單組份聚氨酯防水涂料拉伸性能影響因素的分析與研究

胡朋舉，呂曉飛，康全影，劉兵兵，肖 軍

（河北省環(huán)保產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，河北石家莊 050091）

聚氨酯防水涂料以其抗拉強(qiáng)度高、柔韌性和適應(yīng)性良好、體積收縮小等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用[1]。相比雙組份聚氨酯防水涂料來說，單組份聚氨酯防水涂料不需要進(jìn)行比例調(diào)配，開蓋攪拌均勻后即可進(jìn)行涂刷。單組份聚氨酯防水涂料在夏季施工，一天內(nèi)即可固化成膜， 冬季施工則需要三到四天[2]；單組份聚氨酯防水涂料的機(jī)理是防水涂料體系內(nèi)的—NCO 直接與空氣中的濕氣進(jìn)行反應(yīng)形成固化[3]。 聚氨酯防水涂料主要用于室外，由于室外條件復(fù)雜多變，而拉伸性能是聚氨酯防水涂料的主要質(zhì)控指標(biāo)。因此，以單組份聚氨酯防水涂料為例，分析研究不同環(huán)境條件對(duì)單組份聚氨酯防水涂料拉伸性能的影響非常重要[4]。

1 拉伸試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)原理

材料的拉伸性能包括拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、最大伸長(zhǎng)率等。拉伸試驗(yàn)是指在一定的試驗(yàn)環(huán)境下，以一定的試驗(yàn)速率，沿試樣縱軸方向施加一定的拉伸荷載使其發(fā)生破壞，并按要求記錄試樣在拉伸過程中以及其斷裂時(shí)所需的力和伸長(zhǎng)率的值[5]。

1.2 試驗(yàn)方法

按GB/T 19250-2013《聚氨酯防水涂料》規(guī)定：涂膜最終成型厚度為（1.5±0.2）mm，單組份試樣分3 次涂覆到規(guī)定厚度，在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件（23℃±3℃，50%±5% RH）下養(yǎng)護(hù)96h 脫模，涂膜翻面后繼續(xù)在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下養(yǎng)護(hù)72h，利用沖擊壓片設(shè)備將涂膜裁成GB/T 16777-2008 第9 章要求的啞鈴I 型試件，每5 個(gè)試件為一組，采用拉伸速度為 500mm/min，對(duì)不同條件下試件進(jìn)行測(cè)試。

2 不同試驗(yàn)條件下拉伸性能的影響

測(cè)定所有試件的平均厚度，將試件經(jīng)不同的環(huán)境條件處理后進(jìn)行測(cè)試。

2.1 不同pH 值溶液對(duì)聚氨酯防水涂料拉伸性能的影響

將3 組試件分別浸泡在pH 值為5、7、9 的溶液中，密封72h 后取出，擦干，將試件置于（23±3)℃、（50%±5%）RH 條件下放置4h 后測(cè)定其拉伸性能。

由表1 可見，單組份聚氨酯防水涂料在不同pH 值溶液中浸泡相同時(shí)間后，拉伸強(qiáng)度都有所降低，其中酸性條件對(duì)拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的的影響最大，在pH=5條件下浸泡72h 后，拉伸強(qiáng)度及其保持率已達(dá)不到GB/T 19250-2013 中對(duì)聚氨酯防水涂料性能的最低要求。

表1 不同pH 溶液條件下拉伸性能Table 1 Tensile properties in different pH solutions

2.2 不同溫度條件對(duì)聚氨酯防水涂料拉伸性能的影響

將6 組試件分別置于不同溫度環(huán)境條件下，放置72h 后取出，擦干，將試件置于(23±3)℃，(50±5)%RH條件下放置4h 后測(cè)定其拉伸性能。

由表2 可見，單組份聚氨酯防水涂料在不同溫度條件下的拉伸性能是不同的，在超過40℃時(shí)隨著溫度的升高其拉伸強(qiáng)度呈急劇下降趨勢(shì)，但是其斷裂伸長(zhǎng)率逐漸增加。在低溫條件下拉伸強(qiáng)度的損失較小，但斷裂伸長(zhǎng)率逐漸下降。說明對(duì)于單組份聚氨酯防水涂料來說，較適宜的使用溫度范圍為5℃～40℃。

表2 不同溫度條件下拉伸性能Table 2 Tensile properties at different temperatures

2.3 不同浸水時(shí)間對(duì)聚氨酯防水涂料拉伸性能的影響

將6 六組試件分別浸泡在蒸餾水中，不同時(shí)間后將試件取出，擦干，置于(23±3)℃、(50±5)% RH 條件下放置4h 后測(cè)定其拉伸性能。

由表3 可見, 在不同浸水時(shí)間后，單組份聚氨酯防水涂料的拉伸強(qiáng)度逐漸下降，在浸泡96h 后，拉伸強(qiáng)度保持率已達(dá)不到GB/T 19250-2013 中對(duì)聚氨酯防水涂料性能的要求。

表3 不同浸水時(shí)間條件下拉伸性能Table 3 Tensile properties under different soaking time

2.4 不同老化時(shí)間對(duì)聚氨酯防水涂料拉伸性能的影響

將6 組試件分別放入氙弧燈老化試驗(yàn)箱中，不同時(shí)間后將試件取出，擦干，置于(23±3)℃、(50±5)% RH條件下放置4h，測(cè)定其拉伸性能。

由表4 可見，樣品試件經(jīng)不同的老化處理時(shí)間后，產(chǎn)品的拉伸性能有所不同，隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)拉伸強(qiáng)度逐漸下降，在240h 時(shí)拉伸強(qiáng)度＞2MPa，但是在192h時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率已＜450%，已不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，說明氙弧燈老化試驗(yàn)對(duì)斷裂伸長(zhǎng)率的影響較大。

表4 不同老化時(shí)間條件下拉伸性能Table 4 Tensile properties under different aging conditions

2.5 相同試驗(yàn)時(shí)間不同試驗(yàn)條件下的拉伸性能

將11 組試件分別放入不同試驗(yàn)條件中密封72h 后取出，擦干，將試件置于(23±3)℃、(50±5)% RH 條件下放置4h 后測(cè)定其拉伸性能。

由表5 可見, 通過比較處理時(shí)間相同不同試驗(yàn)條件下拉伸性能，單組份聚氨酯防水涂料在40℃時(shí)的拉伸強(qiáng)度保持率最高，斷裂伸長(zhǎng)率的性能較好。通過比較浸泡條件下的拉伸性能，其中浸水72h 后的拉伸強(qiáng)度保持率較高，斷裂伸長(zhǎng)率的變化較小。

表5 不同試驗(yàn)條件下拉伸性能Table 5 Tensile properties under different test conditions

3 結(jié)論

聚氨酯防水涂料主要用于室外，由于室外條件復(fù)雜多變，而拉伸性能是聚氨酯防水涂料的主要質(zhì)控指標(biāo)。以單組份聚氨酯防水涂料為例，通過分析研究不同pH溶液、溫度、浸水時(shí)間、老化時(shí)間等環(huán)境條件對(duì)其拉伸性能的影響。結(jié)果表明：（1）酸性條件對(duì)拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率的的影響最大。（2）在超過40℃時(shí)隨著溫度的升高其拉伸強(qiáng)度呈急劇下降趨勢(shì)，但斷裂伸長(zhǎng)率逐漸增加。在低溫條件下拉伸強(qiáng)度的損失較小，斷裂伸長(zhǎng)率逐漸下降。（3）隨著浸水時(shí)間的延長(zhǎng)單組份聚氨酯防水涂料的拉伸強(qiáng)度逐漸下降，在浸泡96h 后，拉伸強(qiáng)度保持率已達(dá)不到GB/T 19250-2013 中對(duì)聚氨酯防水涂料性能的要求。（4）隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)拉伸強(qiáng)度逐漸下降，在240h 時(shí)拉伸強(qiáng)度＞2MPa，但是在192h 時(shí)斷裂伸長(zhǎng)率已＜450%，已不能滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。