赵启超  高仲义  倪 萍

（山东蓝岳新材料科技有限公司  山东烟台 264000）

摘  要：在单组分聚氨酯防水涂料配方中分别加入噁唑烷类、混合胺类和醛亚胺类3种潜固化剂，探讨潜固化剂对单组分聚氨酯防水涂料的泡孔抑制、力学性能和储存稳定性的影响。结果表明，3种潜固化剂在不同程度上都有效抑制了涂层中气泡产生；但噁唑烷类潜固化剂QF-03和混合胺类潜固化剂QF-04降低了防水涂料的力学性能，其中QF-03影响更显著，而醛亚胺类潜固化剂QF-05对单组分聚氨酯防水涂料的力学性能无不良影响，且储存稳定性相对较好。

关键词：单组分聚氨酯防水涂料；潜固化剂；抑泡作用；力学性能；储存稳定性

聚氨酯防水涂料具备优良的物理性能，弹性好可以适应基础的各种形变，对基础材料粘结性强，防水效果优异，在建筑防水施工中广泛应用^[1-2]。聚氨酯防水涂料可分为单组分和多组分，单组分聚氨酯防水涂料因使用方便，受到施工人员欢迎^[3-4]。单组分聚氨酯防水涂料的固化原理为组分中—OH与—NCO反应结束后，剩余的—NCO与环境中的H₂O发生反应，最终生成脲键并释放出CO₂，当反应过程中产生CO₂的速率过快且气体不能及时排出或破裂时，会使得固化后的涂膜表面不平整，留下气泡或者针孔、孔洞^[5-6]。因此现场施工时单组分聚氨酯防水涂料不可涂膜太厚，否则易出现气泡或者针孔类孔洞，直接对其物理性能产生不良影响。针对这一问题，本工作将潜固化剂直接添加在单组分聚氨酯防水涂料配方中，探讨不同类型的潜固化剂对单组分聚氨酯防水涂料的发泡控制、物理性能和储存稳定性的影响。

1  实验部分

1.1  主要原料和仪器设备 

聚醚多元醇（DL2000D，f=2，M_n=2 000；330N，f=3，M_n=5 000），山东蓝星东大化工有限责任公司；52#氯化石蜡，济南鑫诺化工有限公司；滑石粉，蓬莱市永丰达超细滑石粉厂；铁红，五莲县丽彩工贸有限公司；甲苯二异氰酸酯（TDI-80），万华化学集团股份有限公司；碳酸二甲酯（DMC），

山东英朗化工有限公司。以上均为工业级。噁唑烷类潜固化剂QF-03（f=2，M_n=187）、混合胺类潜固化剂QF-04（f=2，M_n=312）、醛亚胺类潜固化剂QF-05（f=2，M_n=271）、分散剂07F、防沉剂05F、流平剂、催化剂V01，自制。

WDW-2E型微机控制电子WN试验机、济南耐尔试验机有限公司；HWY-10型多功能循环恒温水浴、NDJ-79型旋转粘度计，上海昌吉地质仪器有限公司。

1.2  潜固化剂单组分聚氨酯防水涂料的制备

单组分聚氨酯防水涂料基本配方见表1。

按表1配方将聚醚多元醇、氯化石蜡、分散剂、防尘剂倒入三口烧瓶中，搅拌10 min左右，混合均匀，加入滑石粉搅拌升温至（115±5）℃，真空脱水3 h，降温至80 ℃加入TDI-80，保温反应2 h。降温至50 ℃以下，加入DMC和流平剂，搅拌15 min左右再加入按理论值计算用量的潜固化剂（空白样不添加任何潜固化剂），再加入催化剂V01，继续搅拌20 min后出料。

1.3  涂膜制备 

按照GB/T 19250—2013《聚氨酯防水涂料》要求，在涂膜制备前，涂料及所用试验器具在（23±2）℃、相对湿度（50±10）%条件（标准试验条件）下放置至少24 h。将放置后的涂料混合均匀，不加稀释剂。模框不翘曲且表面平滑，涂覆前采用脱模剂一次涂覆到（1.5±0.2）mm厚度。制备的涂膜在标准试验条件下养护96 h，脱膜翻面后继续养护72 h。

1.4  分析与测试

拉伸强度和断裂伸长率按照GB/T 16777—2008测定。

2  结果与讨论

2.1  潜固化剂的消泡效果 

观察不同潜固化剂对单组分聚氨酯防水涂料涂膜固化后表面的气泡消除状态，涂膜外观见图1。

由图1可见，未添加潜固化剂的空白样涂膜中气泡很多；添加噁唑烷类潜固化剂QF-03的防水涂料，涂膜中几乎没有气泡；添加混合胺类潜固化剂QF-04的防水涂料，涂膜中有很少量的气泡；添加醛亚胺类潜固化剂QF-05的防水涂料，涂膜中有很少量的气泡。与空白样相比，添加了潜固化剂的防水涂料固化后涂膜中气泡明显减少，说明潜固化剂对单组分聚氨酯防水涂料的消泡作用十分显著。这是因为潜固化剂与H₂O的反应速度大于—NCO与H₂O的反应速度，当防水涂料与基础接触或者暴露在空气当中时，潜固化剂会立即与基础或者空气中的H₂O发生反应水解，水解后产生氨基或羟基，这些活性基团再与防水涂料中剩余的—NCO反应进而固化成膜，从而杜绝—NCO直接与H₂O反应产生 CO₂，也就不会产生气泡。

2.2  潜固化剂对成膜后的力学性能影响

空白样以及添加不同类型潜固化剂的单组分聚氨酯防水涂料的断裂伸长率和拉伸强度见表2。

由表2可见，与空白样相比，添加醛亚胺类潜固化剂QF-05的防水涂料涂膜的断裂伸长率及拉伸强度均有所增加，而添加噁唑烷类潜固化剂QF-03和添加混合胺类潜固化剂QF-04的防水涂料的断裂伸长率和拉伸强度均明显减小。这是因为醛亚胺类潜固化剂QF-05与H₂O发生反应后生成的是二元伯胺，伯胺再与防水涂料中的—NCO反应生成脲键；而噁唑烷类潜固化剂QF-03与H₂O发生反应后产生1个羟基和1个仲氨基，羟基与防水涂料中的—NCO反应生成氨基甲酸酯，仲氨基与防水涂料中的—NCO反应生成取代脲，脲键的键能更大，因此材料的物理性能更好；混合胺类潜固化剂QF-04与H₂O发生反应后生成的是一元伯胺和二元伯胺，一元伯胺无法扩链成大分子，导致其涂膜力学性能介于QF-03和QF-05之间。

2.3  潜固化剂对防水涂料储存稳定性的影响

对单组分聚氨酯防水涂料的储存稳定性不产生负面影响且具备快速的水解性是衡量潜固化剂好坏的标准之一。某些潜固化剂虽然水解速度快，但是储存稳定性差，导致单组分聚氨酯防水涂料的保质期变短；某些潜固化剂与预聚体混合后，虽然储存稳定性高，但是水解速度较慢，导致单组分聚氨酯防水涂料在实际施工时的固化时间变长。

本工作将空白样以及分别使用噁唑烷类潜固化剂QF-03、混合胺类潜固化剂QF-04和醛亚胺类潜固化剂QF-05制备的单组分聚氨酯防水涂料样品完全密封放置在室温（27±2）℃条件下20 d后，通过测试各个样品的黏度大小来表征其储存稳定性，结果如表3所示。

由表3可见，在室温（27±2）℃条件下20 d后，与空白样黏度5 100 mPa·s相比，使用混合胺类潜固化剂QF-04的样品黏度增加最多，达到19 000 mPa·s，使用噁唑烷类潜固化剂QF-03的样品黏度也增大至13 000 mPa·s；而使用醛亚胺类潜固化剂QF-05的样品增加黏度不多，为7 400 mPa·s。产生这些差异的原因可能是潜固化剂QF-03和QF-04中存在能与—NCO反应或者引起其他反应的官能团，使得单组分聚氨酯防水涂料中发生其他反应导致材料的储存不稳定，而潜固化剂QF-05不存在这种官能团或者含量极少。

3  结论

（1）本研究讨论的3种潜固化剂均能克服单组分聚氨酯防水涂料在涂膜固化过程中产生气泡的现象，消泡效果与潜固化剂的水解快慢及水解后生成的活性基团与—NCO的反应快慢相关。 

（2） 醛亚胺类潜固化剂QF-05能增大单组分聚氨酯防水涂料的拉伸强度和断裂伸长率，由于潜固化剂的固化机理不同，导致噁唑烷类潜固化剂QF-03和混合胺类潜固化剂QF-04的使用会使单组分聚氨酯防水涂料的拉伸强度和断裂伸长率明显减小。

（3） 防水涂料储存稳定性取决于潜固化剂分子中是否含有能与-NCO发生反应或引起其他反应的官能团。选择恰当的潜固化剂不会对单组分聚氨酯防水涂料的储存稳定性产生较大的影响。

（4）醛亚胺类潜固化剂QF-05综合性能更加优异。

参考文献

[1] 刘鹏,陈子豪,陈绍崴,等. 环保型单组分聚氨酯防水涂料的制备工艺[J]. 沈阳建筑大学学报:自然科学版,2022,38(1):142-148.

[2] 冯筱倩,王楠,张金铭,等. 高强度双组分聚氨酯防水涂料力学性能[J]. 湖北工业大学学报,2021,36(5):70-72,90.

[3] 许亮,胡伟,孙艳,等. 双组分聚氨酯防水涂料撕裂强度影响因素研究[J]. 聚氨酯工业,2023.38(1):41-44.

[4] 蔡锡松. 单组分水性聚氨酯防水涂料的制备及涂膜性能研究[J]. 聚氨酯工业,2021，36(6):38-40,45.

[5] 夏亮亮,刘勇,王用才,等. 单组分湿固化聚氨酯防水涂料应用问题探讨[J]. 中国建筑防水,2019(9):13-16.

[6] 刘鹏,陈绍崴,陈子豪,等. 填料对环保型单组分聚氨酯防水涂料性能的影响[J]. 聚氨酯工业,2022,37(3):22-25.

Effect of Latent Curing Agents on the Properties of One

Component Polyurethane Waterproof Coatings

ZHAO Qichao，GAO Zhong yi，NI Ping

（Shandong Lanyue Technology Co. Ltd，Yantai 264000，China）

Abstract: Three latent curing agents, oxazolidine, mixed amine and aldimine were added to the formulation of one-component polyurethane waterproof coating respectively. The effects of latent curing agents on bubble suppression, mechanical properties, and storage stability of the coating were studied. The results showed that the generation of bubbles in the coating was effectively inhibited to varying degrees by all three latent curing agents. However, oxazolidines latent curing agent QF-03 and mixed amine latent curing agent QF-04 reduced the mechanical properties of coatings, in which OF-03 had a more significant elfect. While the aldimine latent curing agent QF-05 had no adverse effects on the mechanical properties of the waterproof coating and the storage stability was relatively good.

Keywords: one-component polyurethane waterproof coating; latent curing agent; defoaming effect; mechanical property; storage stability

作者简介  赵启超  男，1996年出生，硕士，从事CASE领域聚氨酯配方的设计优化及助剂应用效果研究。

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