溫度對PTN石油瀝青聚氨酯接縫材料表干時間和硬度的影響

楊博

(渭南市澗峪水庫工程建設(shè)管理局 陜西 渭南 714000)

1 前言

接縫材料（密封膠）的表干時間和硬度是衡量材料物理性能的指標(biāo)，對現(xiàn)場施工進度和固化后材料的形態(tài)有一定的指導(dǎo)意義，在這方面的研究不多。美國的Philipson發(fā)明的密封膠[1]室溫固化，在由壓力和機械連接的兩個金屬物質(zhì)的接觸面間形成了流動密封。固化后邵氏硬度30～70，具有氣密性，耐石油燃料，耐壓縮冷流，可在寬溫度范圍使用(48℃～121℃)。

Crompton公司以甲硅烷基化聚氨酯為主體，加入1,5,4-氨基-3,3二甲基丁基三甲氧硅烷作促進劑，制得密封膠斷裂伸長率741%，邵氏硬度27，而使用Silane A-1120的指標(biāo)分別為536%和31[2]。

我國對于新型接縫材料PTN的表干時間和硬度研究尚處于空白階段，對此進行研究，將具有一定的理論創(chuàng)新，對工程實踐具有一定的指導(dǎo)意義。

2 實驗材料及實驗方法

2.1 PTN材料介紹

新型接縫材料PTN，釋意是本材料專利中決定材料特性的三個主要基本原材料的英文首字母縮寫：Polyurethane（一種聚氨酯材料）、Triethylcitrate(一種增溶劑，用于促進瀝青和聚氨酯材料相溶)、N-N-dimethylethanolamine(一種固化劑，促進低溫固化)。在現(xiàn)場使用時，將兩個組分按比例混合，反應(yīng)固化[3]。

2.2 試塊成型

PTN材料實驗試塊成型按照甲料∶乙料（重量比）1∶2、1∶2.2、1∶2.5、1∶2.8、1∶3 不同配比澆注自然成型圓餅狀，甲乙組分要混合均勻。

2.3 不同溫度下材料表干時間的測定

據(jù)GB/T13477.5—2002規(guī)范[4]知，將制備好的試塊在標(biāo)準(zhǔn)條件下靜置一定的時間，然后用無水乙烯擦凈手指端部，輕輕接觸試塊上三個不同的部位，相隔適當(dāng)時間重復(fù)上述操作，直至無試樣粘附在手指上為止。記錄試塊成型后至試樣不粘附在手指上所經(jīng)歷的時間,即表干時間。首先在10℃下按著上述5個不同配比澆注成型的試塊，記錄下每塊試塊剛成型時的時間和表面風(fēng)干的時間，時間差即表干時間，然后將試塊做好標(biāo)記放置待用。按照上述做法和順序分別測定15℃、20℃、25℃、30℃下的表干時間，同樣將試塊做好標(biāo)記放置至完全干狀態(tài)待用。

2.4 不同溫度下材料硬度的測定

將上述5組試塊放置在空調(diào)房內(nèi)，將溫度依次調(diào)至 15℃、20℃、25℃、30℃的溫度下，在每個試塊上較平坦均勻的地方取10個點，用邵氏A硬度計測試儀測量硬度，求平均值并記錄。

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 PTN材料同一溫度下不同配比的表干時間研究

聚氨酯材料性能調(diào)節(jié)范圍很大，本文中試驗所用試塊均為2種基本料，即甲料、乙料。甲乙料配比是最基礎(chǔ)的指導(dǎo)依據(jù)，1∶2.0到1∶3.0隨著乙料成分的增加，材料的表干時間呈遞減趨勢。

實驗結(jié)果如下圖1所示。

圖1 PTN 材料在不同溫度下表干時間

圖2 PTN 材料不同配比下表干時間

圖3 PTN 材料在不同溫度下的硬度變化

3.2 PTN材料同一配比在不同溫度下的表干時間研究

實驗數(shù)據(jù)表明，同一配比的PTN在不同溫度下的表干時間不同，表干時間會隨著溫度的升高而縮短。

實驗結(jié)果如圖2所示。

3.3 PTN材料不同溫度下制成的試塊在相同溫度下的硬度研究

實驗數(shù)據(jù)表明，PTN在相同溫度下，隨著比例從1∶2.0到1∶3.0逐漸增大，硬度逐漸呈下降趨勢。但一些組別出現(xiàn)與此規(guī)律不一致的情況，可能是由于試塊制作不均勻，人為誤差所致。

結(jié)果如圖3所示。

4結(jié)論

通過試驗分析對一種新型防滲混凝土接縫材料PTN的表干時間和硬度做了相應(yīng)的研究，主要得出以下結(jié)論：

（1）甲料∶乙料=1∶2.5時為較好的配比，建議在實際中進行應(yīng)用。

（2）甲乙料配比從1∶2.0到1∶3.0隨著乙料成分的增加，材料的表干時間呈遞減趨勢。

（3）同一配比的PTN在不同溫度下的表干時間不同，表干時間會隨著溫度的升高而縮短。

（4）不同溫度下制成的PTN在相同溫度下，隨著比例從1∶2.0到1∶3.0逐漸增大，硬度逐漸呈下降趨勢。

[1]Philipson Joseph.Fluid sealing between faying surfaces utilizing a solid sealant polyurethane.US.6133371,2000-10-17.

[2]Johnston Robert,Lehmann Patrice.Compositions of silylated polymer and aminosilane adhesion promoters.WO.0112693,2001-02-22.

[3]李紹雄,劉益軍.聚氨酯膠粘劑[M].北京∶化學(xué)工業(yè)出版社,1998.

[4]中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，建筑密封材料試驗方法第5部分：表干時間的測定(GB/T13477.5—2002)[S].