改性聚氨酯防水密封膠的制備、結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、由于聚氨酯防水密封膠具有彈性好，伸長(zhǎng)率大，強(qiáng)度高，耐磨性突出，耐酸性、耐堿性、耐低溫性、耐水性?xún)?yōu)異，韌性好等特點(diǎn)，所以早在20世紀(jì)80年代，美國(guó)、日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的聚氨酯防水密封膠己在建筑、水利和公用設(shè)施建設(shè)等方面獲得了非常廣泛的應(yīng)用。 隨著我國(guó)建筑和水利工程建設(shè)的迅猛發(fā)展和工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，對(duì)高檔防水密封膠的需求量與日俱增。但由于聚氨酯防水密封膠價(jià)格昂貴，國(guó)內(nèi)很難推廣應(yīng)用。為此，國(guó)內(nèi)過(guò)去多使用焦油聚氨酯防水密封膠，但由

2、于其污染環(huán)境，危害人類(lèi)身體健康，國(guó)家已制定了有關(guān)法規(guī)限制其使用。 國(guó)內(nèi)石油樹(shù)脂大量積壓、價(jià)格低廉，含毒性物質(zhì)少，而且與聚醚型聚氨酯預(yù)聚體具有較好的相容性，所以采用石油樹(shù)脂改性聚氨酯防水密封膠不僅能夠降低成本，而且為大量積壓的石油樹(shù)脂開(kāi)拓了新的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)也有利于減少環(huán)境污染。因此石油樹(shù)脂聚氨酯防水密封膠的研制具有十分重要的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。 本課題以聚醚多元醇與甲苯二異氰酸酯反應(yīng)合成出了具有特定異氰酸根含量的聚氨酯預(yù)聚體

3、，然后以預(yù)聚體為甲組分，一定量的石油樹(shù)脂、填料以及其他成分為乙組分，以水作為固化劑制備了改性聚氨酯防水密封膠(Petroleum ResinPolyurethane Sealant，簡(jiǎn)稱(chēng)PRPUS)。并對(duì)其化學(xué)結(jié)構(gòu)、相態(tài)結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、熱性能、流變性能、耐水性能等進(jìn)行了分析和研究。主要工作內(nèi)容如下： 1．反應(yīng)溫度為85±2℃，預(yù)聚時(shí)間為5.0h時(shí)，可以制備出一定-NCO含量的聚氨酯預(yù)聚體，它完全能夠滿足石油樹(shù)脂聚氨酯密封膠的使用

4、要求。 2．首次以石油樹(shù)脂為改性劑，以自制的特定聚氨酯預(yù)聚體及填料、擴(kuò)鏈劑、催化劑等為原料，制備出來(lái)了力學(xué)性能優(yōu)異的水固化改性聚氨酯防水密封膠。討論了石油樹(shù)脂的含量、填料的含量、催化劑的種類(lèi)、擴(kuò)鏈劑的種類(lèi)以及異氰酸酯基含量等因素對(duì)改性聚氨酯防水密封膠力學(xué)性能的影響。制備的改性聚氨酯防水密封膠表干時(shí)間小于24h，拉伸強(qiáng)度可達(dá)1.5MPa以上，斷裂伸長(zhǎng)率能達(dá)到450％以上，固體含量90％以上，各項(xiàng)指標(biāo)基本達(dá)到聚氨酯建筑防水密封膠標(biāo)準(zhǔn)

5、(JC482-1992)中優(yōu)等品要求。 3．對(duì)改性聚氨酯防水密封膠的耐水性進(jìn)行了表征，發(fā)現(xiàn)其3d吸水率在10％以下，浸水后力學(xué)性能也有較高的保持率，說(shuō)明其耐水性較好。 4．通過(guò)紅外光譜(IR)和掃描電鏡(SEM)對(duì)改性聚氨酯防水密封膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了初步表征，結(jié)果表明石油樹(shù)脂只是作為一種惰性組分加入，其并沒(méi)有與聚氨酯預(yù)聚體發(fā)生反應(yīng)；石油樹(shù)脂與聚氨酯預(yù)聚體具有較好的相容性。 5．通過(guò)示差掃描量熱法(DSC)、熱重法(TG)和動(dòng)

6、態(tài)熱機(jī)械分析(DMA)研究了改性聚氨酯防水密封膠的熱性能。結(jié)果表明石油樹(shù)脂在一定程度上降低了聚氨酯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，起到了增塑作用，有兩個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變，軟段的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg<,1>在-20℃左右，硬段的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Fg<,2>在80℃左右。石油樹(shù)脂聚氨酯防水密封膠的熱降解分為兩個(gè)階段，利用Coats-Redfern方法，第一階段熱降解活化能E<,a1>=110.9kJ/mol，降解過(guò)程遵從Sigrnoidal curves中的A<,

7、2> Nucleationand growth(Avrami equation(1))機(jī)理；第二階段熱降解活化能E<,a2>=168.9kJ/mol，降解過(guò)程遵從Deceleration curves中的D<,3>/qaree-dimensional diffusion(Janderequation)機(jī)理。 6．研究了改性聚氨酯防水密封膠的流變特性，改性聚氨酯防水密封膠的非牛頓指數(shù)n小于1，屬于假塑性流體，且隨著溫度的升高而變大