国内聚氨酯防水涂料的现状和发展

它基团反应生成的脲键的极性吸引力使聚氨酯具有很高的机械强度， 后者的空间位阻和吸电子效应降低了胺基的反应速率， 使双组分涂料 有 足 够 的 施 工 时 间；增 塑 剂 二 丁 酯 、蒽 油 类 可 调 整 产 品 的 抗 拉 强 度 及 延伸率；填料不仅可以降低成本， 而且可以改善产品的高低温 性 能 、施 工性及储存稳定性；有的产品还加人催化剂以提高冬季成膜性［２］ 。由此 可见， 我国目前商品聚氨酯防水涂料的质量主要取决于乙组分的组 成。
１．前言
建筑物的渗漏问题普遍存在， 建筑防水成为建筑工程中普遍关注 的问题， 特别是现代建筑趋向高层化、装配化后， 对防水材料的要求更 高。聚氨酯防水涂料是为了克服传统沥青防水涂料和防水卷材的不 足 ， 于 ２０ 世纪 ６０ 年代起在欧美及日本出 现 的 一 种 新 型 防 水 材 料［１］ 。 由 于 其 涂 膜 具 有 弹 性 且 延 伸 性 好 、抗 拉 强 度 高 、粘 结 性 好 、体 积 收 缩 小、涂膜防水层无接缝， 对基层裂缝伸缩性的变形有较强的适应性， 施 工维修方便（ 聚氨酯防水涂料固化前为无定形粘稠状液态物质， 在任 何结构复杂的基层表而均易于施工）、易于调节组分比例等特点， 可 用 于建筑物不同部位的防水堵漏。
全面地讲， 它要对 建 筑 材 料 的 生 产 原 料 、生 产 过 程 、施 工 过 程 、使 用 过 程 及 废 弃 物 处 置 这 五 大 环 结 作 出 分 别 评 价 和 综 合 评 价 。聚 氨 酯 防 水 涂 料 在 很 多 环 节 都 存 在 着 问 题 。 首 先 是 生 产 原 料：它 所 用 的 甲 苯 二 异 氰 酸酯（ ＴＤＩ）有强烈的刺激气味， 有毒， 空气中允许浓度小 ０．１４３Ｍｇ／ｍ３；对 人体粘膜处有刺激性， 大剂量会引起粘膜充血， 个别人会有过敏现象； 它由二氨基甲苯与光气（ ＣＯＣｌ２，）反应而得， 而光气有毒， 吸入微量也很 危险。因此， 发达国家有将 ＴＤＩ 的生产， 向发展中国家转移的倾向。其 次是生产过程： 在我国很 多 防 水 材 料 厂 生 产 的 预 聚 体 其 ｗ－ＮＣＯ、控 制 指 标为（５ 士 ０．５）％， 其中游离 ＴＤＩ 含量 ｗＴＤＩ 就在 Ｏ．５％左右。脱除聚氨酯 中的小分子齐聚物或游离单体通常采用的方法是溶剂萃取、减压蒸 馏、薄膜蒸发等传统的分离技术， 这些分离方法存在着生产周期长、操 作温度高、分 离 效 率 低 、物 料 受 热 时 间 长 等 问 题 。 最 终 的 废 弃 物 的 处 理：聚氨酯防水膜在老化失效后难以再生， 如何处理才能不对环境造 成污染还是一大难题。
碱性大大低于脂肪族氨酯键， 而目前的建筑物基层以水泥为主， 这对 芳 香 族 氨 酯 键 是 不 利 的 。由 于 煤 焦 油 中 的 活 泼 氢 基 本 上 都 以 芳 香 族 基 团出现， 故焦油聚氨酯防水涂料的抗老化性极差是由先天性的缺陷所 造成的。
２．３ 聚氨酯防水涂料的主要品种 ２．３．１ 沥青聚氨酯防水涂料 早期的焦油聚氨酯中含有大量的蒽、萘、酚类等易挥发的物质， 严 重污染环境和危害人体健康。随着人们环保意识的增强和科技的进 步， 淘汰焦油聚氨酯防水涂料是大势所趋。北京和上海等地己相继禁 止 使 用 煤 焦 油 型 防 水 涂 料 。用 石 油 沥 青 代 替 煤 焦 油 制 各 的 聚 氨 酯 防 水 涂 料 称 为 沥 青 聚 氨 酯 防 水 涂 料 。 石 油 沥 青 主 要 是 由 天 然 沥 青 质 、芳 香 烃、脂肪烃等组成， 其组成中不含带活泼氢的基团， 本身不与异氰酸酯 发生反应， 在涂料中只起填料的作用。前期“聚氨酯防水涂料”制备工 艺是将聚醚多元醇和 ＴＤＩ 在一定的温度下聚合成含一 ＮＣＯ 封端的预 聚体： 固化剂组分由沥青、固化剂、助剂、填料等组成， 沥青可加入到预 聚体中， 也可加入到固化剂组分中， 但近期有研究发现， 采用把沥青加 入 到 预 聚 体 中 的 工 艺 路 线 ， 所 得 到 的 产 品 外 观 平 滑 、有 光 泽 、无 沥 青 点， 流平性好、延伸率也增加。沥青气味低、憎水、防老化性能好， 因此 要开发沥青聚氨酯防水涂料代替焦油聚氨酯防水涂料， 以减少对环境 的污染。 ２．３．２ 单组分聚氨酯防水涂料 单组分聚氨酯防水涂料与 双 组 分 涂 料 相 比 使 用 方 便 。 以 一 ＮＣＯ 为 端 基 的 预 聚 体 通 过 与 空 气 中 的 湿 气 反 应 而 固 化 成 膜 。由 于 预 聚 体 黏 度适中， 因而无需用 有 机 溶 剂 稀 释 ， 它 可 以 在 相 对 湿 度 ９０％以 内 的 条 件下施工［３］ 。因此单组分防水涂料施工方便、无公害， 有 利 于 环 保 ， 价 格合理， 是聚氨酯防水涂料的发展方向。 ２．３．３ 双组分聚醚型聚氨酯防水涂料 聚醚型聚氨酯防水涂料性能比焦油型、沥青型优良， 但成本偏高， 市场上销量少。有资料报道， 有一种聚醚型聚氨酯防水涂料， 其乙组分 由 羟 基 组 分 、增 塑 剂 、填 充 剂 和 特 种 反 应 物 质 组 成 。这 种 特 种 反 应 性 组 分能将水转化为聚氨酯交联剂， 而乙组分中羟基的引入， 增大了材料 的亲和性， 所以该材料在潮湿面上不发泡， 具有较强的粘接力。甲、乙 组分质量比为 １：１．２， 与潮湿混凝土粘接强度为 ０．２ＭＰａ。为了提高室外 用聚醚型聚氨酯防水涂料的耐老化性， 最好同时添加抗氧剂和紫外光 吸收剂， 二者协同作用， 才能够有效提高聚醚型聚氨酯防水涂料的热 稳定性和光稳定性。笔者认为聚醚型聚氨酯防水涂料中应加入防霉 剂， 尤其是用于地下室或浴厕间等潮湿处的防水涂料。 ２．３．４ 彩色聚氨酯防水涂料 本系列产品多采用高弹体聚氨酯专用聚醚与 ＴＤＩ 为主要原料， 辅 以固化剂、高级颜料等助剂配成双组分防水涂料， 不含煤焦油、煤沥青 等有毒有害物质 ， 具 有 高 固 含 量 、无 气 味 、固 化 温 度 范 围 宽 、固 化 速 度 快等特点。该类防水涂料主要用于性能要求较高的场合， 含有的高级 颜 料 多 具 有 耐 晒 性 。北 京 京 辰 工 贸 公 司 新 近 生 产 的 野 牛 牌 彩 色 聚 氨 酯 防水涂料， 在使用前是液态， 当 ２ 个组分混合后即发生化学反应， 逐渐 变成固体， 由于固化过程最终生成具有二维空间结构的漆膜， 其耐水 性和耐溶剂性能远非一般溶剂型或水乳型涂料可比（热塑性溶剂 型 涂 料耐水性好却容易被有机物腐蚀， 水乳型涂料生成的涂膜如长期浸泡 水 中 则 会 因 内 含 不 挥 发 的 乳 化 剂 而 返 乳 破 坏）：具 有 高 回 弹 性 、高 强 度 、
【关键词】聚氨酯； 防水涂料； 环保 【Ａｂｓｔｒ ａｃｔ】Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｕｒｖｅｙ ｈｉｓｔｏｒｙ ａｎｄ ｐｒｅｓｅｎｔ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ＰＵ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｃｏａｔｉｎｇ ｉｎ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ， ａｎｄ ｈａｓ ｃｏｍｍｅｎｔｓ ｏｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｓｏｍｅ ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｉｎｇ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｉｎ ｃｕｒｒｅｎｔ ｍａｒｋｅｔ．，ｒｅｗｉｅｗｓ ｔｈｅ ｉｎａｄｅｑｕａｃｙ ｏｆ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ’ｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｔｏ ｏｔｈｅｒ ｃｏｕｎｔｒｙ’ｓ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｏｗｎ ｏｐｉｎｉｏｎ ｉｎ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ． 【ｋｅｙ ｗｏｒ ｄｓ】ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ； ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｃｏａｔｉｎｇ； ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００８ 年 第 １ 期
国内聚氨酯防水涂料的现状和发展
罗帅岭 （ 中铁电气化集团公司西铁公司一处 陕西 宝鸡 ７２１０００）
【摘 要】本文阐述了我国聚氨酯防水涂料的发展简史和现状， 对当前市场上几类聚氨酯防水涂料的组成、性能、特点做了评述。通过与发 达国家的比较， 指出了我国的不足之处， 并对其发展动向提出了自己的看法。
２ ． 聚 氨 酯 防 水 涂 料 的 组 成 、结 构 与 分 类 ２．１ 组成 目 前 我 国 市 场 上 双 组 分 聚 氨 酯 防 水 涂 料 的 预 聚 体 组 分（常 称 甲 组 分）， 其组成相差不大， 基本上都以甲苯二异氰酸（ＴＤＩ）与聚醚多元醇（简 称聚醚）的多种型号混合物 加 成 聚 合 而 成（又 称 逐 步 聚 合 ， 它 既 不 是 缩 合， 也有别于聚合）。为获得合理的抗拉强度和延伸率， 预聚体的－ ＮＣＯ 质量分数 ｗ－ＮＣＯ 值应该控制在 ４％～５％．由于不少生产企业在选材、设备 及工艺控制上还达不到反应的严格要求， 反应最终产物的游离 ＴＤＩ 含 量 ｗ－ＮＣＯ 在 ０．５％以上（ 优良的反应在 ０．１％以下）， 故 这 些 厂 家 预 聚 体 的 ｗ－ＮＣＯ 实际控制在（５ 土 Ｏ．５）％左右， 产品组分的差异多数发生在乙组分 的组成上：主剂分别采用与一 ＮＣＯ 反应 的 聚 醚 、含 芳 香 烃 的 焦 油 类 物 质或带有结晶水的无机化合物及它们的混合物； 助剂有固化剂摩卡 （ＭＯＣＡ）， 它具有对称的芳环结构及邻位氯原子， 前者的 刚 性 以 及 与 其
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科技信息
○科教前沿○
ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２００８ 年 第 １ 期
耐磨和耐寒性， 用户有多种色彩可供选择， 具有装饰和防水双重功效。
３．聚氨酯防水涂料存在的问题和解决思路 ３．１ 聚氨酯防水涂料生产和应用中存在的问题。 （ １） 聚氨酯防水涂料的环保性。绿色建材也有称环保建材， 严格而
（ ２） 从生产成本、质量均匀性和使用方便性等因素考虑， 人们并不 希望过多增加 聚 氨 酯 防 水 涂 料 新 品 种 的 开 发 ， 今 后 沥 青 型 、聚 醚 型 的 聚 氨 酯 防 水 涂 料 仍 然 是 我 国 的 主 要 产 品 。但 对 于 外 露 型 聚 氨 酯 防 水 涂 料在发达国家占有绝对的优势。但在我国， 由于这类产品使用的原材 料价格大大高于非外露型产品， 影响了市场的占有率。而对于现在研 究很热的单组分聚氨酯防水涂料， 比较一下单组分与双组分聚氨酯防 水涂料的性能， 几乎无多大差异， 但由于单组分没有价格较低的乙组 分参与， 包装要求又高， 因此其价格一般高出双组分不少， 这就与我国 大多数地区的经济实力不相符合而难以被广泛接受。事实上， 在国外， 特别是聚氨酯防水涂料用量最大的日本， 凡是建筑工程使用都采用双 组分聚氨酯防水涂料。而单组分聚氨酯防水涂料（ 以及单组分聚氨酯 漆） 施工方便、操作简单， 因此被认为是自己动手做的产品。