高速铁路桥面用聚氨酯防水涂料图文.docx

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高速铁路桥面用聚氨酯防水涂料图文

第38卷第5期2010年5月化　工　新　型　材　料NEWCHEMICALMATERIALSVol138No15・121・

作者简介:

潘赏（1981-,女,研究生,主要从事聚氨酯弹性体的合成、制备和工程化的研究。

联系人:

姜志国。

高速铁路桥面用聚氨酯防水涂料

潘　赏1　袁　振1　姜志国1,23

（1.北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029;21北京市新型高分子材料制备与加工重点实验室,北京100029

摘　要　以聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯（TDI制备预聚体,自制扩链剂混配芳香胺为固化剂,制备了一种配比为1∶1的双组份聚氨酯防水涂料。

其特征技术指标达到拉伸强度11MPa,断裂伸长率600%,撕裂强度55N/mm,与混凝土粘结强度410MPa,可以满足《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》中对聚氨酯防水涂料的要求。

关键词　聚氨酯,防水涂料,高速铁路

Developmentofpolyurethanewaterproofcoating

forexpressrailwaybridge

PanShang1　YuanZhen1　JiangZhiguo1,2

（11CollegeofMaterialsScience&Engineering,BeijingUniversityChemical&Technology,Beijing;

2.KeyLaboratoryofBeijingonPreparationandof100029

Abstract　Thetwo2componentpolyurethanebridgewasformedbyaromatic

amine、homemadeextenderchainandpolyolandTDI.Themaintechnicalin2dicesofthepolyurethanewasstrengthwas11MPa,theelongationwas600%,thetearstrengthwasthewithconcretewas410MPa.TheAandBcomponentsweremixturedbythehassatisfiedtherequirementinthetentativetechnicalconditionsofwaterproofcoatinginconcreteofhigh2speedrailway.

Keyw　

polyurethane,waterproofcoating,expressrailway　　高速铁路以其方便、快捷、成本低的优势在世界范围内得到极大发展,已经建成7000余千米高速铁路,高速铁路已成为世界铁路发展方向。

按照中国《综合交通网中长期发展规划》,到2020年中国铁路网总里程将达到12万千米以上,其中客运专线115万千米以上。

规划有31条客运专线,在建19条,总里程达7300km。

到2010年底,预计客运专线将开通

4500km

[1]

。

为确保高速铁路运行安全和使用寿命,桥梁防水工程的设计、选材、施工越来越受到重视,材料性能指标要求逐渐提高。

现有市场上的防水涂料不能满足要求,有必要对此进行研究,改善其性能

[227]

因此研制出满足《客运专线桥梁混凝土

桥面防水层暂行技术条件》要求的聚氨酯防水涂料成为铁路建设迫切解决的问题。

1　实验部分

111　主要原料

TDI,20/80,沧州大化股份有限公司;聚醚多元醇,TEP330N,天津第三石油化工厂;聚环氧丙烷多元醇,TMN2000,天津第三石油化工厂;聚四氢呋喃聚醚二醇,PT2

MG1000,青岛武田株式会社;MOCA,II型,苏州市相园特种

精细化工有限公司;催化剂,Pb104,石家庄万福化工有限公司;滑石粉,200目,杭州双联白云石矿厂;色浆,BH301,自制;扩链剂,BHP209,自制;紫外线吸收剂,UV327,南京米兰化工有限公司;防老剂,1010,南京米兰化工有限公司。

1.2　主要仪器

锥形磨,QZM21,中国天津材料试验机厂;万能拉力机,

CMT4304,深圳新三思仪器有限公司;橡胶硬度计,LX2A,上

海六菱仪器厂。

1.3　制备工艺

A组份制备:

在装有搅拌器、温度计和冷凝管的四口烧瓶

中分别加入计量好的TEP330N、TMN2000、PTMG1000,并升温至110℃真空脱水2h,测定水分含量小于012%时,停止抽真空并降至常温。

加入计量好的TDI,通入N2,升温并保持体系在80℃反应3h,当测定体系的NCO含量达到理论值时停止反应,作为A组份备用。

B组份的制备:

将MOCA、BHP209、滑石粉、BH301、UV327﹑防老剂1010混合,在锥形磨中研磨2遍,用刮板细

度计测试研磨料细度小于20

μm时,结束研磨;在装有搅拌器、

化工新型材料第38卷

温度计和冷凝管的四口烧瓶中加入研磨好的原料,并升温至

110℃真空脱水2h,测定水分含量小于012%时,停止抽真空

并降温,此作为B组份备用。

1.4　涂膜的制备

将A、B组分按重量比A∶B=1∶1进行混合。

放置到聚

四氟乙烯的模具中,制得（115±0.1mm的涂层,在标准条件

（23±2℃,湿度（60±15%下成膜,养护96h,然后脱模,涂膜

翻过来再在标准条件下养护72h。

制得涂膜防水层。

1.5　性能测试[8]

固体含量按GB/T19250进行试验。

拉伸性能按GB/

T1677722008中9.2.1进行试验,拉伸速度为（500±50mm/

min。

撕裂强度按GB/T52921997中5.1.2直角形进行试验,

无豁口,拉伸速度为（500±50mm/min。

邵A硬度按GB/

T531.122008规定进行试验。

2　结果与讨论

2.1　NCO指数（nNCO/nOH对聚氨酯防水涂料性能的

影响

通过调节体系的nNCO/nOH,可以改变交联密度。

研究了

不同的nNCO/nOH对聚氨酯防水涂料的影响,结果见图1和

图2

。

由图1和图2可知,随着nNCO/nOH的增加,聚氨酯防水涂

料的拉伸强度和断裂伸长率先升高后降低,当nNCO/nOH为

1115/1时断裂伸长率达到最大值450%,当nNCO/nOH为1.2/1

时拉伸强度为最大。

这是因为随着nNCO/nOH的增加,体系的

交联密度增加,硬段增加,因此拉伸强度和断裂伸长率增加,

但是过度的交联又会影响分子间的运动,导致应力集中,使拉

伸强度和断裂伸长率都降低。

2.2　扩链剂（BH209加入量对聚氨酯防水涂料性能影响

图3和图4为加入不同量的BHP209后对聚氨酯防水涂

料性能的影响

由图3和图4可知,随着BHP209的加入量的增多,材料的断裂伸长率由原来没有加入时的450%增加到了650%,但是拉伸强度先升高到了14.5MPa后又降低到了8MPa,这是由于分子间间氢键的密度减少了,分子链段的柔性增加。

所以出现了拉伸强度先增加后减少,断裂伸长率大幅增加的现象。

2.3　扩链剂比例（MOCA/BHP209对性能的影响为了进一步提高防水涂料的综合性能,在保持硬段含量为27%时,研究了不同的MOCA/BHP209的投料比对材料的物理性能的影响

。

图5　MOCA/BHP209的投料比对撕裂强度的影响图5、图6、图7分别为MOCA/BHP209的投料比对防水・

2

2

1

・

第5期潘　赏等:

高速铁路桥面用聚氨酯防水涂料

涂料的撕裂强度、

6、图7中可知,

BHP209,

提高,,因此综合各种性能

MOCA∶BH209=（时,材料性能最佳。

2.4　填料的加入工艺对聚氨酯防水涂料性能的影响

在图8中,线1、2、3为加入未研磨填料后材料的测试曲

线,线4、5、6为加入研磨后填料的材料测试曲线,从测试曲线

可见,填料加入工艺对涂层性能有较大的影响。

当加入未研

磨固体填料时,材料的机械性能降低,这是因为粒径太大,破

坏了材料的连续性;而当加入经过研磨,细度为20μm的填料

时,涂层的机械性能增加,这是因为研磨后的填料的活性表面

增加,并与周围某些的分子形成次价交联结构,彼此之间的作

用力增大,当受到应力作用时可通过交联点将应力分散,减少

应力集中,延缓断裂的发生,从而提高机械性能

。

图8　填料的加入工艺对聚氨酯防水涂料性能的影响

综合以上实验规律,得到高铁用聚氨酯防水涂料,可满足

2007年《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》中对

聚氨酯防水涂料的要求,达到如下表的技术指标,现将本产品

性能与指标列于下表中。

表1　高铁防水涂料技术指标

项目指标本产品性能拉伸强度/MPa≥6.011

拉伸强度保持率

加热处理/%≥100105

碱处理/%≥7075

酸处理/%≥8083

断裂伸长率

无处理/%≥450600

加热处理/%≥450650

碱处理/%≥450800

酸处理/%≥450800

低温弯曲性

无处理

加热处理

碱处理

酸处理

≤-35,无裂纹

表干时间/h42

/4

0.不透水

%≥-4.0,≤1.0

,500h无开裂,无起皮脱落固体含量/%≥9899

潮湿基面粘结强度/MPa≥0.60.7

与混凝土粘结强度/MPa≥2.53.0

保护层混凝土与固化聚氨酯

防水涂料粘结强度/MPa

≥0.50.7

撕裂强度/（N/mm≥3555

与混凝土剥离强度/（N/mm≥3.54.0

3　结　论

采用聚醚多元醇、TDI、MOCA和自制扩链剂制备了一种配比为1∶1的双组份聚氨酯防水涂料。

探索了NCO/OH的变化、BHP209的加入量、MOCA/BHP209的投料比和填料的加入工艺对涂料性能的影响。

产品的各项性能指标均达到或优于2007年《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》中对聚氨酯防水涂料的要求,可满足客运专线桥面混凝土桥梁防水层技术要求。

参考文献

[1]　盛黎明.继续做好客运专线桥梁防水工程的建议[J].中国建筑防水,2008,增刊,21232.

[2]　褚建军,康杰分,沈春林.高铁客运专线桥梁用高强度聚氨酯防水涂料的研制[J].新型建筑材料,2008,（7:

49252.

[3]　王庆生,张曾全.无焦油聚氨酯防水涂料的制备工艺[P].CN97116201.8,1998203204.

[4]　DeniseEFiori.Two2componentwaterreduciblepolyurethanecoatings[J].ProgressinOrganicCoatings,1997,32:

65271.（下转第127页・321・

第5期苏桂明等:

聚乙烯马来酸酐接枝物合成环氧树脂的研究

表4实验结果表明,随着NaOH质量百分数的增加,产物的环氧值逐渐增加,用固体碱作闭环剂,得到的产物环氧值最高。

这主要是因为随碱的质量分数的提高,反应体系中含有的水分较少,可以大大降低酯键水解的机会,从而使得闭环反应充分进行。

此外,使用固体碱作闭环剂时,有机氯含量也大大降低,使得产物的色泽较好。

综合考虑,采用固体碱作为闭环剂较为合理。

表4　碱质量分数对产品质量和产率的影响

NaOH

质量分数/%环氧值

/（mmol/g有机氯值

/（mmol・g-1

产率

/%外观固体碱

0.260.02986.9淡黄300.090.06384.8褐色400.110.05485.3褐色500.120.05385.4褐色600.150.03385.8浅褐70

0.15

0.037

86.1

浅褐

3.3　环氧树脂的结构表征

产物经红外光谱检测:

对比图6a和b可知2920cm-1和

2850cm-1为亚甲基的不对称伸缩振动与对称伸缩振动吸收

峰;1739cm-1为酯羰基的伸缩振动吸收峰,-11856cm

-1

处的酸酐峰以及1720cm

-1

羧酸峰消失[8]

生了酯化反应-1-1和1076cm-1为酯带的

C2O2C,进一步验证

了ECH与马来酸发生了酯化反应;914cm-1和875cm-1为环氧基团的骨架振动吸收峰[9],表明发生了闭环,生成了环氧基团;721cm-1为2CH2的平面摇摆振动吸收峰

。

图6　LDPE2g2MAH与LDPE2g2MAH2g2ECH的红外光谱图

4　结　论

（1通过对合成反应的影响因素分析,选择了合适的催化

剂:

四丁基溴化铵;确定了合成聚乙烯酯型环氧树脂的最佳反应条件,酯化反应阶段:

催化剂用量为LDPE2g2MAH质量的

115%,LDPE2g2MAH与NaOHECH的质量配比为1∶1,在90℃下恒温反应215h;闭环反应阶段:

采用二甲苯作为闭环溶

剂,以固体NaOH闭环,其用量为低密度聚乙烯接枝马来酸酐

用量的10%,80℃下恒温反应3h。

（2在最佳反应条件下得到的聚乙烯酯型环氧树脂

LDPE2g2MAH2g2ECH为淡黄色粉末,环氧值为0122~0125mmol/g,有机氯含量为01029mmol/g,酸值<015mg/g。

（3利用FT2IR光谱对合成产物进行结构鉴定,确定了聚

乙烯酯型环氧树脂的化学结构。

参考文献

[1]　NormanGGaylord.agents:

Structureand

functioninpolyblends[J].JSciChem,1989,A26（8:

21229.

[Xant,Sofpolymerblendsby

.Sci,1991,31（13:

[].环氧树脂应用原理与技术[M].北京:

机械工业出版

社,2002.

[4]　孔维峰,魏无际,刘卫东.悬浮法聚乙烯接枝马来酸酐反应的影

响因素[J].现代塑料加工应用,2008,20（2:

24227.

[5]　孔维峰,魏无际,鲁刚.悬浮法制备LDPE2g2MAH及其流变粘

接性能[J].塑料工业,2008,36（5:

16218.

[6]　孔振武,黄焕,尤志良,等.没食子酸合成多酚型环氧树脂的研

究[J].林产化学与工业,2005,25（1:

33236.

[7]　周继亮,张道洪,任洪波.新型含氮杂环环氧树脂的制备[J].化

学与生物工程,2008,25（8:

12214.

[8]　BingLU,ChungTC.NewmaleicanhydridemodifiedPPcopol2

ymerswithblockstructure:

SynthesisandapplicationinPP/polyamidereactiveblends[J].Macromolecules,1999,32（8:

252522533.

[9]　朱淮武.有机分子结构波谱解析[M].北京:

化学工业出版社,

2005.

收稿日期:

2009207210修稿日期:

2010203216

（上接第123页

[5]　张玉波.聚氨酯防水涂料生产工艺[P].CN200610015155.8,

2006202206.

[6]　石井明,片桐繁雄.可快速固化的冷固化聚氨酯防水涂料生产

方法[P].JP95190331.4,1996207224.

[7]　程雪峰,何家旭,程世银.一种双组份高强度聚氨酯防水涂料

[P].CN200710172564.3,2008207216.

[8]　客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件（修行版[S].

铁道部科学技术司,2007:

425.

收稿日期:

2009207219

・

721・