环氧-聚氨酯防水涂料研制与应用

1 前言
建筑物防水是提高建筑物使用寿命的重要环节。随着我国城市基础设施建设的迅猛发展,尤其是地下铁路建设的大规模展开,地下防水工程也随之扩大,由于地下工程质量的特殊要求,对防水材料提出了新的更高的要求。

2 研制
本课题是根据天津地铁工程的设计要求,成立了科研专题小组,从原料筛选到配方设计进行了反复的试验。进行了系统的研制工作,潜心研制出新型环氧聚氨酯防水涂料。产品经质检机构测试指标全部达到工程设计要求。同时,我们制定了产品标准、生产工艺、施工工艺等。

2.1 反应原理
常温施工的环氧聚氨酯防水涂料是通过异氰基聚氧基酯预聚物与环氧树脂中的OH 基进行反应生成端环氧基聚氨酯高聚物,环氧基聚氨酯的环氧基在开环聚合催化型固化剂的存在下进行反应交联而生成大分子高聚物。产生了既有聚氨酯特性又具有环氧树脂特性的聚合物合金,该聚合物既有很好的柔性又有相当好的粘接性及抗腐蚀性等优良特性。
其反应如下:

2.2 原材料

2.3 工艺
2.3.1 甲组分
称取定量的多元醇加入脱水釜中,加热真空脱水水含量低于0.05%,冷却至50℃以下加入反应釜中,再量取定量的TDI。开启搅拌,在85±2℃条件下搅拌保温2h,取样测粘度和异氰酸根含量。

2.3.2 乙组分
取一定量的混合溶剂预溶解流平剂,然后依次加入环氧树脂、聚氨酯多元醇、助剂、色浆等原材料搅拌约1h 左右。
甲组分:乙组分=1:1.5

2.3.3 甲、乙组分性能指标
甲、乙组分性能指标见表1。

2.3.4 工艺流程

3 影响因素
3.1 环氧树脂的影响
在合成环氧树脂防水涂料时,我们选用了双苯酚A 型环氧树脂,该环氧树脂含有异氰酸基反应的OH 基,通过对E-1009、Epikotelool、E-51、E-44、E-828 等牌号进行实验对比,得出结论认为Epikote-1001 环氧树脂与我们合成的端NCO 聚氨酯预聚体反应,其生产工艺、产品性能较好。(见表2)

3.2 聚氨酯预聚体的影响
3.2.1 聚醚多元醇
聚醚多元醇是构成聚氨酯的主要原料之一,它给予聚氨酯柔性、弹性、伸长及耐寒性、聚醚多元醇不含酯键和双键,其耐水解和耐臭氧性优异。在繁多的聚醚多元醇中我们选择了三种牌号聚醚多元醇与环氧树脂相互改性。异氰酸酯的种类很多,我们根据工程技术要求及工艺操作方面考虑,选择了工业用TDI 异氰酸酯。

3.2.2 预聚体 NCO 含量的影响
聚氨酯预聚体NCO 含量直接影响防水涂层质量,一般来说NCO 含量高,涂层的硬度大、耐磨、抗渗好。但伸长、弹性低、脆性大。通过试验证明:NCO 含量在6~8 范围较好。

3.3 催化剂
我们对若干种促干剂进行筛选,因为促干剂的选择直接影响涂层的表干时间和实干时间,而表干时间和实干时间直接影响粘接强度。

3.4 辅料
辅料的选择主要是改进涂层的流平性,经过筛选我们选择了氧化硅类作为流平剂,虽然价格昂贵,但效果甚佳。

3.5 溶剂
溶剂在成膜以后以什么样的速度挥发,决定了涂料的表观性能。这就要求混合溶剂中有挥发较快的、挥发适中的、挥发较慢的各种溶剂,使挥发速度与混合溶剂达到平衡。若构不成梯度,成膜表面可能出现起泡、流挂等弊病。我们采取不同沸点的溶剂进行搭配制成混合溶剂,解决了以上各种问题。另外,溶剂的选择还考虑了施工方便、无毒性等。

4 产品性能

5 产品特点
⑴ 施工简便,只需在室温下将甲、乙两组分按比例混合均匀即可施工。
⑵ 适用范围广,可用于多种工程,特别是开关复杂的异型部位施工。
⑶ 与混凝土具有良好的粘接性能,固化后形成无接缝完整涂膜的防水层。
⑷ 固化后的防水层具有很高的弹性和延伸率,对基层开裂伸缩等特殊情况适应性强。
⑸ 固化时间和产品颜色可根据用户需要调整。
⑹ 不含焦油无毒、环保。

6 施工工艺
⑴ 防水基层应按设计要求,表面要平整不允许有凹凸不平、松动和起砂掉灰、油污等存在。
⑵ 施工时要求防水基层干燥,以含水率小于9%为宜,采用简单的测定方法,将1m2 厚度2mm橡胶覆盖在基层表面上,放置2~3h,如该橡胶板材的基层表面无水印,即说明基层的含水率已小于9%,可满足施工要求。
⑶ 施工的环境温度一般在5℃以上较适宜,因温度过低涂膜防水材料粘度太大,施工操作不便,而且固化速度也会减慢。
⑷ 根据基层面积大小,必要时设置若干施工缝。
⑸ 配料
①现场拌制防水浆料时,配制场地与施工区域保持距离,以防止防水层遭破坏;
②防水浆料必须搅拌均匀;
③若浆料中有固体建筑物存在时,必须用篮子滤去;
④甲、乙料比例为1:1.5 与催凝剂混合,充分搅匀(所用容器,工具必须无水干燥);
⑤可根据环境温度相应调整催凝剂用量来调节固化速度;
⑥底涂的涂刷不宜过厚,厚度在0.1~0.2mm之后分两次涂刷。
⑹ 防水作业
①防水层应做到防水整体性;
②防水层做三遍,第一遍以低粘度为宜(便于加强与基面结合力),每次涂刷方向成垂直,重涂时间的间隔,由施工环境的温度和涂膜固化的程度(以手感不粘)来确定,其间隔时间过长时,应轻轻打磨(用细砂纸)第一层固化后再涂第二遍。
⑺ 养护:每层防水层施工后,应遵守材料养护时间及养护条件进行养护,在养护期严禁利器刮划。

7 施工中遇到的问题及解决方法
⑴ 涂料粘度过大,不便于进行涂刮施工时,可加入少量的甲苯、二甲苯稀释,以降低粘度,但加入量不得大于乙料的10%。
⑵ 当甲、乙料混合固化太快,影响施工时,可加少许磷酸或作缓凝剂,但加入量不得大于甲料的0.5%。
⑶ 涂膜材料对金属工具粘结固化后,清洗困难时,可到指定的安全区点火焚烧,进行清除。
⑷ 如发现乙料有沉淀现象时,应搅拌均匀再用,这样就不会影响质量。
⑸ 在施工过程中要注意施工人员的安全。
① 注意施工环境的通风;
② 要有一定的劳动保护;
③ 施工现场绝对禁止烟火。

8 结语
建筑物防水是提高建筑物使用寿命的重要环节。环氧聚氨酯防水涂料是目前国内外防水涂料中高档产品,该产品的推广应用,将会带来较好的经济效益和社会效益。

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