，作為配方優(yōu)選，MOCA含量應控制在12%~14%，制得的涂料涂膜性能優(yōu)異。

2.5B組分中抗氧劑含量對涂料熱老化性能的影響

聚氨酯防水涂料成膜后，在光和熱的作用下，分子中的部分直鏈和基團會分解斷裂，造成涂膜性能下降。在配方中加入一定量的抗氧劑，能有效地減緩性能的老化過程，目前聚氨酯涂料常用的抗氧劑是受阻酚類。B組分中抗氧劑BHT264含量對涂料熱處理性能的影響見表6。

從表6中可以看出，隨著抗氧劑含量的增加，涂膜的熱處理強度保持率和熱處理延伸率都增大，使得聚氨酯涂膜的耐熱性能得到大幅提升，當增加到2.0%后，熱處理性能變化不大，作為配方優(yōu)選，BHT264應控制在1.5%~2.0%。

2.6聚氨酯防水涂料黏度變化對施工性能的影響

聚氨酯防水涂料在施工時，需將A、B組分按一定的配比混合攪拌均勻后方可施工，A、B組分在混合后，就開始反應，黏度隨時間而增大，黏度增大過快，將影響施工的涂刮性能。所以，在配方研制過程中，需要適度控制反應的速度來控制涂料混合后的黏度，使涂料具有更好的施工性能。通過調節(jié)催化劑的含量，室溫(25℃)下測試涂料在A、B組分混合后30min的黏度變化見圖1。

從圖1中可以看出，催化劑T-9含量在0.05%~0.10%時，A、B組分混合30min后，黏度在20000~30000mP·s，且黏度變化平穩(wěn)，不會急劇增大，涂料的涂刮性良好。T-9含量大于0.1%后，涂料黏度急劇增大，不利于施工，所以在該體系中T-9含量應控制0.05%~0.10%。

3、結語

本試驗重點分析了NCO含量、二元醇與三元醇物質的量比、MOCA含量、抗氧劑含量對涂膜性能的影響，還討論了催化劑T-9含量對A、B組分混合后黏度的影響。經測試結果對比，該鐵路用高強度聚氨酯防水涂料配比中，NCO含量為8.0%~8.5%、n(二元醇)/n(三元醇)物質的量比在14~15、MOCA含量在12%~14%、抗氧劑BTH264含量在1.5%~2.0%、催化劑T-9含量在0.05%~0.10%時制得的聚氨酯防水涂料物理性能和施工性能達到最佳。