水性單組份聚氨酯的應用和防水特性

夏克然

【摘要】本文針對一般涂料的應用性能較低，在施工中的完成時間較長，防水效果較差的問題，提出水性單組份聚氨酯的應用和防水施工特性。水性單組份聚氨酯是以水性聚氨酯樹脂為基料，并以水為分散介質的一類涂料，具有常溫干燥、耐老化性、耐水性和耐溶劑性，與水混合后黏度小，可灌性好等特點，常應用于紙張、木器、建筑防水施工等領域。通過計算水性單組份聚氨酯涂料施工穩(wěn)定性安全系數(shù)，構建施工質量模型。實驗結果表明，水性單組份聚氨酯涂料在施工中的防水效果較好，能提升施工效率。

【關鍵詞】水性單組份;聚氨酯;施工質量

1. 引言

隨著環(huán)境法規(guī)對涂料的揮發(fā)性有機化合物（VOC）含量的限制，高性能與低 VOC 含量相結合的水性聚氨酯涂料已成為涂料技術發(fā)展的趨勢。單組分水性聚氨酯涂料是以水性聚氨酯樹脂為基料，并以水為分散介質的一類涂料，具有不燃、無毒、不污染環(huán)境、節(jié)省能源等優(yōu)點，既具有傳統(tǒng)的溶劑性體系的優(yōu)點，又符合環(huán)境法規(guī)的要求，是一種可以廣泛使用的環(huán)保材料，能滿足建筑、工業(yè)防護、家具、汽車漆等涂料領域的應用。近年來，隨著學者對水性單組份聚氨酯的深入研究，取得的成果也越來越豐碩[1]。

文獻[2]研究了磷鋁酸鹽水泥基灌漿材料流變性能及保水性能，探究了水灰比，外加劑對磷鋁酸鹽水泥流變性能以及保水性能的影響規(guī)律。結果表明：水灰比越大，漿體黏度越小，流動性能越好，但漿體越不穩(wěn)定，越容易離析，而且MgO膨脹劑的摻入，增大了漿體的黏度，其中膨脹劑活性越高，漿體的流變性越差，羥丙基甲基纖維素醚以及鈉基膨潤土摻入改善水泥漿體保水性能，羥丙基甲基纖維素醚的保水效果優(yōu)于鈉基膨潤土，當HPMC摻量大于0.3%，灌漿液不析水，摻加減水劑降低了漿體的黏度，且聚羧酸系減水劑的減水效果優(yōu)于萘系減水劑，同時減水劑的摻入會使?jié){體的穩(wěn)定性下降。文獻[3]研究了低溫固化環(huán)氧樹脂灌漿材料的性能，采用硫脲與二乙烯三胺為原料合成硫脲改性胺，然后與多聚甲醛，苯酚進行曼尼斯反應，制得含有硫脲基團的曼尼斯堿作為環(huán)氧樹脂固化劑，再配以環(huán)氧樹脂及活性稀釋劑制得低溫固化環(huán)氧樹脂灌漿材料，研究了活性稀釋劑和固化劑用量對環(huán)氧灌漿材料性能的影響，結果表明，漿液的黏度可在500～1000 mPa·s之間調(diào)節(jié)，固結體抗壓強度≥60 MPa，室溫（25℃）初凝時間5～10 min可調(diào)，低溫（5℃）初凝時間30～90 min可調(diào)，可用于低溫環(huán)境下的補強加固及堵漏灌漿材料。

但是上述兩種材料在施工中的應用效果不佳，導致施工時間較長，防水效果較差。為此本文提出水性單組份聚氨酯的應用和防水施工特性。

2. 水性單組份聚氨酯的應用

水性聚氨酯是一種應用廣泛的對環(huán)境友好的涂料，分為單組份聚氨酯和雙組份聚氨酯。水性單組份聚氨酯涂料在建筑施工時，不用調(diào)配，進行簡單的攪拌即可;而雙組份聚氨酯涂料需要控制比例進行調(diào)配并攪拌，才能使液料均勻混合[4]。雙組份聚氨酯涂料使用復雜，成膜質量較差，延長了施工時間，如果在調(diào)配和攪拌過程中不嚴謹，就會影響成膜，出現(xiàn)質量問題，返工極其麻煩，不太適合建筑施工使用。單組份聚氨酯涂料是以水為分散介質，以水性聚氨酯為基料的涂料，降低了揮發(fā)性有機溶劑的使用，減少了對環(huán)境的污染，具有常溫干燥、耐老化性、耐水性、耐溶劑性，與水混合后黏度小，可灌性好等特點。

所以水性單組份聚氨酯涂料一經(jīng)研發(fā)面世就快速得到了社會的認可和廣泛應用。

2.1 紙張涂料

水性單組份聚氨酯能夠用于紙張涂料，用最少的量就能夠提高涂布紙的印刷表面強度，且價格較低，涂層光澤度較好，是別的涂料所不能及的。

2.2 木器涂料

水性單組份聚氨酯作為木器涂料最早進入市場的是體育館地板涂料，要求施工時盡可能用低揮發(fā)性的有機溶劑，耐磨損、時間短、施工方便，且水性單組份聚氨酯木器涂料的光澤度能夠達到93.6%，擺桿硬度14d，具有較高的光澤度，硬度較強，裝飾性能較好[5]。

2.3 建筑施工

水性單組份聚氨酯涂料在建筑施工的應用中，通過高壓注入混凝土裂縫結構中，延展到所有的裂縫都被填滿，這樣在遇水之后就能夠隨著交聯(lián)反應，釋放出非常多的氣體，產(chǎn)生二次滲壓，可以再次將彈性體壓進所有的裂縫中，直到滲漏被阻止為止[6]。

2.4 工業(yè)維護

水性單組份聚氨酯涂料可以應用在公路橋梁、發(fā)電站等工業(yè)維護中，具有保護和裝飾的作用。其主要特點是耐高低溫、耐久、防腐、防銹，不易出現(xiàn)裂紋，從而減少補修頻率，減少維修成本[7]。

3. 防水施工質量模型

通過上述部分完成對水性單組份聚氨酯的應用研究，為體現(xiàn)水性單組份聚氨酯涂料的防水特性，從而設計以下施工質量檢測方法。

在進行施工建設中，水性單組份聚氨酯涂料對基礎的附著力可以引起相對應的水性單組份聚氨酯涂料在基層面上的滲透性[8]。為保證水性單組份聚氨酯防水涂料施工質量，對水性單組份聚氨酯防水涂料施工進行穩(wěn)定性安全系數(shù)的設定。

設定ΣA為水性單組份聚氨酯涂料的附著力，ΣB為全部作用在基層的附著力。C為撕裂強度，H為剝離強度，M1為斷裂伸長率，M2為加熱伸縮率，N為吸水率，則水性單組份聚氨酯涂料施工安全系數(shù)的計算式可以表示為：

（1）

（2）

將ΣE設定為基層荷載應力，ΣD為結構極限承載力，T為凝膠時間，根據(jù)上式獲得的水性單組份聚氨酯涂料施工安全系數(shù)，建立施工質量控制模型：

（3）

4. 實驗結果與分析

為了驗證本文提出的水性單組份聚氨酯涂料施工效果，對某建筑工程施工現(xiàn)場進行一次模擬實驗。建筑工程涂料施工現(xiàn)場如圖1所示。

采用文獻[2]研究的磷鋁酸鹽水泥基灌漿材料和文獻[3]研究的低溫固化環(huán)氧樹脂灌漿材料、與本文研究的水性單組份聚氨酯涂料，同時進行建筑工程施工，并對防水效果進行對比分析，對比結果如圖2所示。

圖2? 三種涂料的防水率對比結果

根據(jù)圖2可知，本文研究的水性單組份聚氨酯涂料在建筑施工中的防水率在87%以上，而磷鋁酸鹽水泥基灌漿材料在建筑施工中的防水率在70%以上，低溫固化環(huán)氧樹脂灌漿材料在建筑施工中的防水率在50%以上，說明本文研究的水性單組份聚氨酯涂料在建筑施工中的防水效果比磷鋁酸鹽水泥基灌漿材料和低溫固化環(huán)氧樹脂灌漿材料在建筑施工中的防水效果好。

為了進一步驗證本文研究的有效性，對水性單組份聚氨酯涂料、磷鋁酸鹽水泥基灌漿材料和低溫固化環(huán)氧樹脂灌漿材料在建筑施工中的完成時間進行對比分析，對比結果如表1所示。

根據(jù)表1可知，水性單組份聚氨酯涂料在建筑施工中的平均完成時間為13.33min，磷鋁酸鹽水泥基灌漿材料在建筑施工中的平均完成時間為41.67min，低溫固化環(huán)氧樹脂灌漿材料在建筑施工中的平均完成時間為36.67min，說明本文研究的水性單組份聚氨酯涂料在建筑施工中的平均完成時間比磷鋁酸鹽水泥基灌漿材料和低溫固化環(huán)氧樹脂灌漿材料在建筑施工中的平均完成時間短，是因為本文研究的水性單組份聚氨酯涂料無須調(diào)配攪拌，成膜速度快，縮短了建筑施工時間。

5. 結論

為了驗證水性單組份聚氨酯涂料的施工優(yōu)勢，本文提出水性單組份聚氨酯的應用和防水施工質量檢測方法。通過實驗結果可知，本文研究的水性單組份聚氨酯涂料在建筑施工中具有較高的防水效果，能提升施工效率。由此可見，水性單組份聚氨酯涂料在實際使用的過程中，的確有著施工簡單、防水性好、耐久性強以及施工成本低等方面的優(yōu)點。

參考文獻

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（作者單位：四川省建材工業(yè)科學研究院、四川省材科院檢驗檢測有限公司）

【中圖分類號】TQ339

【文獻標識碼】A

【文章編號】1671-3362（2020）07-0085-03