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聚氨酯材料由于具有優(yōu)異的物理化學(xué)性能，滿足高速鐵路用材料的要求，以聚氨酯為基礎(chǔ)，可制成的產(chǎn)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(yīng)用。
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(xiàng)目中應(yīng)用越來越廣泛，《鐵路混凝土橋面防水層技術(shù)條件》中嚴(yán)格規(guī)定了直接用作防水層的聚氨酯防水涂料的拉伸強(qiáng)度≥6.0MPa，斷裂伸長率≥450%。本文基于這一標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)要求的高強(qiáng)度聚氨酯防水涂料。
1、試驗(yàn)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(lán)星東大化工有限責(zé)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(xì)微粉廠；鄰苯二甲酸二丁酯（DBP）：工業(yè)品，廣州市壯達(dá)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(xì)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(tuán)。
1.2基本配方
A、B組分的基本配方。
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(yīng)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(fēng)干燥箱：DHG-9070，上海浦東榮豐科學(xué)儀器有限公司；低溫試驗(yàn)箱：DX-40，天津港源試驗(yàn)儀器廠；標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱：JBY-30B，滄州科達(dá)路橋試驗(yàn)儀器廠；電子萬能拉力試驗(yàn)機(jī)：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(zhì)量比1∶1混合攪拌3~5min制膜，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件（溫度（23±2）℃，相對濕度（60±15）%）下養(yǎng)護(hù)并檢測。
性能測試按照TB/T2965—2011《鐵路混凝土橋面防水層技術(shù)條件》進(jìn)行物理性能測試。
2、結(jié)果與討論
2.1涂料主要性能檢測結(jié)果
按上述A、B組分基本配方合成高強(qiáng)度聚氨酯防水涂料，按照TB/T2965—2011進(jìn)行物理性能測試。
表2檢測結(jié)果顯示，該涂料各項(xiàng)物理性能指標(biāo)均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)量比1∶1混合制膜，檢測其強(qiáng)度和延伸率。
由表3可知，當(dāng)NCO含量增加，A料中剛性鏈段增加，極性基團(tuán)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(qiáng)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(yùn)動，使得涂膜后延伸率減小。為使涂料綜合性能突出，試驗(yàn)中A組分的NCO含量應(yīng)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(zhì)的量比一定的條件下，不同的二元醇與三元醇的物質(zhì)的量比合成A料，保持預(yù)聚體中NCO含量不變，2種聚醚的物質(zhì)的量比對涂膜性能的影響。
可以看出，物質(zhì)的量比增大，涂膜強(qiáng)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(yīng)時，起交聯(lián)作用，主要增加涂膜的強(qiáng)度。所以在配方優(yōu)選時，n（二元醇）/n（三元醇）物質(zhì)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(chǎn)中作為擴(kuò)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。
可以看出，MOCA含量增加，反應(yīng)加快，使得表干時間縮短，拉伸強(qiáng)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(yīng)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(qiáng)度增強(qiáng)，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(yīng)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(tuán)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。
可以看出，隨著抗氧劑含量的增加，涂膜的熱處理強(qiáng)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(dāng)增加到2.0%后，熱處理性能變化不大，作為配方優(yōu)選，BHT264應(yīng)控制在1.5%~2.0%。
