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，伸長率大，強(qiáng)度高，耐磨性突出，耐酸性、耐堿性、耐低溫性、耐水性優(yōu)異，韌性好等特點(diǎn)，所以早在20世紀(jì)80年代，美國、日本等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國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格昂貴，國內(nèi)很難推廣應(yīng)用。為此，國內(nèi)過去多使用焦油聚氨酯防水密封膠，但由

2、于其污染環(huán)境，危害人類身體健康，國家已制定了有關(guān)法規(guī)限制其使用。 國內(nèi)石油樹脂大量積壓、價格低廉，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脂開拓了新的應(yīng)用領(lǐng)域，同時也有利于減少環(huán)境污染。因此石油樹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，簡稱PRPUS)。并對其化學(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)聚時間為5.0h時，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脂聚氨酯密封膠的使用

4、要求。 2．首次以石油樹脂為改性劑，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。討論了石油樹脂的含量、填料的含量、催化劑的種類、擴(kuò)鏈劑的種類以及異氰酸酯基含量等因素對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間小于24h，拉伸強(qiáng)度可達(dá)1.5MPa以上，斷裂伸長率能達(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，說明其耐水性較好。 4．通過紅外光譜(IR)和掃描電鏡(SEM)對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)果表明石油樹脂只是作為一種惰性組分加入，其并沒有與聚氨酯預(yù)聚體發(fā)生反應(yīng)；石油樹脂與聚氨酯預(yù)聚體具有較好的相容性。 5．通過示差掃描量熱法(DSC)、熱重法(TG)和動

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。石油樹脂聚氨酯防水密封膠的熱降解分為兩個階段，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