抗开裂型单组分水性聚氨酯防水涂料的制备及应用.pdf

抗开裂型单组分水性聚氨酯防水涂料的制备及应用刘焕焕 段存业 蒋德明 刘 颂(东方雨虹新材料研发基地 特种功能防水材料国家重点实验室建筑防护与节能聚氨酯工程技术中心 北京)摘 要:以水性聚氨酯分散体()为成膜树脂添加颜填料和多种其他功能助剂制备了一款抗开裂型单组分水性聚氨酯防水涂料 按照水性聚氨酯防水涂料团标/的方法制备涂膜并对涂膜进行性能表征 结果表明当 质量分数为 在涂料配方中同时引入保湿剂、交联剂和偶联剂在确保涂膜力学性能不下降的同时可降低涂膜吸水率消除单组分水性聚氨酯防水涂料涂膜干燥过程的开裂现象经工程应用验证能满足工程施工要求关键词:水性聚氨酯分散体防水涂料单组分抗开裂中图分类号:.文献标识码:文章编号:():./.近年来水性聚氨酯分散体()合成技术日渐成熟在各个领域被广泛使用而以 为成膜物质的单组分水性聚氨酯防水涂料的生产及施工过程环保更符合绿色节能的发展方向 但是 分子中的氨基甲酸酯键具有较强的极性分子间内聚力大涂膜干燥过程中水分挥发过快涂膜表面和内部水分挥发速度不同导致表面和内部的体积收缩率不一致涂膜容易出现开裂和应力收缩纹另外 分子链段上有亲水性基团而为了延缓涂膜干燥速度消除涂膜开裂现象需在配方中加入亲水保湿助剂这些都会导致涂膜吸水率升高 如果不同时解决涂膜开裂和吸水率高的问题将直接影响其在施工工程中的应用为解决上述问题本实验就以下几个方面进行研究:提高 的含量来增强 对粉料的包裹能力在配方中添加保湿剂来延缓涂膜的干燥速度减小涂膜表面和下层的体积收缩率差异在配方中引入交联剂增加 分子之间的作用力在配方中引入硅烷偶联剂增加树脂和粉料之间的作用力 本实验拟制得抗开裂型单组分水性聚氨酯防水涂料且性能满足水性聚氨酯防水涂料团标/的要求可以在因水分挥发快而导致涂膜干燥快、易出现开裂现象的高温、低湿和有风的场所使用 实验部分.主要原料分散润湿剂 陶氏化学(中国)有限公司消泡剂 毕克助剂(上海)有限公司 (固含量 脂肪族聚氨酯)万华化学集团股份有限公司颜料 龙佰集团股份有限公司天然硫酸钡粉末默克化工技术(上海)有限公司成膜助剂 伊士曼化学公司防腐防霉剂 朗盛化学(中国)有限公司山梨糖醇江苏采薇生物科技有限公司聚碳化二亚胺 上海臻丽拾网络科技有限公司硅烷偶联剂 山东恒裕新材料有限公司 以上均为工业级.基本配方及工艺表 为基本配方表表 基本配方表原料质量/原料质量/水颜料分散润湿剂填料消泡剂成膜助剂防腐防霉剂 低速搅拌下(/)在釜中加入消泡剂和润湿分散剂混合均匀提高搅拌速率至 /加颜料和填料打浆 细度达 以 年第 卷 第 期.聚氨 酯 工 业 下加入、成膜剂和防腐防霉剂混匀后出料.测试方法吸水率和力学性能:按照中国建筑防水协会团标/水性聚氨酯防水涂料的要求 遍涂膜、制样和性能检测 外观:在聚四氟乙烯板上一遍成膜湿膜厚度为 在 鼓风烘箱里直接干燥 观察漆膜表面开裂现象模拟夏季高温情况下涂膜开裂情况 结果与讨论.用量对涂膜外观和性能的影响本研究根据基础配方保持配方中除了 之外的其他组分比例不变仅改变 的用量制备涂料后涂膜制样并观察涂膜外观测试涂膜的吸水率及拉伸性能 图 为涂膜外观图 用量对涂膜外观的影响由图 可知当整个单组分涂料中 质量分数时随着 含量的增加涂膜的应力收缩纹和开裂情况有明显改善当 质量分数时随着 含量的增加涂膜的应力收缩纹和开裂问题并无明显改善 表 为 用量对涂膜吸水率和拉伸性能的影响表 用量对涂膜吸水率和拉伸性能的影响质量分数/吸水率/.拉伸强度/.断裂伸长率/由表 可知随着 用量增加涂膜拉伸强度和断裂伸长率增强吸水率也随之增加 综合考虑 质量分数在 为宜 当 质量分数为 时涂膜外观和性能综合达到最优.功能助剂用量对涂膜外观和性能的影响.保湿剂用量对涂膜外观和性能的影响本研究选用的保湿剂是山梨糖醇其分子中含有 个羟基具有强的保水能力可以延缓涂膜的干燥速度改善涂膜应力收缩纹和开裂 本研究仅改变保湿剂的含量制备对应涂料后进行涂膜制样图 为涂膜外观表 为保湿剂用量对涂膜吸水率和拉伸性能的影响图 保湿剂用量对涂膜外观的影响表 保湿剂用量对涂膜吸水率和拉伸性能的影响质量分数/.吸水率/.拉伸强度/.断裂伸长率/由图 可知当保湿剂质量分数时随着保湿剂用量增加涂膜的应力收缩纹和开裂情况明显改善而当保湿剂质量分数时随着保湿剂用量增加涂膜的应力收缩纹和开裂无明显改善 由表 可知随着保湿剂用量增加涂膜拉伸强度和断裂伸长率下降且吸水率也会随之增加 综合考虑保湿剂的质量分数选择 为宜.交联剂用量对涂膜外观和性能的影响本研究选用的交联剂是亲水改性的聚碳化二亚胺其可以在 中稳定存在且进行交联反应 仅改变交联剂的用量制备系列涂料后进行涂膜制样观察涂膜外观测试涂膜的吸水率及拉伸性能具体结果见图 和表 图 交联剂用量对涂膜外观的影响聚氨酯工业 第 卷表 交联剂用量对涂膜吸水率和拉伸性能的影响质量分数/.吸水率/.拉伸强度/.断裂伸长率/由图 可知当交联剂质量分数.时随着交联剂用量增加涂膜的应力收缩纹和开裂问题明显改善而当交联剂质量分数.时随着其含量增加涂膜的应力收缩纹和开裂问题无明显改善 由表 可知随着交联剂用量增加涂膜拉伸强度和断裂伸长率增大吸水率也会随之下降 综合考虑交联剂质量分数选择.偶联剂用量对涂膜外观和性能的影响本研究选用的偶联剂是亲水改性的硅烷偶联剂根据基础配方保持其他组分比例不变制备系列涂料后进行涂膜制样 图 为涂膜外观表 为偶联剂用量对涂膜吸水率和拉伸性能的影响图 偶联剂用量对涂膜外观的影响表 偶联剂用量对涂膜吸水率和拉伸性能的影响质量分数/.吸水率/.拉伸强度/.断裂伸长率/由图 可知当偶联剂质量分数.时随着偶联剂用量的增加涂膜的应力收缩纹和开裂情况有明显改善当偶联剂质量分数.时随着偶联剂用量的增加涂膜的应力收缩纹和开裂问题并无明显改善 由表 可知随着偶联剂用量的增加涂膜拉伸强度和断裂伸长率出现小幅增加且吸水率也会随之下降 综合考虑偶联剂质量分数选择.三者协调作用对涂膜外观和性能的影响由以上结果可知 种功能助剂均可改善涂膜开裂虽然交联剂和偶联剂的引入可以降低涂膜吸水率但仍然保湿剂的引入虽可以改善涂膜开裂却会导致涂膜吸水率升高 为了同时解决涂膜开裂和吸水率高的问题本研究将 种功能助剂在配方中进行组合见表 图 和表 为不同方案涂膜开裂情况、吸水率及拉伸性能表 不同设计方案配方组成配方组成基础配方保湿剂 交联剂.偶联剂.图 不同方案涂膜外观表 不同方案涂膜吸水率和拉伸性能的表现方案编号团标吸水率/.拉伸强度/.断裂伸长率/由图 可知 种功能助剂两两搭配使用时方案、和 制备的涂膜应力收缩纹和开裂问题相对于基础配方()明显改善在方案 中种功能助剂同时使用应力收缩纹和开裂才彻底消失 由表 可知方案 至 涂膜的拉伸强度和断裂伸长率都可以满足团标(/)的性能要求但方案、和 涂膜的吸水率只有方案 和 涂膜的吸水率小于 综合考虑 种功能助剂同时使用的方案可以制得外观无开裂且性能优异的单组分水性聚氨酯防水涂料.涂膜的力学性能结果根据最佳配方制备单组分水性聚氨酯防水涂料按团标要求测试性能结果见表表 抗开裂单组分水性聚氨酯防水涂料性能测试结果项 目团标指标实测值拉伸强度/.断裂伸长率/低温伸长率/撕裂强度/()低温弯折性/无裂纹无裂纹不透水性.不透水不透水加热伸缩率/.弹性恢复率/吸水率/.第 期 刘焕焕等抗开裂型单组分水性聚氨酯防水涂料的制备及应用 由图 和表 可知本研究的水性聚氨酯防水涂料涂膜表面无应力收缩纹和开裂且性能满足水性聚氨酯团标要求.示范应用工程展示本实验将研究产品在夏季应用在屋面以观察其在此类易开裂的环境中是否会出现涂膜开裂现象 施工工艺:基层处理细部附加防水层施工大面涂膜防水层辊涂施工收头、边缘密封质检验收 图 为应用工程展示图 示范工程展示如图 所示该产品在高温低湿且有风的苛刻环境中应用涂膜表面平整光滑现场反馈无应力收缩纹和开裂现象 最终制备的单组分水性聚氨酯防水涂料可以满足常规建筑防水工程要求 结论()当 的质量分数为 在涂料配方中同时引入保湿剂、交联剂和偶联剂可以在保证涂膜力学性能不下降且涂膜吸水率的同时消除单组分水性聚氨酯防水涂料涂膜的开裂现象()最佳配方中保湿剂、交联剂、偶联剂的质量分数分别为、.和.()最佳配方防水涂料经应用验证可满足常规建筑防水工程要求参 考 文 献 胡孝勇陈薇乐志文等.水性聚氨酯胶黏剂的改性研究进展.化学与粘合():.杨建军张建安吴庆云等.合成革用水性聚氨酯树脂的改性研究进展.精细化工():.杨建军陈春俊吴庆云等.水性聚氨酯树脂在工业水性涂料中的应用进展.化学推进剂与高分子材料():.雷亮.塑料薄膜印刷用水性聚氨酯油墨连接料的制备及性能研究.广州:华南理工大学.吴海平马建明.中国水性聚氨酯发展十年回顾.涂料技术与文摘():.任伟徐海涛杨勇等.水性聚氨酯的制备和应用进展.聚氨酯工业():.韩海军王小雪刘金景等.环保型单组分聚氨酯防水涂料的制备及性能研究.聚氨酯工业():.王会元韩培亮黄凯等.聚合物水泥防水涂料涂膜开裂的影响因素分析.中国医院建筑与装备():.管玉芹.如何防治涂装后出现的涂膜开裂剥落现象.中国包装():.收稿日期 修回日期 ():()./.:作者简介 刘焕焕 女 年出生硕士工程师主要从事水性防水涂料研发工作聚氨酯工业 第 卷