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水固化聚氨酯（PU）防水涂料面 市以來，以其廣泛的用途，優(yōu)異的性能，簡便的施工，環(huán)保無毒，受到廣大施工人員同業(yè)主的普遍歡迎，為能夠更好地掌握其性能和用途，對其固化原理及應(yīng)用探討如下： 一、原理 一般認為莫卡是 PU 涂料的固化劑， PU 涂料是怕水的，那水為什么可做固化劑呢？我們來討論一下異氰酸酯與水反應(yīng)機理。 異氰酸酯與水反應(yīng)，首先是生成不穩(wěn)定的氨基甲酸，然后由氨基甲酸分解成二氧化碳及胺。若在過量的異氰酸酯存在下，所生成的胺將與異氰酸酯繼續(xù)反應(yīng)，生成取代脲，它們的反應(yīng)過程表示如下： 


R-NCO+H 2 O 慢 R-HNCOOH 快 R-NH 2 +CO 2 ↑ 
R-NCO+R-NH 2 快 R-NHCONH-R 由于 R-NH 2 與 R-NCO 的反應(yīng)比水快，故上述反應(yīng)可寫成： 2R-NCO+H 2 O R-NHCONH-R+CO 2 ↑ 由上述反應(yīng)式可見，一個水分子可與兩個 -NCO 基團反應(yīng)，即水可看做是一種擴鏈劑或固化劑，可代替價高的莫卡，使分子鏈增長，形成聚合物（聚脲）。 根據(jù)以上原理，結(jié)合國外涂料生產(chǎn)的最新技術(shù)，我公司研制的水固化聚氨酯防水涂料，是以聚醚多元醇與異氰酸酯加成反應(yīng)為端異氰酸酯基（ -NCO ）的大分子予聚體，加入增塑劑、顏填料、氣體脫除劑等成份，單組份包裝出廠的無溶劑型涂料。施工時，加入料重 20 — 30% 的水，攪拌均勻即可涂刮或噴涂，也可灌注、澆注成形的系列防水、密封、保溫、鋪裝材料。 二、性能及指標 水固化 PU 防水涂膜為致密的高強度的聚氨酯彈性體，企業(yè)標準 Q/SDKS-23-2003 在廣東省備案。性能指標高于 《聚氨酯防水涂料》 GB/T19250-2003 國家標準的規(guī)定，還符合國家標準關(guān)于產(chǎn)品不應(yīng)對人體生物與環(huán)境造成有害影響的規(guī)定。其產(chǎn)品分為露天暴曬的外露型和非外露型兩種，一般為白色，也可根據(jù)要求制成彩色的裝飾效果。


2 、加水固化干燥迅速 目前市售的單組份濕（潮氣）固化防水涂料以良好的性能及方便的施工贏得了用戶，但是往往由于空氣的濕度不夠，致使固化時間延長，由于不能厚涂，需多次涂刷，因而耽誤工期。水固化 PU 防水涂料可克服以上缺點，在 23 ± 2 ℃的條件下，表干≤ 4h ，實干≤ 12h 。不受空氣濕度大小影響，氣溫低時可通過加熱水和催化劑的辦法保證固化時間，一般 -5 ℃以上的氣溫下都可進行施工。 3 、 無溶劑、環(huán)保無毒、生態(tài)產(chǎn)品 目前在裝修工程中，都要對經(jīng)常積水環(huán)境的廚房和衛(wèi)生間進行防水處理，有的家庭裝修后發(fā)現(xiàn)衛(wèi)生間和廚房里的氣味比較大，經(jīng)室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測中心檢測后發(fā)現(xiàn)，這種情況主要是防水涂料造成的，這類材料一般是由含煤焦油的原料制成，揮發(fā)出來的焦油氣具有刺鼻的氣味；由于焦油氣的分子量比較大，容易在空氣不流通的室內(nèi)環(huán)境內(nèi)沉積，這種污染不容易清除，有的人在無奈之下，只好將裝修好的衛(wèi)生間全部拆除，重新進行防水處理。這類防水涂料的另一個缺陷是采用有機溶劑為稀釋劑，有機溶劑多為甲苯、重質(zhì)苯等有毒物質(zhì)，長時間小劑量吸入焦油氣和苯能夠引起呼吸道疾病以及頭暈、惡心，以致引發(fā)癌癥等。大劑量吸入甚至危及生命。北京市 2003 年正式下發(fā)文件加強溶劑型防水涂料的管理： 〖 Ⅰ 〗 規(guī)定雙（多）組份聚氨酯防水涂料，禁止用于建筑內(nèi)部廁浴間、地下室、地下溝渠、豎井、深坑以及通風不利的工作面。目前，在 10 項強制性國家標準中，還沒有規(guī)定防水涂料的有害物限量標準。為了防止對環(huán)境和水源造成污染，保障生產(chǎn)和施工人員的健康安全，水固化 PU 防水涂料不使用疑為致癌的莫卡，不含溶劑、焦油、瀝青，也不含甲醛、鹵代烴及有毒的重金屬，經(jīng)中國疾病預(yù)防控制中心按 GB/5193 . 3-94 評價屬無毒產(chǎn)品。采用先進生產(chǎn)工藝，使游離甲苯二異氰酸酯含量≤ 0.5% ，是符合 HBC12-2002 “環(huán)境產(chǎn)品技術(shù)要求”的防水涂料，可用于飲用水工程的生態(tài)產(chǎn)品。符合 GB/T19250-2003 《聚氨酯防水涂料》第四章“本標準所包括的產(chǎn)品不應(yīng)對人體生物與環(huán)境造成有害的影響，所涉及與使用有關(guān)的安全與環(huán)保要求，應(yīng)符合我國相關(guān)國家標準和規(guī)范的規(guī)定。”


 4 、 適用潮濕基層 一般防水涂料都要求基層干燥或水份小于 9% ，這對高水位工地或雨季施工及趕工期的施工單位，是一大難題。水固化 PU 防水涂料降低了對砼干燥的要求，與潮濕基層的粘結(jié)強度≥ 0.8Mpa ，可勝任潮濕基層的施工，節(jié)省施工時間，具有極大的社會效益。廣州某大廈設(shè)計樓高 31 層，地下 4 層，位于珠江的邊上。地基坑深達 18 米。做好基層后，因基層潮濕，結(jié)構(gòu)又為復(fù)雜形狀，原設(shè)計防水方案難以實施。設(shè)計單位與業(yè)主研究決定，改用水固化聚氨酯防水涂料進行防水施工。施工期間又遇頻繁降雨，基層反復(fù)見水，底板潮濕，水固化聚氨酯防水涂料正好解決了這個難題。刮涂后 3 個小時表干， 8 個小時即可涂第二遍，涂膜質(zhì)量良好，比其它品種的防水涂料可節(jié)省一半的施工時間。施工又無異味，無污染，順利完成防水施工，取得良好效果，受到施工人員、甲方同監(jiān)理的一致好評！ 5 、 節(jié)省工料 不含溶劑，固含量高，比重又小，和水反應(yīng)固化成膜，一平方米2mm厚的膜，只需用2.1-2.2kg ,用量少,可厚涂施工費用省。 三、應(yīng)用 由于不使用有毒原料，施工時無污染，固化后成為無毒、無味，無接縫的高強度整體膠凝體，性能優(yōu)異，用途廣泛。 1 、 涂膜防水 用于防水涂膜，加水量為料重的 30% ，可單獨用于防水等級為 Ⅲ 級， Ⅳ 級的防水，或做 Ⅰ 級、 Ⅱ 級多道防水設(shè)防中的一道防水層；用于工業(yè)與民用建筑斜、平屋面，雨棚及大跨度要求輕載美觀的建筑；用于地下防水工程，與具有結(jié)構(gòu)防水的基層共同組成剛?cè)釓?fù)合防水體系，從而提高防水性能。其用于地下防水工程，可采用“外防外涂法”和“外防內(nèi)涂法”。根據(jù)厚度要求，平面部位涂布一至兩遍，立面也只需涂布二至三遍，第一遍用現(xiàn)調(diào)好粘度小的涂料滿涂一次，立面刮涂第二、三遍為避免流淌，需將涂料加水攪勻后，放置 10 多分鐘，使粘度增大一些后再涂，這樣既有厚度，也不流淌。 對于有大量灌注樁頭和不規(guī)則形狀的地基，對于空間小，地下管道多的廚房，廁浴間，使用卷材有一定困難，是防水工程的一個難點，而可制成大面積整體的高強度彈性涂膜，防水效果良好。對于有特殊要求的項目，如核電站的核島基礎(chǔ)，可以通過加貼胎體增強材料以達到設(shè)計要求。隨著人們生活水平的提高和環(huán)保意識的加強，住房、賓館、飯店、寫字樓都要求無毒無味，而水固化 PU 防水涂料不僅可形成致密的高強度整體涂膜，而且又無異味，正好滿足了以上要求。 2 、 密封、堵漏、補強 由于水固化 PU 防水涂料具有較高的內(nèi)聚能和含有極性基團，對很多材料如木材，鋼鐵，砼有良好的粘結(jié)性（加水 20% ，對砼的粘結(jié)強度≥ 1.5Mpa ），可在隔絕空氣的條件下，固化為密實的彈性體，是優(yōu)良的密封劑，為了降低成本和增加強度，還可在涂料中加一些橡膠粉和砂。


水固化 PU 防水涂料和水泥拌和使用時，強度提高 1.5~2 倍，粘結(jié)強度也大于水泥砂漿的粘結(jié)強度，并且初粘性強可做成膩子，嵌填細水裂縫做密封堵漏。而做貼面的粘結(jié)劑更可做到粘結(jié)防水一次完成。 水固化 PU 防水涂料和水泥砂漿配成聚合物水泥砂漿 , 其固結(jié)體的彈性模量是普通混凝土抗靜壓彈性模量的 1/5~1/7 ，故在相同的載荷作用下，比混凝土材料有較大的變形，具有高抗?jié)B性和優(yōu)異的力學性能 , 因此是伸縮縫及較大變形裂縫的堵漏和修復(fù)補強的好材料。即使是漫滲或潮濕的狀況也不影響施工 , 在盾構(gòu)法輸水隧洞中，用此法對襯砌砼接縫進行堵漏補強，收到了很好的效果。 3 、 灌漿 水固化 PU 防水涂料用于單液灌漿，特點是不發(fā)泡，可形成致密的凝膠體，對于要求固結(jié)體高強度的灌漿，運用十分方便，經(jīng)濟。 從上海地鐵一號線和廣州地鐵一號線結(jié)構(gòu)裂縫注漿效果看 〖Ⅱ〗 ：水溶性聚氨酯的止水效果通常只有 6-9 個月，這是由于水溶性聚氨酯遇水發(fā)泡，成為含氣海綿體，且與裂縫的砼表面粘結(jié)力很低，在列車行駛振動條件下，海綿體逐漸被破壞，重新漏水；丙凝、乙凝是一種低強度的膠凝體，在列車行駛和外水壓力作用下，不出一個月，膠凝體就被一點點擠出，重新漏水；彈性環(huán)氧注漿溶液粘度較高，且與水不相容，在裂縫漏水的條件下，灌注效果不太理想。而水固化聚氨酯涂料的可灌性和強度均好，又不怕漏水，價格便宜，如果用于地鐵灌漿工程中，一定會收到良好的效果。 4 、鋪裝地坪和運動場地 調(diào)整水固化 PU 防水涂料的配方，可用于鋪裝地坪、運動場地、塑膠跑道和制造運動墊。 水固化 PU 彈性體涂膜，吸震性能好，耐沖擊，硬度在 40~60 （邵 A ）之間，適宜做：特殊地坪如：停機坪、冷庫地坪和運動場地。加橡膠粉后，可做塑膠（聚氨酯）跑道，賽馬場跑道，性能均優(yōu)于 GB/T14833 跑道標準要求。更重要的是，該跑道地坪施工無污染，使用無毒害，耐腐蝕，耐磨損，開創(chuàng)鋪裝運動場地新的局面。 5 、 防腐保溫 聚氨酯彈性體本身是一種防腐保溫材料。水固化 PU 涂膜在 2% 酸、 2% 堿、 5% 鹽的水溶液中長期浸泡不受影響。 -40~95 ℃范圍內(nèi)保溫。性能優(yōu)異，故可以通過填加空心填料的方式降低其導熱系數(shù)達到≤ 0.10W/m.k ，可用于管道，屋面，冷庫的隔熱，并且保溫、防水、防腐可一次完成。 6 、 特殊用途 （ 1 ） 現(xiàn)場澆制 水固化 PU 涂料，成型性能好，常溫固化也不需高溫硫化，就象一種液體橡膠，可以現(xiàn)場澆制大型不規(guī)則的密封圈和止水帶。 也可用于制造模型、玩具、和道具。 （ 2 ） 醫(yī)療方面 由于水固化 PU 涂膜具有生物相容性（即與人體的適應(yīng)性好，不會引起過敏、炎癥），與血接觸也不產(chǎn)生凝血的特點，可以用于醫(yī)療方面。如制人造假肢。還可將水固化 PU 涂料涂覆在砂布表面，用來代替石膏繃帶，固定斷肢，既有強度又有彈性。 四、結(jié)語 水固化 PU 防水涂料符合國際涂料高性能，無污染，多用途的發(fā)展趨勢，達到了國際同類產(chǎn)品的水平。它的誕生，標志著我國化學建材品種和國際接軌，邁出堅實的一步。 參考文獻： [1]北京市建設(shè)委員會文件.京建科教，2003.117號 [2]莫庭斌.地鐵工程中地下結(jié)構(gòu)的防水問題.工程防水與補強技術(shù)，2003.7