摘要:介绍了用MDI替代TDI研制水固化、低成本、高性能非焦油聚氨酯防水涂料的实验,包括原材料选用、组成、配方设计及生产工艺等。用MDI替代TDI可使聚氨酯防水涂料的生产和使用更趋环保、安全。

关键词:聚氨酯防水涂料;MDI;TDI

1概述

聚氨酯防水涂料具有整体防水效果优异、物理性能优良、耐化学药品性好、施工方便、易修补、使用寿命长等特点,在建筑防水领域内作为一类新型的防水涂料得以推广。2007年6月14日建设部发布了659号技术公告,将聚氨酯防水涂料列为重点推荐的防水涂料。聚氨酯防水涂料通常采用甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,目前TDI价格飞涨,2007年9月底的市场售价每吨高达56000元,TDI在A组分中只占18%～20%,而材料成本要占到42%～46%。随着TDI的一路暴涨,聚氨酯防水涂料的成本日益增加,而产品售价非但不涨反而有所下降,这给聚氨酯防水涂料生产企业带来了不小冲击。

为此,经过实验,我们选用了价格相对较低的纯二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)代替TDI生产双组分水固化非焦油聚氨酯防水涂料,产品性能达到了理想的效果。

2实验部分

2.1主要原料

A组分:聚醚多元醇(上海高桥石化三厂),MDI(进口或国产),稳定剂(市售);

B组分:软化剂(江苏句容化工有限公司),增塑剂(市售),无机颜填料(轻钙、重钙、滑石粉),催化剂(A33),水,表面处理剂、触变剂(市售)。

2.2实验配方

A组分:聚醚多元醇(二官能团、三官能团)100份,MDI20～24份,稳定剂1份;

B组分:软化剂25～30份,表面处理剂0.4～0.5份,增塑剂10～15份,颜填料40～50份,触变剂3～5份,CO2吸收剂10～15份,水6～8份,催化剂0.3～0.5份,防老剂0.3～0.5份,其它10份。

2.3生产工艺

A 组分生产工艺:

2.4性能测试

目前该技术已实现了工业化生产,其技术受让企业生产的聚氨酯防水涂料,由上海市建筑材料及构件质量监督检验站按国家标准《聚氨酯防水涂料》(GB/T19250—2003)检测,其结果如表1。

3.1MDI与TDI的比较

聚氨酯防水涂料中所用的TDI通常2,4体占80%(质量分数,下同);2,6体占20%。常温下为无色或微黄色透明液体,有强烈的刺激性气味,是剧毒危险品,对运输有严格要求。本实验采用的MDI(一种纯二苯基甲烷二异氰酸酯)2,4体含量为49%～50%,凝固点为10～15℃,室温下呈液态。MDI无刺激气味,25℃时蒸汽压约为1.33×10-3Pa,挥发性较小,对人体毒性相对较小,是非危险品,对运输无特殊要求,在生产、施工过程无污染产生,有利于工业安全保护,深受生产、施工人员欢迎。

从分子结构上看,MDI与TDI分子结构相似,均含有—NCO和苯环结构。实验结果表明,MDI完全可以用来代替TDI制备聚氨酯防水涂料。

3.2聚醚多元醇组合对聚氨酯防水涂料性能的影响

聚氨酯防水涂料的预聚体聚合过程主要是—NCO与聚醚多元醇的反应,当—NCO与—OH的比例适当时,聚氨酯的性能在一定程度上取决于所选用的聚醚多元醇的分子结构。经实验,选用二官能度的聚醚所得的聚氨酯防水涂料弹性好、断裂延伸率高,但拉伸强度低;选用三官能度的聚醚所得的聚氨酯材料拉伸强度高,而弹性差、断裂延伸率较低(这是聚醚三元醇与MDI形成立体交联结构所致)。实验结果(见图1)表明,聚氨酯防水涂料的预聚体中采用聚醚多元醇混合配比,即聚醚二元醇∶聚醚三元醇=1∶2(质量比),再添加适量的低分子聚醚二元醇,所制得的产品综合性能较好,拉伸强度可达2.0～2.6MPa,断裂伸长率可达500%～580%。