講解聚氨酯密封膠在建筑防水工程中的應(yīng)用

1、10/10聚氨酯密封膠在建筑防水工程中的應(yīng)用前 言 密封膠是現(xiàn)場嵌填、粘結(jié)接縫、常溫固化的彈性密封材料，是近0年迅速發(fā)展起來的新型建材，其產(chǎn)業(yè)化得到國家的鼓勵和支持.隨著城市建筑現(xiàn)代化、建筑設(shè)計施工技術(shù)進步、裝修檔次的不斷提高,密封膠在建筑工程和家庭裝修中的消費量迅速增長，有力地推動著密封膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前已形成以聚氨酯、聚硫、硅酮等為主體的新興密封膠產(chǎn)業(yè).目前我國密封膠年產(chǎn)量已達6萬t左右.表1是幾種密封膠的性能對比，從中可以看出聚氨酯密封膠的綜合性能較好,價格適中，這為其在建筑中的廣泛使用提供了有利條件。 目前用于建筑的低價位的硅酮密封膠，已暴露出對混凝土侵蝕、滲油污染、易撕裂、不能涂漆等缺

2、陷,特別在混凝土預(yù)制板及石材墻體接縫,機場、道橋混凝土及玻璃纖維增強混凝土等結(jié)構(gòu)縫的防水密封中問題更為突出。聚氨酯密封膠是指在分子鏈中含有氨基甲酸酯基團的密封膠,具有抗撕裂、耐磨抗穿刺、對基材不污染、耐酸堿、耐有機溶劑、可涂漆、對石材及混凝土無腐蝕等特性，從而在建筑應(yīng)用中脫穎而出，其需求量將會逐漸增長。 表1幾種彈性密封膠的特性 硅氧烷 改性 聚氨酯 密封膠種類 聚硫 單組分 雙組分 硅氧烷 單組分雙組分固儲藏穩(wěn)定性中優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 中優(yōu) 優(yōu)化 前 低溫操作性 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 中優(yōu) 優(yōu) 中優(yōu)性 能固化時流動性 中 優(yōu) 優(yōu) 中優(yōu) 中優(yōu)優(yōu) 填隙后收縮率 小 小 小 小 小 小 粘結(jié)性（底涂) 優(yōu) 優(yōu)

3、優(yōu) 優(yōu) 優(yōu) 優(yōu)固 耐候性 優(yōu) 優(yōu) 中優(yōu) 中優(yōu) 中優(yōu)中優(yōu)化長期使用溫度 4 -0 30 04040后 / 10 10 90 0 90 90 性 復(fù)原性 優(yōu) 優(yōu) 中優(yōu) 中 中優(yōu)中優(yōu)能 耐油性 優(yōu) 優(yōu) 中優(yōu) 優(yōu) 中 中 允許收縮率 15 2 2 5 15 / 2 1 聚氨酯密封膠的種類 聚氨酯密封膠一般分為單組分和雙組分兩種基本類型,單組分為濕氣固化型,雙組分為反應(yīng)固化型.單組分施工方便，但固化較慢；雙組分有固化快、性能好的特點，但使用時需配制，工藝復(fù)雜一些.聚氨酯密封膠的主要原材料及其作用見表2。 表聚氨酯密封膠的主要原材料及其作用 項 目 原料（舉例） 使用目的 聚氨酯預(yù)聚體 聚醚多元醇和二異氰

4、酸單組分膠的基礎(chǔ)預(yù)聚物、雙 酯(TDI、MI) 組分膠的主劑 活性氫化合物 多元醇、芳族多元胺等雙組分膠的固化劑 填料、體質(zhì)顏料CaCO、Ti2、黏土、 滑石粉、炭黑、Si2、增量、補強、增稠、調(diào)色 PVC糊等 其它顏料 氧化鐵、鋅鋇白、氧化使膠與基材同色 銻、酞菁綠、硫化銻等 增塑劑 鄰苯二甲酸酯類、氯化降低黏度，改善作業(yè)性及物 石蠟 性 溶劑 甲苯、二甲苯 調(diào)整黏度 催化劑 二月桂酸二丁基錫、辛加快預(yù)聚體制備反應(yīng),促進 酸鉛、辛酸亞錫、叔胺固化 類 觸變劑 氣相SiO、經(jīng)表面處理防止膠條坍落(下垂) 的CaCO 穩(wěn)定劑 抗氧劑、U吸收劑等 抗老化，提高耐候性 發(fā)泡抑制劑 分子篩、無水石膏、

5、 吸收原料水分及所產(chǎn)生的 a等 O 表3單組分濕固化聚氨酯密封膠組成配比 原材料 質(zhì)量分數(shù) 原材料 質(zhì)量分數(shù) 預(yù)聚體 355 觸變劑 0 填料及顏料 40 催化劑 005 增塑劑 525 穩(wěn)定劑 0。5 溶劑 01 其它 05 表4 雙組分聚氨酯密封膠組成配比原材料 質(zhì)量分數(shù) 原材料 質(zhì)量分數(shù) 聚醚多元醇 150 增塑劑 15 填料 555 催化劑 .051.5 觸變劑 03 穩(wěn)定劑 05 單組分膠料中的預(yù)聚體及雙組分膠中的主劑和固化劑中的聚醚，是密封膠的基礎(chǔ)聚合物（又稱主劑）?；A(chǔ)聚合物約占密封膠的35%65，它們固化后的性能對整個密封膠的性能有較大的影響.2 聚氨酯密封膠預(yù)聚體 聚氨酯預(yù)聚

6、體可分為端一NO聚氨酯預(yù)聚體和改性聚氨酯預(yù)聚體.其中以端一NCO聚氨酯預(yù)聚體為主。.1端NC聚氨酯預(yù)聚體 大多數(shù)聚氨酯密封膠所用的基礎(chǔ)聚合物為純粹的端一NCO聚醚型聚氨酯預(yù)聚體。端一NC聚醚型聚氨酯預(yù)聚體由異氰酸酯和聚醚多元醇反應(yīng)制得。制備時通常通過選擇其原料聚醚多元醇（一般為二元醇或三元醇）的分子量、二元醇及三元醇混合使用的比例、二異氰酸酯的種類,以制備合適的預(yù)聚體。在設(shè)計預(yù)聚體的配方時,一般要考慮使原料的一COOH(摩爾比）控制在1.2,且制備的預(yù)聚體的游離一C質(zhì)量百分含量在1.2l。1 異氰酸酯的選擇 用于聚氨酯密封膠的異氰酸酯主要是芳香族二異氰酸酯MDI和TD，有時也采用脂肪族異氰酸酯

7、HDI。TDI在常溫下是液體，儲存穩(wěn)定,稱量和加料操作方便,通常使用的Tl0，是質(zhì)量比為/9的,4一TDI和2,6一TDI異構(gòu)體混合物.由于2，4一T苯環(huán)上的個一CO基團反應(yīng)活性的差異，I預(yù)聚體具有比較好的穩(wěn)定性。但TD的蒸汽壓較大，有較大毒性。MDI在常溫下為固體,使用不方便，儲存不當(dāng)易產(chǎn)生少量二聚體，影響產(chǎn)品性能.DI的2個一NC基團反應(yīng)活性相同，制備預(yù)聚體及固化時交聯(lián)速度較快，濕固化時二氧化碳氣體釋放速度平穩(wěn),膠層氣泡少，并且用DI制備的密封膠機械強度較高。 由于D在常溫條件下為固體，使用不方便，有時將MDI進行改性,使其在常溫條件下為液體.這里包含有DI50和液化MI。MD5是，4一M

8、和2,一MDI的混合體,2種異構(gòu)體的含量各為左右，其中2,4一DI中的一個一NCO基團的反應(yīng)活性較低。例如將MDI-50和含個以上烴基的聚醚多元醇或蓖麻油型多元醇反應(yīng)制成預(yù)聚體,這種預(yù)聚體和分子量在602500的含2個以上烴基的多元醇以當(dāng)量比0混合,該膠在25下的凝膠時間是5 mi2。液化MDI是碳化二亞胺改性MD，Ml分子脫掉一部分一C生成碳化二亞胺,液化MDI在常溫條件下黏度很低,改善了工藝性能的同時，也提高了原料的儲存穩(wěn)定性。由于碳化二亞胺可與體系中的游離羧酸反應(yīng)，生成穩(wěn)定的酰脲，提高了密封膠的水解穩(wěn)定性。例如將液化MDI和含2個以上烴基的聚醚多元醇反應(yīng)制得預(yù)聚體，預(yù)聚體和氨基多元醇固化

9、，該體系顯示良好的低溫儲存穩(wěn)定性和耐久性3。 HI是，6一己二異氰酸酯,屬于脂肪族異氰酸酯，具有很好的耐光性，通常使用的是H的三聚體，三聚體含有穩(wěn)定的異氰脲酸酯六元環(huán),使產(chǎn)品耐光性好,體系穩(wěn)定,儲存黏度變化不大。文獻4報道，HD和23官能度的多元醇（分子量在60300,如,3一丁二醇),在三聚反應(yīng)催化劑作用下得到的改性產(chǎn)物與DI的預(yù)聚體混合固化后，拉伸強度達到2MPa,2下的硬度為4D，10下的硬度是25D，混合體系在2的黏度是100 mPas. 其它異氰酸酯（如IDI、氫化D)在要求耐變色的淺色密封膠中使用。PAPI在少數(shù)密封膠配方中也有使用，一般作為單獨的異氰酸酯組分. 為了獲得良好的綜合

10、性能,在配方中常常將幾種預(yù)聚體混合使用，如將DI預(yù)聚體和I(或HDl)預(yù)聚體混合等，如0MDI預(yù)聚體（MDI和二乙二醇反應(yīng),一NCO為8%，黏度為80MPas)和40HI預(yù)聚體（I和1,一丁二醇反應(yīng)，一NCO為19.,黏度為2 80 MPas)組成的多異氰酸酯（一CO為5,黏度 05Mas）,5 下固化,硬度是9D，2時的硬度是4D,具有良好的耐熱性4.12 聚醚多元醇的選擇 聚氨酯密封膠所采用的聚醚多元醇主要是聚氧化丙烯二元醇PP和三元醇PT。聚醚多元醇的分子量和官能度對密封膠的性能影響較大,一般情況下，聚醚分子量高,密封膠的拉伸強度等機械性能和硬度下降、伸長率提高；官能度增加，硬度和強度增

11、大。其中，常用的PPG分子量在1 004 00，PPT分子量在3 00600。通常是二官能度和三官能度的聚醚、高分子量和低分子量的聚醚搭配使用來調(diào)節(jié)密封膠的性能.例如：(1）G(分子量2 00）8。7份，PPT（分子量3 00)36。5份，TD 14.8份；（2）PG（分子量200）4份，氧化乙烯封端的高活性聚醚(分子量5 00)5份,MDl 20份，22 改性聚氨酯預(yù)聚體 改性聚氨酯預(yù)聚體主要有端烷氧基硅烷基聚氨酯預(yù)聚體、丙烯酸酯預(yù)聚體等。 端烷氧基硅烷基聚氨酯預(yù)聚體是用有機硅對聚氨酯進行改性,這種改性體系是將端一NCO的聚氨酯預(yù)聚體部分或全部用含活潑氫的烷氧基硅烷(一般屬于偶聯(lián)劑類）反應(yīng),

12、生成有烷氧基硅烷一S（OR)3，端基的預(yù)聚體；這種預(yù)聚體交聯(lián)快，還提高了對基材的粘接力，耐水浸泡，耐候性良好6。 丙烯酸酯預(yù)聚體是由含羥基的丙烯酸低聚物、聚醚與二異氰酸酯合成端一NCO預(yù)聚體，再配制成密封膠，由于引入耐光氧化的丙烯酸酯，因而提高了聚氨酯密封膠的耐候性7。 其它改性聚氨酯預(yù)聚體還有在聚氨酯中引入環(huán)氧基團，可改進粘接性和耐熱性. 聚氨酯密封膠的制備 聚氨酯密封膠主要包括預(yù)聚體的合成、主劑和添加劑的混合及密封膠的包裝。31 單組分聚氨酯密封膠的制備 單組分濕固化聚氨酯密封膠是由端一NCO基團聚氨酯預(yù)聚體與填料、增塑劑等配制而成8.聚氨酯預(yù)聚體的質(zhì)量和穩(wěn)定性直接影響密封膠的各項技術(shù)指標(biāo)

13、.單組分聚氨酯密封膠的制造方法有兩種。 （1)制備聚氨酯預(yù)聚體,再加填料等原料: 聚醚多元醇減壓脫水加多異氰酸酯反應(yīng)加填料、增塑劑等混合分散包裝。 ()在有填料存在下制備預(yù)聚體： 聚醚多元醇、填料、增塑劑混合減壓脫水加多異氰酸酯、催化劑、觸變劑等反應(yīng)包裝.3. 雙組分聚氨酯密封膠的制備 大多數(shù)雙組分聚氨酯密封膠的主劑主要是由聚醚多元醇與多異氰酸酯反應(yīng)得到的端一NCO預(yù)聚體；固化劑由聚醚多元醇、多元胺等活性氫化合物、填料觸變劑、抗氧劑、催化劑等組成.另有少量的雙組分聚氨酯密封膠以羥基組分（或聚醚填料混合物、或端羥基預(yù)聚體）為主劑，多異氰酸酯為固化劑。 雙組分聚氨酯密封膠的主劑的制備工藝如下： 聚

14、醚多元醇減壓脫水加多異氰酸酯反應(yīng)冷卻、包裝。 固化劑的配制工藝一般為: 聚醚多元醇、無機填料、增塑劑、催化劑等分散脫泡包裝。 聚氨酯密封膠在建筑中的應(yīng)用 聚氨酯密封膠在建筑領(lǐng)域發(fā)展較快,需求大，其優(yōu)點有: ()優(yōu)良的耐磨性；（2)低溫柔軟性；（3)性能可調(diào)節(jié)范圍廣；（4）機械強度大;（5）粘接性好；（6）彈性好，具有優(yōu)良回彈性，可適合于動態(tài)接縫;（)耐候性好，使用壽命可長達50年；（）耐油性優(yōu)良;（9)耐生物老化；（1)價格適中。 當(dāng)然,聚氨酯密封膠也有一些缺點:如：不能長期耐熱;淺色配方易受紫外光老化;單組分膠貯存穩(wěn)定性受包裝及外界影響較大,通常固化較慢；高濕熱環(huán)境下固化可能產(chǎn)生氣泡和裂紋；許多場合需涂底劑。 建筑用的密封膠大多為低模量品種，即高伸長率、低硬度,并且大多數(shù)場合需要具有不下垂性能。用于高速公路及機場的聚氨酯密封膠一般為高模量膠,其性能為:邵氏A硬度4060，0模量050. Ma,回彈性不小于85，具有良好內(nèi)聚力，不產(chǎn)生蠕變,抗小石子及其它異物嵌入，耐高速交通磨耗。 聚氨酯密封膠在建筑中的使用場合有：（1）大樓主結(jié)構(gòu)混凝土嵌板間的水平及垂