高性能聚脲弹性体防水涂料的制备研究

高新田，马金，刘棋，庄建林　　　　（江苏兰陵化工集团有限公司，江苏常州213119）　　　　摘要:通过分子结构设计，成功合成了高性能聚脲弹性体涂料，通过黏度-温度曲线选定了最佳的喷涂工艺参数。采用拉伸、红外光谱、凝胶含量和扫描电镜等表征手段，研究了成型工艺对材料力学性能的影响。结果表明，采用喷涂工艺成型制备聚脲样片的拉伸强度值为25MPa，而采用溶液涂膜法制备聚脲样片的拉伸强度为54.2MPa，综合分析后认为，二者拉伸强度的差异是由于喷涂及固化过程中在聚脲样片内部产生了大量气孔所致，并通过扫描电镜照片进行了验证。　　　　关键词:等体积；双组分；聚脲弹性体防水涂料；喷涂成型；力学性能　　　　0前言　　　　双组分聚脲弹性体是通过A组分（异氰酸酯同聚醚反应生成的端异氰酸根预聚物）和B组分（氨基聚醚复配物）反应制备的高性能材料[1]。由于异氰酸根和氨基生成脲键的反应速率极快，传统喷涂工艺无法成型，所以长期限制了该材料在工业领域中的应用。自从Huntsman公司[2]率先研发成功喷涂聚脲弹性体技术以来，聚脲弹性体防水涂料就凭借无溶剂、快速固化、对温湿度不敏感以及优异的物化性能[3]得到了迅猛的发展。特别是近年以来，在国内京津高铁、京沪高铁中成功的应用，该材料已成为未来几年防水涂料发展的方向和前沿，并且可以预期，随着人们对环境的高度重视[4]，聚脲弹性体防水涂料将会在业内占有更高的市场份额。本文通过分子结构设计合成了无溶剂、等体积的高性能聚脲弹性体防水涂料双组分，通过对其黏度的测试选定了最佳的喷涂工艺，制备出能够满足喷涂聚脲防护材料行业标准HG/T3831-2006要求的样片。之后通过喷涂成型和溶液涂膜法成型的标准样片进行比较，研究分析了成型工艺对材料力学性能的影响，发现喷涂法能够实现双组分均匀的混合，达到较高的凝胶含量，但内部存在的大量气孔导致其拉伸强度偏低。因此，配方的研制和喷涂设备的设计，仍然是限制该材料迈向更高平台的瓶颈。　　　　1试验部分　　　　1.1试验原料　　　　液化MD（IMM103C，异氰酸根质量分数29.45%），巴斯夫；端羟基聚醚，山东蓝星东大化工；端氨基聚醚JeffamineD-400、D-2000、T-5000和扩链剂二乙基甲苯二胺DETDA，Huntsman；乙酸乙酯（化学纯），国药集团化学试剂。　　　　1.2试验方法　　　　1.2.1聚脲弹性体防水涂料A、B组分的制备在干燥的单口烧瓶中加入一定量的液化MDI，搅拌下按比例加入端羟基聚醚，室温搅拌20min至均匀后，升温到70℃反应5h，得到异氰酸根含量为15%的A组分。按照分子结构设计，一定比例搅拌混合均匀端氨基聚醚D-400、D-2000、T-5000和扩链剂DETDA，加入2%的色粉研磨细化后得到B组分。　　　　1.2.2溶液涂膜法成型聚脲弹性体防水涂料标准样片　　　　将等体积的A、B组分分别溶于乙酸乙酯中配制成25%的溶液，在高速搅拌下混合10s后，倒入模具之中，涂膜在5s后凝胶固化。将膜在(23±2)℃的环境下放置2d挥发溶剂，再用水浸泡后揭下样片，之后继续在(23±2)℃的环境下养护7d，得到标准样片。　　　　1.2.3喷涂成型聚脲弹性体防水涂料　　　　使用GRACO的公司生产的E-XP2聚脲喷涂设备。设定A、B组分工作温度80℃，工作压力2kPa喷涂聚脲样片于聚酯片上，10s表干后揭下，在(23±2)℃的环境下养护7d，得到样片。　　　　1.3测试方法　　　　黏度测试采用上海尼润智能科技有限公司　　　　的NDJ-5S型数字黏度计进行测试。拉伸试验使用Instron1121型拉力机，选用5kN传感器,500mm·min-1拉伸速率测试[5]。红外光谱使用Nicolet-Nexus67型红外光谱进行测试；扫面电镜使用Hitachi-S4700型电镜测试。

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