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摘要:介紹了用MDI替代TDI研制水固化、低成本、高性能非焦油聚氨酯防水涂料的實驗,包括原材料選用、組成、配方設計及生產工藝等。用MDI替代TDI可使聚氨酯防水涂料的生產和使用更趨環(huán)保、安全。

關鍵詞:聚氨酯防水涂料;MDI;TDI

1概述

聚氨酯防水涂料具有整體防水效果優(yōu)異、物理性能優(yōu)良、耐化學藥品性好、施工方便、易修補、使用壽命長等特點,在建筑防水領域內作為一類新型的防水涂料得以推廣。2007年6月14日建設部發(fā)布了659號技術公告,將聚氨酯防水涂料列為重點推薦的防水涂料。聚氨酯防水涂料通常采用甲苯二異氰酸酯(TDI)為原料,目前TDI價格飛漲,2007年9月底的市場售價每噸高達56000元,TDI在A組分中只占18%～20%,而材料成本要占到42%～46%。隨著TDI的一路暴漲,聚氨酯防水涂料的成本日益增加,而產品售價非但不漲反而有所下降,這給聚氨酯防水涂料生產企業(yè)帶來了不小沖擊。

為此,經過實驗,我們選用了價格相對較低的純二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)代替TDI生產雙組分水固化非焦油聚氨酯防水涂料,產品性能達到了理想的效果。

2實驗部分

2.1主要原料

A組分:聚醚多元醇(上海高橋石化三廠),MDI(進口或國產),穩(wěn)定劑(市售);

B組分:軟化劑(江蘇句容化工有限公司),增塑劑(市售),無機顏填料(輕鈣、重鈣、滑石粉),催化劑(A33),水,表面處理劑、觸變劑(市售)。

2.2實驗配方

A組分:聚醚多元醇(二官能團、三官能團)100份,MDI20～24份,穩(wěn)定劑1份;

B組分:軟化劑25～30份,表面處理劑0.4～0.5份,增塑劑10～15份,顏填料40～50份,觸變劑3～5份,CO2吸收劑10～15份,水6～8份,催化劑0.3～0.5份,防老劑0.3～0.5份,其它10份。

2.3生產工藝

A 組分生產工藝:

2.4性能測試

目前該技術已實現了工業(yè)化生產,其技術受讓企業(yè)生產的聚氨酯防水涂料,由上海市建筑材料及構件質量監(jiān)督檢驗站按國家標準《聚氨酯防水涂料》(GB/T19250—2003)檢測,其結果如表1。

3.1MDI與TDI的比較

聚氨酯防水涂料中所用的TDI通常2,4體占80%(質量分數,下同);2,6體占20%。常溫下為無色或微黃色透明液體,有強烈的刺激性氣味,是劇毒危險品,對運輸有嚴格要求。本實驗采用的MDI(一種純二苯基甲烷二異氰酸酯)2,4體含量為49%～50%,凝固點為10～15℃,室溫下呈液態(tài)。MDI無刺激氣味,25℃時蒸汽壓約為1.33×10-3Pa,揮發(fā)性較小,對人體毒性相對較小,是非危險品,對運輸無特殊要求,在生產、施工過程無污染產生,有利于工業(yè)安全保護,深受生產、施工人員歡迎。

從分子結構上看,MDI與TDI分子結構相似,均含有—NCO和苯環(huán)結構。實驗結果表明,MDI完全可以用來代替TDI制備聚氨酯防水涂料。

3.2聚醚多元醇組合對聚氨酯防水涂料性能的影響

聚氨酯防水涂料的預聚體聚合過程主要是—NCO與聚醚多元醇的反應,當—NCO與—OH的比例適當時,聚氨酯的性能在一定程度上取決于所選用的聚醚多元醇的分子結構。經實驗,選用二官能度的聚醚所得的聚氨酯防水涂料彈性好、斷裂延伸率高,但拉伸強度低;選用三官能度的聚醚所得的聚氨酯材料拉伸強度高,而彈性差、斷裂延伸率較低(這是聚醚三元醇與MDI形成立體交聯結構所致)。實驗結果(見圖1)表明,聚氨酯防水涂料的預聚體中采用聚醚多元醇混合配比,即聚醚二元醇∶聚醚三元醇=1∶2(質量比),再添加適量的低分子聚醚二元醇,所制得的產品綜合性能較好,拉伸強度可達2.0～2.6MPa,斷裂伸長率可達500%～580%。