聚氨酯防水涂料在高铁项目中的运用
作者:admin   日期:2016-4-19

0 引言

聚氨酯材料由于具有优异的物理化学性能,满足高速铁路用材料的要求,以聚氨酯为基础,可制成的产品有泡沫塑料、弹性体、涂料、黏合剂等,在轨道交通的防震减噪、防水、灌封等方面有着广泛的应用[1-2]。

随着近年来高速铁路的快速发展,在高铁工程项目中应用越来越广泛[3],《铁路混凝土桥面防水层技术条件》中严格规定了直接用作防水层的聚氨酯防水涂料的拉伸强度≥6.0MPa,断裂伸长率≥450%。本文基于这一标准要求,探讨了聚氨酯涂料中聚醚、异氰酸酯、交联剂、助剂对聚氨酯防水涂料的影响,制备了一种满足标准要求的高强度聚氨酯防水涂料。

1、试验部分

1.1原材料

聚醚多元醇(DL-1000D、DL-2000D、EP-330NG):工业级,山东蓝星东大化工有限责任公司;甲苯二异氰酸酯(TDI):工业级,拜耳材料科技(中国)有限公司;氯化石蜡(52#):工业级,南京荣基化工有限公司;煅烧滑石粉(1250目):工业品,阳山县华兴精细微粉厂;邻苯二甲酸二丁酯(DBP):工业品,广州市壮达化工有限公司;3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA):工业品,湘园特种精细化工有限公司;辛酸亚锡(T-9):工业级,上海雨田化工有限公司;防老剂BHT264:工业级,德国YOUNGING(洋樱)集团。

1.2基本配方

A、B组分的基本配方见表1。

1.3制备工艺

A组分:将聚醚DL-1000D、DL-2000D、EP-330NG按一定比例加入四口烧瓶中,升温至110℃并保持压力在-0.085MPa以下脱水2h,降温至80℃,加入TDI反应3h,降温出料即可。

B组分:将氯化石蜡、DBP、EP-330NG、MOCA、滑石粉等按一定比例分散好,加入到四口烧瓶中,升温至110℃脱水2h,降温至50℃,加入T-12、BHT264搅拌均匀即可出料。

1.4主要仪器

电热鼓风干燥箱:DHG-9070,上海浦东荣丰科学仪器有限公司;低温试验箱:DX-40,天津港源试验仪器厂;标准养护箱:JBY-30B,沧州科达路桥试验仪器厂;电子万能拉力试验机:WDW-5型,广州澳金工业自动化系统有限公司。

1.5性能测试

将A、B组分按质量比1∶1混合搅拌3~5min制膜,在标准试验条件(温度(23±2)℃,相对湿度(60±15)%)下养护并检测。

性能测试按照TB/T2965—2011《铁路混凝土桥面防水层技术条件》进行物理性能测试。

2、结果与讨论

2.1涂料主要性能检测结果

按上述A、B组分基本配方合成高强度聚氨酯防水涂料,按照TB/T2965—2011进行物理性能测试,结果见表2。

表2检测结果显示,该涂料各项物理性能指标均达到标准要求,而且性能良好。

2.2NCO含量对涂料性能的影响

B组分配方固定,制得NCO含量不同的A组分,与B组分按质量比1∶1混合制膜,检测其强度和延伸率,结果见表3。

由表3可知,当NCO含量增加,A料中刚性链段增加,极性基团增多,易于形成氢键,涂膜后交联密度增大,试样较硬,拉伸强度则比较大。但刚性链段的增加限制了分子链在拉伸过程中的运动,使得涂膜后延伸率减小。为使涂料综合性能突出,试验中A组分的NCO含量应控制在8.0%~8.5%。

2.3聚醚多元醇对涂料性能的影响

在聚醚二元醇DL-1000D、DL-2000D物质的量比一定的条件下,不同的二元醇与三元醇的物质的量比合成A料,保持预聚体中NCO含量不变,2种聚醚的物质的量比对涂膜性能的影响见表4。

由表4可以看出,物质的量比增大,涂膜强度减小,断裂伸长率增大。原因是聚醚二元醇以直链为主,主要提升延伸性能,聚醚三元醇在与TDI反应时,起交联作用,主要增加涂膜的强度。所以在配方优选时,n(二元醇)/n(三元醇)物质量比控制在14~15,制得的涂料涂膜性能良好。

2.4B组分中固化剂MOCA含量对涂料性能的影响

MOCA可以在聚氨酯、聚脲类制品的生产中作为扩链剂、固化剂使用。不同MOCA含量制得的B组分与NCO含量为8.0%的A组分按1∶1制膜,测得涂料涂膜性能结果见表5。

从表5可以看出,MOCA含量增加,反应加快,使得表干时间缩短,拉伸强度增加,而断裂延伸率则先增大后减小。原因是改性MOCA交联剂中含有4个活泼氢原子,活性高,反应后交联密度大,且带的苯环是属于刚性链段,随着用量增加,刚性链段增加,强度增强,断裂延伸率则是增加到一定程度后开始下降,作为配方优选,MOCA含量应控制在12%~14%,制得的涂料涂膜性能优异。

2.5B组分中抗氧剂含量对涂料热老化性能的影响

聚氨酯防水涂料成膜后,在光和热的作用下,分子中的部分直链和基团会分解断裂,造成涂膜性能下降。在配方中加入一定量的抗氧剂,能有效地减缓性能的老化过程,目前聚氨酯涂料常用的抗氧剂是受阻酚类。B组分中抗氧剂BHT264含量对涂料热处理性能的影响见表6。

从表6中可以看出,随着抗氧剂含量的增加,涂膜的热处理强度保持率和热处理延伸率都增大,使得聚氨酯涂膜的耐热性能得到大幅提升,当增加到2.0%后,热处理性能变化不大,作为配方优选,BHT264应控制在1.5%~2.0%。

2.6聚氨酯防水涂料黏度变化对施工性能的影响

聚氨酯防水涂料在施工时,需将A、B组分按一定的配比混合搅拌均匀后方可施工,A、B组分在混合后,就开始反应,黏度随时间而增大,黏度增大过快,将影响施工的涂刮性能。所以,在配方研制过程中,需要适度控制反应的速度来控制涂料混合后的黏度,使涂料具有更好的施工性能。通过调节催化剂的含量,室温(25℃)下测试涂料在A、B组分混合后30min的黏度变化见图1。

从图1中可以看出,催化剂T-9含量在0.05%~0.10%时,A、B组分混合30min后,黏度在20000~30000mP·s,且黏度变化平稳,不会急剧增大,涂料的涂刮性良好。T-9含量大于0.1%后,涂料黏度急剧增大,不利于施工,所以在该体系中T-9含量应控制0.05%~0.10%。

3、结语

本试验重点分析了NCO含量、二元醇与三元醇物质的量比、MOCA含量、抗氧剂含量对涂膜性能的影响,还讨论了催化剂T-9含量对A、B组分混合后黏度的影响。经测试结果对比,该铁路用高强度聚氨酯防水涂料配比中,NCO含量为8.0%~8.5%、n(二元醇)/n(三元醇)物质的量比在14~15、MOCA含量在12%~14%、抗氧剂BTH264含量在1.5%~2.0%、催化剂T-9含量在0.05%~0.10%时制得的聚氨酯防水涂料物理性能和施工性能达到最佳。

光速快三 光速快三 光速快三 光速快三 光速快三 光速快三 光速快三 光速快三 光速快三 光速快三