伍明強(qiáng)(柳州鐵路工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司 廣西 柳州 545007)

聚氨酯防水涂料早在90年代就被應(yīng)用于防水防漏工程,然而它真正被大多的檢測(cè)機(jī)構(gòu)認(rèn)識(shí)并研究，還是近幾年。2008年國(guó)家制定了四萬(wàn)億經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃，其中兩萬(wàn)億投向了鐵路、房建、交通等基礎(chǔ)建設(shè)。3.5MPa和6.0MPa類(lèi)別的高強(qiáng)度聚氨酯防水涂料就在這個(gè)時(shí)候走進(jìn)了檢測(cè)機(jī)構(gòu)的視野。為能客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)其性能，本文結(jié)合檢測(cè)步驟，通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，對(duì)其拉伸性能的影響因素進(jìn)行了分析總結(jié)。

一、聚氨酯防水涂料的成膜原理

聚氨酯防水涂料，最主要的成膜原理是通過(guò)異氰酸酯或與含有羥基的化合物，或與含有活潑氫原子的化合物，或與水反應(yīng)。有時(shí)為了實(shí)現(xiàn)交聯(lián)聚合，往往在其配料中引進(jìn)三官能度或多官能度多元醇及異氰脲酸酯。按照固化方式不同，聚氨酯防水涂料可分為多組分化學(xué)反應(yīng)固化型、單組分潮濕固化型、單組分空氣氧化型[1]。在高強(qiáng)度防水涂料檢測(cè)中，以雙組分居多,它們大多通過(guò)A組分（預(yù)聚體）和B組分（固化劑）的混合反應(yīng)，溶劑揮發(fā)而成膜。

二、影響因素

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19250-2003《聚氨酯防水涂料》將多組分聚氨酯防水涂料分為Ⅰ型（1.90MPa）和Ⅱ型（2.45MPa）。目前高速鐵路上廣泛使用強(qiáng)度等級(jí)為3.5MPa和6.0MPa的聚氨酯涂料，它們不僅強(qiáng)度高、干燥時(shí)間短，防水性能、耐熱處理和耐化學(xué)處理性能也大大的提高。如何客觀、準(zhǔn)確的檢測(cè)它們，就顯得尤為重要。下面將逐步對(duì)其影響因素進(jìn)行分析。

1.涂膜成型方式

（1）要進(jìn)行涂料拉伸性能的檢測(cè)首先要制備涂膜，依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19250-2003《聚氨酯防水涂料》和 GB/T 167778-2008《建筑防水涂料試驗(yàn)方法》,涂膜采用刮涂。筆者經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)涂膜還可以采用刷涂。為了保證涂膜的最終厚度為1.5±0.2mm，采用刮涂成型時(shí)可以制作0.8mm、1.2mm和1.8mm的凸形刮刀，分三次將混合均勻的涂料倒入膜框后進(jìn)行刮涂，待最后一次刮涂完畢立即放入涂料養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)。刷涂采用洗衣用塑料刷子，分三次將混合均勻的涂料倒入膜框后進(jìn)行刷涂，每次刷涂時(shí)來(lái)回反復(fù)小心刷勻以消除氣泡。待最后一次刷涂完畢，用1.8mm刮刀將試樣刮平后放入涂料養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)。四天后脫模,反面繼續(xù)養(yǎng)護(hù)三天進(jìn)行拉伸試驗(yàn)。下面是6.0MPa聚氨酯防水涂料兩種不同成型方式的無(wú)處理拉伸性能的對(duì)比。

表1 刮涂成型和刷涂成型拉伸性能的對(duì)比

從表1可以看出，采用刷涂時(shí)得到的拉伸強(qiáng)度要比刮涂時(shí)要高出5.3%，斷裂伸長(zhǎng)率要比刮涂時(shí)高出5.5%。觀察他們拉伸過(guò)程中表面拉扯情況，可以看到采用刮涂成型時(shí)涂膜表面氣孔比較多，比較大；采用刷涂成型時(shí)涂膜表面氣孔小而密集，所以拉伸強(qiáng)度值更高，斷裂伸長(zhǎng)率更長(zhǎng)。

（2）成膜次數(shù)

GB/T 19250-2003《聚氨酯防水涂料》和GB/T 167778-2008《建筑防水涂料試驗(yàn)方法》規(guī)定樣品按生產(chǎn)廠的要求，一次或多次涂覆（最多三次，每次間隔不超過(guò)24 h），下表是不同的涂膜次數(shù)得到的拉伸性能結(jié)果。

表2 不同涂膜次數(shù)拉伸性能的對(duì)比

從表2可以看出，刷涂一次得到的拉伸強(qiáng)度只有5.78MPa，很容易造成對(duì)樣品的誤判；刷涂?jī)纱闻c刷涂一次相比，拉伸強(qiáng)度增加了8.0%，伸長(zhǎng)率也增加了18.3%；刷涂三次的效果達(dá)到了7.15MPa，比刷涂一次增加了23.7%，斷裂伸長(zhǎng)率也增大到了609%，比刷涂一次增加了20.1%。刷涂四次和三次相比，強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率沒(méi)有繼續(xù)明顯增加。因此在刷涂時(shí)盡量考慮涂膜三次成型。

2.溫濕度的控制

前面提到，聚氨酯涂料的固化方式有三種，分別為多組份化學(xué)反應(yīng)固化型、單組份潮濕固化型和單組份空氣氧化型。形態(tài)上，涂料由液體經(jīng)反應(yīng)，揮發(fā)水分后成為固體。下表是不同養(yǎng)護(hù)條件下拉伸性能的對(duì)比。

表3 不同養(yǎng)護(hù)條件下拉伸性能的對(duì)比

可以看到，溫濕度對(duì)6.0MPa高強(qiáng)度聚氨酯涂料的影響很大，在濕度不變條件下，溫度升高，一方面促進(jìn)了組份間的反應(yīng)，拉伸強(qiáng)度顯著提高，28℃，55%條件下養(yǎng)護(hù)拉伸強(qiáng)度達(dá)到了8.22MPa；另一方面斷裂伸長(zhǎng)率隨著溫度的升高先增大后降低，是因?yàn)檩^低的溫度抑制了反應(yīng)，組份間的聚合交聯(lián)緩慢，相反，高溫條件下，各組分積極反應(yīng)，氣體連續(xù)不斷產(chǎn)生，有可能發(fā)展成較大的氣泡，使得斷裂伸長(zhǎng)率有所降低。溫度不變，濕度增大，涂膜表面容易吸濕，產(chǎn)生的氣體不易逸出，反應(yīng)進(jìn)度降低，拉伸性能也會(huì)顯著降低。因此在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中應(yīng)控制養(yǎng)護(hù)的環(huán)境條件。

3.脫模劑的選擇

脫模劑的選擇也很重要,在制備涂膜時(shí)，使用市面上的脫模劑如硅油、石蠟等進(jìn)行刷涂后，存在較難脫?，F(xiàn)象，有時(shí)候還需要借助鏟刀進(jìn)行涂膜，由于脫模時(shí)拉扯過(guò)涂膜，造成涂膜未進(jìn)行檢測(cè)就已經(jīng)受拉，再進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率就會(huì)變得不準(zhǔn)確。沈美榮、顧雪珍等人[2]在涂膜模具上先刷一層薄層油，然后將保鮮膜鋪至模具上，再進(jìn)行涂膜。涂料固化后脫膜非常方便，省時(shí)省力，且不會(huì)破壞涂膜。筆者受此啟發(fā)，通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)，還發(fā)現(xiàn)塑料類(lèi)產(chǎn)品作為脫模隔離層與涂料在常溫下不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，涂料固化后可以直接揭起。這樣訂做一個(gè)很厚的硬塑料模板，再將膜框固定在模板上，進(jìn)行涂膜，更加的方便,又不損傷涂膜。

4.拉伸儀器的選擇

由于涂料的拉伸力值往往很小，多為10N～100N,因此需要選擇合適的拉伸儀器。而目前常見(jiàn)的拉伸儀器為1KN、5kN的萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)，精度多為I級(jí)，不能保證小數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。下面是500N萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)（精度0.5級(jí)）和1kN萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)（精度I級(jí)）時(shí)3.5MPa聚氨酯防水涂料的對(duì)比數(shù)據(jù)。

從表4可以看出，拉伸強(qiáng)度的檢測(cè)對(duì)儀器的要求非常高。使用5000N萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)時(shí)，涂料拉伸強(qiáng)度為4.04MPa，使用500N萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)時(shí)，涂料拉伸強(qiáng)度為3.77MPa，1000N儀器測(cè)定涂料的拉伸強(qiáng)度會(huì)使檢測(cè)結(jié)果偏高，高出7.2%，因此拉伸涂料時(shí)盡可能的考慮合適量程的拉伸儀器，避免檢測(cè)結(jié)果偏高。

結(jié)語(yǔ)

（1）影響聚氨酯防水涂料拉伸性能的主要因素有涂膜成型方式、成膜次數(shù)、溫濕度、脫模劑和拉伸儀器等。各種影響因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果均起著至關(guān)重要的作用。

（2）樣品的涂膜和養(yǎng)護(hù)是關(guān)鍵。因此，在試驗(yàn)中要在控制溫濕度的條件下，采用三次刷涂的方式制備涂膜，即可很好地控制樣品的試驗(yàn)結(jié)果。

（3）在脫模劑的選擇中，采用保鮮膜方法或者厚硬塑料板法，既方便快捷又可保證涂膜的質(zhì)量,為拉伸性能的測(cè)定提供可靠的試件。

（4）在拉伸儀器的選擇中，采用小量程儀器有利于提高檢測(cè)準(zhǔn)確度。

[1]防水涂料配方設(shè)計(jì)與制造技術(shù)/楊炳元等編.—北京:中國(guó)石化出版社,2007.

[2]沈美榮，顧雪珍,金國(guó)華.聚氨酯防水涂料拉伸性能試驗(yàn)影響因素分析.中國(guó)市政工程.2009,12.