生物基增塑劑在聚脲中的應用

孫晉良

(海洋化工研究院青島佳聯(lián)研發(fā)生產(chǎn)基地 海洋涂料國家重點實驗室，山東 青島 266071)

生物基增塑劑在聚脲中的應用

孫晉良

(海洋化工研究院青島佳聯(lián)研發(fā)生產(chǎn)基地 海洋涂料國家重點實驗室，山東 青島 266071)

本文研究了生物基增塑劑對聚脲性能的影響。結(jié)果表明，添加適量的增塑劑可以延長聚脲的操作時間，降低聚脲的黏度，提高聚脲的耐水性能，通過與傳統(tǒng)增塑劑對比，生物基增塑劑比傳統(tǒng)增塑劑耐水性能更優(yōu)異。

聚脲；增塑劑；耐水性能

噴涂聚脲彈性體技術(shù)由于其快速固化，對濕氣不敏感，不含揮發(fā)性有機物，耐候性好，優(yōu)異的理化性能，已經(jīng)廣泛的應用在防水、耐磨、防腐等領(lǐng)域[1-2]。但由于施工不當、后期磨損或者人為破壞等因素，聚脲涂層會出現(xiàn)局部破壞、鼓泡、脫落等情況，可以使用手工修補聚脲進行施工[3-4]。

手工聚脲包含A、B兩個組分，A組分為異氰酸酯預聚物，B組分包含氨基固化劑、顏填料、助劑等。手工聚脲要求較長的凝膠時間以便有足夠的時間手工操作[4]。在聚脲配方中添加適量的增塑劑可適當改變其理化性能[5-6]。增塑劑的作用是增塑劑分子穿插到聚合物分子鏈中間，降低聚合物分子間的靜電引力，從而降低聚合物的結(jié)晶度和硬度。常溫施工時物料黏度大，添加適量的增塑劑可以降低黏度[7]。PC是一種傳統(tǒng)增塑劑，廣泛應用在涂料、塑料等領(lǐng)域，生物基增塑劑是一種以天然植物為原料的環(huán)保型增塑劑[8-9]，符合國際環(huán)保標準，具有增韌性好、揮發(fā)性低、耐水抽出、耐老化等優(yōu)點。本文選取這兩種常用增塑劑，考察其對聚脲性能的影響。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

自制手工聚脲；增塑劑碳酸丙烯酯PC；生物基增塑劑；蒸餾水。

1.2 實驗方法

硬度按GB/T 531.1檢測；拉伸強度和伸長率按GB/T 16777檢測；撕裂強度按GB/T 529檢測；吸水率按GB/T 23446-2009檢測；黏度按GB/T 10247檢測。

1.3 材料配方

自制手工聚脲做空白對照，并在其基礎(chǔ)上添加適量的增塑劑，做了系列樣片，以便比較不同量不同種類增塑劑對聚脲性能的影響，不同配方詳見表1。

表1 添加不同量增塑劑的手工料配方

2 結(jié)果與討論

2.1 增塑劑對黏度的影響

表2 不同配方手工聚脲的黏度

增塑劑為低分子物質(zhì)，添加適量的增塑劑能降低預聚物分子間的相互作用，起到稀釋的作用，因而有效降低聚脲體系的黏度，物料的流動性得到提高，越容易充分混合均勻，涂料中夾雜的氣泡也越少，有利于刮涂操作，涂膜性能越好。表2可見添加增塑劑物料的黏度會不同程度地降低，加入量越大，黏度也越低。由于生物基增速劑本身的黏度較PC的黏度要大，其降低聚脲體系黏度的效果沒有PC明顯。

2.2 增塑劑對力學性能的影響

本文主要考察增塑劑對手工聚脲的拉伸強度、扯斷伸長率、撕裂強度以及硬度等幾個方面影響，力學性能數(shù)據(jù)，見表3。

表3 力學性能數(shù)據(jù)

由表3可看出，隨著添加增塑劑添加量的增加硬度降低，但是同時聚脲的扯斷伸長率提高，增塑劑添加5%時，手工聚脲力學性能保持最好。由于聚脲分子中增塑劑小分子的存在，聚脲分子鏈間的應力減弱，增加了聚合物分子鏈的移動，從而降低了聚脲的硬度。同時，原本聚脲分子鏈存在的范德華力以及氫鍵，也由于增塑劑小分子的存在，起到了隔離和遮蔽的作用，使得聚合物分子鏈間的范德華力和氫鍵減弱，拉伸強度和撕裂強度降低，扯斷伸長率增加。從表3中可看出生物基增塑劑對手工聚脲的力學強度保持率比PC要好。

2.3 增塑劑對耐水性能的影響

水分子進入大分子鏈中，與聚合物分子中的極性鍵形成氫鍵，使聚合物分子間的作用力減弱，拉伸強度、撕裂強度和耐磨性能下降。這一過程是可逆的，經(jīng)干燥脫水，可恢復原本的性能，甚至性能更好[7]。

表4 不同配方樣片的吸水率

由表4可以看出，PC作為增塑劑吸水率為負值，樣片出現(xiàn)了質(zhì)量損失，可能是由于PC與聚脲結(jié)合不穩(wěn)定，浸水實驗時出現(xiàn)增塑劑的遷出現(xiàn)象，耐水抽出性能較差。添加增塑劑會使整個體系的黏度降低，使用時涂層夾雜的氣泡更少、涂層更致密，而生物基增塑劑與聚脲樹脂具有較好的相容性，與水的相容性差，耐水抽出性能好，經(jīng)浸水實驗后聚脲吸水率更低，表現(xiàn)出更好的耐水性。但隨著增塑劑添加量的增加，原本聚脲分子間的作用力進一步減弱，吸水率增加，耐水性變差。

3 結(jié)論

(1)聚脲中適當添加增塑劑有助于提高使用性能。

(2)生物基增塑劑可降低手工聚脲的黏度，延長操作時間，提高耐水性。

(3)生物基增塑劑與傳統(tǒng)PC相比更環(huán)保。

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(本文文獻格式：孫晉良.生物基增塑劑在聚脲中的應用[J].山東化工,2017,46(13):42-43.)

Application of Biological Base Plasticizer in Polyurea Coating

SunJinliang

(Qingdao Jialian Research and Production Division Marine Chemical Research Institute,State Key Laboratory Coatings,Qingdao 266071,China)

The different plasticizers on the properties of polyurea material were studied in this paper.The results showed that the proper adding plasticizer not only could extend the polyurea operation time,and could reduce the viscosity of polyurea,but also could improve the water resistant performance of polyurea. In addition,biological base plasticizer showed better water resistance.

polyurea coating;plasticizer;water resistant performance

2017-04-28

孫晉良(1989—)，男，山東青島人，助理工程師，主要從事噴涂聚脲彈性體研究。

TQ414

A

1008-021X(2017)13-0042-02