聚脲是大分子主鏈上含有脲鍵( —NHCONH—) 的一類特殊的聚氨酯，其具有較高的耐磨性、良 好的防滲效果、較低的吸水率及優(yōu)異的力學性能等， 在水利工程方面應用廣泛。傳統(tǒng)的單組分聚脲 的成膜機理是濕固化，在涂膜過程中極易產生氣泡， 影響單組分聚脲的性能。而潛固化型單組分聚脲可 以克服這一缺點，其成膜機理是潛固化劑先于異氰 酸酯( NCO) 與空氣中的水反應生成氨基，氨基再與 預聚體的 NCO 基團反應固化，不僅有效地減少了氣 泡的生成，而且固化速度加快，避免了涂膜過程中的掛流現(xiàn)象，是工程應用前景更為廣闊的一種防水防 滲材料。

1 實驗部分

1. 1 實驗原料

甲苯二異氰酸酯( TDI) ，工業(yè)級，巴斯夫股份公 司生產; 聚四氫呋喃二醇( PTMG，Mn = 1 000) ，工業(yè) 級，日本三菱重工業(yè)有限公司生產; 潛 固 化 劑 ( BHD－17H4，唑烷類，f = 4) ，北京北化工程技術有限公司生產; 流平劑( BHD－17X47) ，分析純，北京北化工程技術有限公司生產; 消 泡 劑 ( BHD － 17L25) ，分析純，北京北化工程技術有限公司生產; 二月桂酸二丁基錫，化學純，天津市光復精細化工研 究所生產。

1. 2 實驗儀器

Nicolet 8700 型紅外光譜儀，美國尼高力公司生 產; TGA /DSC 同步熱分析儀，梅特勒托利多集團生 產; 電子天平( FA2204) ，上海浦春計量儀器有限公 司生產; 智能控溫加熱套，( ZNHW－ 1000) ，北京中 儀泓瑞科技發(fā)展有限公司生產; 精密增力電動攪拌 器( JJ－1) ，江蘇金壇榮華儀器有限公司生產; 水含 量測試儀( WS－2) ，山東淄博三泵科森有限公司生產; 循環(huán)水式多用真空泵( SHB－Ⅲ) ，鄭州長城科工 貿有限 公 司 生 產; 電熱恒溫鼓風干燥箱 ( DHG-9023A) ，上海一恒科技有限公司生產; 邵氏硬度計 ( LX－A) ，樂清市艾德堡儀器有限公司生產; 材料萬 能試驗機( XWW－20A) ，承德金建檢測設備有限公 司生產。

1. 3 樣品制備

1. 3. 1 潛固化型單組分聚脲的制備

定量稱取 PTMG，加入三口燒瓶，在攪拌器攪拌 下緩慢加熱至 110 ～ 120℃，在真空度為－0. 095 MPa 以下脫水 2 h，測試其水的質量分數，當水的質量分 數小于 0. 05%停止脫水，降溫至 50℃，勻速攪拌并 加入 TDI，升溫，保持溫度 85℃反應 3 h，定量加入潛 固化 劑、流平劑和消泡劑，快速攪拌并真空脫泡 40 min 后出料，密封保存。NCO 質量分數為 6%。

1. 3. 2 潛固化型單組分聚脲膜的制備

將制備的潛固化型單組分聚脲均勻地涂刷在四 氟板上，膜厚控制在 1 mm 左右，表干后于溫度為70℃的烘箱中放置 24 h，取出，在室溫熟化 7 d 測定 其性能。硬段質量分數如表 1 所示。

1. 4 性能測試

紅外測試掃描范圍 4 000 ～ 550 cm－1 ，分辨率為 4 cm－1 ，掃描次數為 32 次。 熱重分析采用 TGA /DSC 同步熱分析儀，N2 氛 圍，測試溫度為 100 ～ 600℃，升溫速率為 10℃ /min。 表干時間參照 GB /T 3446—2009 所述的指觸法 進行測定，10 min 觀察 1 次，記錄聚脲從開始涂膜到 涂表面不粘手的時間，即為表干時間; 實干時間， 30 min 觀察 1 次，記錄聚脲從開始涂膜到能夠從模 具上完整取下所用的時間。 拉 伸 強 度、斷裂伸長率參照 GB /T 16777— 2008，利用材料萬能試驗機進行測試，試驗速度為 50 mm /min，測試溫度為( 20±2) ℃。 硬度參照 GB /T 23446—2009，利用邵氏硬度計 在( 24±2) ℃條件下進行測試。 吸水率參照 GB /T 23446—2009，室溫條件下將 樣品在蒸 餾 水 中 浸 泡 7 d，通過計算得到樣品吸 水率: W = ［( M2 － M1 ) /M1］× 100% ( 1) 其中: W 為吸水率，%; M1 為浸泡前樣品質量，g; M2 為浸泡后樣品質量，g。

2 實驗結果與討論

2. 1 表干時間和實干時間

潛固化單組分聚脲的表干時間與實干時間需要 與施工工藝性能相匹配，潛固化型單組分聚脲的涂 膜情況、表干時間和實干時間如表 2 所示。從表 1、表 2 可以看出，當 Ｒ 值為 0. 9 ～ 1. 05 時， 聚脲涂膜表面光滑密實; 當 Ｒ 值大于 1. 05 時，涂膜 表面出現(xiàn)少量氣泡，這是因為 Ｒ 值增加，潛固化劑 用量減少，部分異氰酸根與空氣中的水直接發(fā)生 反應，在此過程中有 CO2 生成，因此涂膜有少量氣 泡。隨著 Ｒ 值的增加，潛固化型單組分聚脲的 表干時間和實干時間逐漸增加。Ｒ 值增加，潛固化 劑用量減少，反應速度減慢，因此表干時間和實干 時間增加。

2. 2 FT－TＲ 分析 不同 Ｒ 值的潛固化型單組分聚脲合成的單組

分聚脲的 FT－IＲ 圖如圖 1 所示。從圖 1 中可以看出，5 種不同 Ｒ 值的潛固化型 單組分聚脲的吸收峰位置基本一致。在 2 280 ～ 2 240 cm－1 范圍內，沒有明顯的—NCO 伸縮振動產 生的 特 征 吸 收 峰，表 明 NCO 基團已完全反應。 3 304 cm－1 處為—NH 的伸縮振動峰，1 703 cm－1 為 C O  的伸縮振動峰，1 532 cm－1 為 C—N 的伸縮振 動峰，表明合成了聚脲。此外，N—H 和 C O  吸收 峰位置可以表征聚脲氫鍵化程度。沒有被氫鍵化的 N—H 和 C O  分 別 處 于 3 400 cm－1 和 1 670 cm－1，而從圖 1 中可以看出，這兩個位置的吸收 峰發(fā)生偏移，表明 N—H 和 C O  被氫鍵化。

3 結論

通過改變潛固化型單組分聚脲潛固化劑的加入 量制備出 5 種不同 Ｒ 值的潛固化型單組分聚脲。 并通過性能表征及分析得到以下結論: ( 1) 隨著 Ｒ 值的增加，潛固化型單組分聚脲的 表干時間、實干時間和硬度逐漸增加，吸水率先降低 后增加，拉伸強度和斷裂伸長率先增加后降低。耐 熱性能也呈現(xiàn)增加的趨勢，但變化較小。 ( 2) 當 Ｒ 值為 0. 95 時，潛固化型單組分聚脲的 綜合性能達到最優(yōu)，此時潛固化型單組分聚脲的表 干時間為 2. 2 h，實干時間為 16 h，吸水率為 4. 07%， 拉伸強度為 25. 25 MPa，斷裂伸長率為 233%，邵 A 硬度為 79。



 

免責聲明：文章僅供學習和交流，如涉及作品版權問題需要我方刪除，請聯(lián)系我們，我們會在第一時間進行處理。