双组分聚氨酯防水涂料(DOC)

浅析双组分聚氨酯防水涂料FH-FS3091

摘要

很多桥梁都是由钢筋混凝土建成，混凝土结构承载着车辆的冲击、摩擦、环境中雨水、阳光等的侵蚀，出现腐蚀老化，内部钢筋发生锈蚀，钢筋发生锈蚀体积膨胀4-8倍，引起混凝土开裂，掉块。因此在混凝土表面需要进行防腐保护措施。双组份聚氨酯防水防腐涂料FH-FS3091，不仅可用于桥梁的养护，同时可用于建筑、地铁隧道、水利水电工程等，本文探讨了FH-FS3091聚氨酯涂料的填料、异氰酸酯、多元醇以及扩链剂等的选用，以及FH-FS3091聚氨酯涂料的性能，并说明了双组份聚氨酯涂料的现场施工工艺和注意事项。

关键词：聚氨酯、防水涂料、材料配比

1引言

目前，我国用于桥梁混凝土防护的材料主要有三类：刚性防水材料，防水卷材和防水涂料。其中防水涂料主要有环氧胶乳防水涂料、阳离子乳化氯丁沥青防水涂料、聚氨酯防水涂料。环氧乳胶防水涂料与沥青混凝土的粘结处容易出现鼓包和滑落，阳离子乳化沥青防水涂料的耐高温性不好，对混凝土桥面的附着力不稳定。

1.1聚氨酯材料

1937年德国化学家Otto Bayer 发现了异氰酸酯与活泼化合物反应，形成了聚氨酯材料的基础。到了60年代，美国从原料生产到聚氨酯及其制品的开发与加工逐渐形成了一个完整的工业体系，并在聚氨酯工业中得到了领先地位。日本聚氨酯工业主要是通过技术引进和外国公司合资发展的，到20世纪60年代研发了许多具有特色的聚氨酯。我国聚氨酯从80年代初开始，随着国外原材料和生产技术的进口，加快了我国聚氨酯的发展。

聚氨酯的出现是为了解决刚性防水和传统的柔性防水存在的诸多问题。聚氨酯防水涂料时聚氨酯涂料应用的一个方面，它是一种高档防水、防腐材料。主要运用在建筑物和管道的防水、防渗。甚至可以做人造草坪和弹性地面；也可在桥梁上使用，与混凝土结合牢固，形成无接缝的涂层。

聚氨酯化学反应机理

聚氨酯的成分之一异氰酸酯与涂料的成膜、性能息息相关。在涂料化学中常见的反应有异氰酸酯基团与多种基团进行反应，如：羟基、胺基、脲基以及水分子等，另外，异氰酸酯可自发自聚反应。其中异氰酸酯与有机分子中的羟基反应是合成预聚物、反应型聚氨酯涂料的生产基础。

异氰酸酯与多元醇的反应是预聚体的合成反应和非湿气涂料成膜固化主要机理。具体反应如下：

异氰酸酯与水的反应时湿固化聚氨酯涂膜的主要反应，异氰酸酯与水反应形成氨基甲酸，它迅速分解成二氧化碳和胺。少量的水即可消耗大量的—NCO基团，甚至引起凝胶，所以在预聚体合成时，要进行干燥处理。

具体的反应过程如下：

异氰酸酯和胺基反应，反应如下：

这是聚氨酯或聚脲的涂料制备过程，当异氰酸酯与氨基反应，反应的产物就是聚脲。

聚氨酯的合成单体

聚氨酯的合成原料主要是异氰酸酯、羟基多元醇、催化剂等。

多异氰酸酯

多异氰酸酯是含有—NCO基团的物质，可以分为两大类：芳香族多异氰酸酯和脂肪族多异氰酸酯。

芳香族多异氰酸酯作为聚氨酯的原料时，涂料的耐腐蚀性能良好，涂膜的硬度高，相对于脂肪族多异氰酸酯，芳香族多异氰酸酯价格低廉，但其耐候性较差，在紫外线照射下易变黄粉化。

脂肪族多异氰酸酯

聚氨酯涂料以脂肪族多异氰酸酯为原料时，其涂膜具有良好的保色性能，在户外的耐久性较好，此外具有耐候性好，紫外线照射下不变黄等优点。

低聚物多元醇

聚氨酯合成用低聚物多元醇与异氰酸酯反应得到的PU具有较高强度和硬度，分子间的作用力大，内聚力大，机械强度高。其极性材料的粘附性、抗热氧化性能也均优于聚醚型的。

聚醚多元醇

聚醚多元醇在价格上低廉，具有很好的竞争能力，柔韧性要优于聚酯型的材料。耐水解性能也好。

扩链剂

扩链剂时聚氨酯弹性涂料的三大重要原料之一，用于调节大分子链的软、硬比例。扩链剂具有改善涂膜力学性能的功能，但是扩链剂用量不易过多，否则粘度大，容易凝胶。主要的扩链剂有：

催化剂

聚氨酯的反应中通常需要加入催化剂的作用，催化剂包括正向加速反应的催化剂，也有降低反应速率，抑制反应过快的逆向催化剂。大部分为提高反应速度的，多呈碱性。有些有机酸可以减缓预聚体的凝聚速度。

1．2聚氨酯涂料

聚氨酯涂料是聚胺基甲酸酯的简称，它通常是由异氰酸酯和含羟基化合物制得，化学反应如

下

从聚氨酯分子式看含有甲酸酯键，不饱和的双键、异氰酸酯、脲键、醚键等，因此聚氨酯涂料性能优异。聚氨酯涂料有以下特性：

1、由于分子结构中含有大量氢键，所以涂膜有很好的物理力学性能，涂膜坚韧、耐磨、

光亮、丰满、易被涂物附着力好。

2、通过调节配方，添加扩建键，改变聚氨酯的性能，获得所需要力学性能的涂膜，以

适应不同环境的涂膜。

3、优异的防腐性能，耐酸，耐水性优于环氧涂料，耐酸、碱、耐水、耐热性能优于乙

烯类树脂。

4、施工可操作方位广，可室温固化，也可加热固化。

5、异氰酸酯的多官性能决定了它与多种树脂进行改性，如聚酯、环氧、羟基丙烯酸、

有机硅树脂、沥青、共聚物等。

6、良好的电绝缘性。

聚氨酯涂料是一种高级耐用的合成树脂涂料，涂层具有优异的粘结性、耐磨性、柔韧性、回弹性、耐化学腐蚀性、耐溶剂性、光泽性等，集装饰与保护于一体。应用领域主要包括：飞机、船舶、车辆涂装；木材、塑料、橡胶、皮革的表面涂装；建筑物涂装；防腐涂装等。

聚氨酯防水涂料最早出现在20世纪60年代的欧美等国，直到70年代我国开始聚氨酯的研究。聚氨酯的出现弥补了沥青防水涂料和防水卷材的不足。聚氨酯防水涂料的耐高温性能优良，耐老化性能好，本身具有良好的防水性能，施工维修方便等特点，使其在民用建筑、地铁隧道、铁路桥梁、水利水电工程领域的发展迅速。本文通过试验优化选择高性能的多异氰酸酯和多元醇，选择适当比例耐紫外线、扩链剂、颜料，提高其耐磨、耐候性能，以及提高涂膜的防水性能。为此，上海法赫研发出了一种双组分高性能的聚氨酯防水涂料FH-FS3091。

2、FH-FS3091双组分聚氨酯防水涂料配制与试验

2.1、FH-FS3091双组分聚氨酯防水涂料配制

原材料：二笨基甲烷二异氰酸酯、丁二醇、钛白粉、纳米二氧化硅、异丙醇、紫外线吸收剂、防