聚氨酯防水材料

摘要：聚氨酯防水涂料是当今最有效的柔性防水材料之一，本文对聚氨酯防水材料的历史和发展做了简单介绍，主要比较了国内外发展的不同之处，而且简要概括了聚氨酯防水材料的研发近况，包括双组份化学反应固化型和单组份湿气固化型。并对其市场前景进行了展望，未来的趋势主要是降低成本与减少污染。

关键词：聚氨酯；防水材料；发展；展望

Abstract: Polyurethane waterproof coating is one of the most effective flexible waterproof material today, in this paper, the history and development of polyurethane waterproofing material to do a simple introduction, mainly compares the differences of development at home and abroad, and briefly summarizes the research and development situation of polyurethane waterproof material, including a two-component reaction type and type of one-component moisture. And the market foreground is prospected, the future trend of main is to reduce cost and reduce pollution.

Key words: Polyurethane; Waterproof material; Development; outlook

一、聚氨酯防水材料研究的背景及意义 

（一）聚氨酯防水材料研究的背景

聚氨酯防水涂料亦称聚氨酯涂膜防水材料，是以聚醚( 酯) 多元醇与过量的二异氰酸酯反应制成端基为异氰酸酯预聚体作为主体，加入填料和助剂制得。

聚氨酯防水涂料[1 ]是一种新型高档防水防腐材料主要用于建筑物, 特别是高层建筑物的地下室屋面、沟池厕浴间的防水、防渗及化工厂地面和管道的防腐, 也可用来制做人造草坪及弹性地面等。它具有整体性好, 抗拉强度大、弹性好、粘结力强、耐高低温、寿命长、冷施工等优点, 是目前国际上用途最广泛的防水涂料。

（二）聚氨酯防水材料研究的意义

用于生产聚氨酯防水涂料的原料种类非常多,主要材料可供选择的就达2 0 种以上, 再经过排列组合, 就有更多种变化, 可以生产出不同性能的产品。我国聚氨酯防水涂料长期以来以焦油型为主, 常用的固化剂MOCA 属于可疑致癌物; 除此之外, 聚氨酯防水涂料中多含有苯类溶剂, 环境污染严重。［2］

二、 聚氨酯防水材料的历史与发展 

（一）聚氨酯防水材料的历史

1937 年德国化学家 Otto Bayer 发现了异氰酸酯与活泼氢化合物的反应，由此形成了聚氨酯化学基础。在40 年代德国人制备出聚氨酯粘合剂，50年代德国人亚当合成了聚氨酯混炼胶（MPUR）和聚氨酯浇注胶（CPUR）。聚氨酯的发展经历了60多年。［3］自从1937 年德国Bayer 教授首次合成聚氨酯( PU) 以来，聚氨酯以其软硬段可调节范围广、耐低温、柔韧性好、附着力强等优点逐渐被人们所认识。聚氨酯涂料具有优异的耐磨性、柔韧性和其他一些机械性能，同时还具有良好的耐化学品性，因而广泛应用于各个领域。

我国70 年代北京建筑工程研究院开始研制聚氨酷防水涂料, 发展非常迅速, 每年以18 % 的速度增长,1 9 94 年产量为1 万t[4], 其中主要是煤焦油作活性填料的聚氨酷防水涂料。彩色聚氨酯防水涂料起步较晚, 主要研究单位集中在京、沪地区。由于焦油聚氨酯防水涂料对环境污染严重,产品性能不稳定, 质量指标较低, 近年来有逐渐被非焦油聚氨酯［5］取代之势。我国在19 92 年颁布了聚氨酷防水涂料的行业标准, 该标准分一级品和合格品。一级品指标与发达国家的外露型产品标准基本相符, 合格品的指标结合国情相对较低。

（二）我国聚氨酯防水材料的发展

从20 世纪70 年代末开始，随着我国科学技术进步和化学建材工业的发展，PU 防水涂料也获得了迅速的发展。北京市建筑工程研究所和山西化工研究所从1974 年开始进行聚醚型聚氨酯防水涂料的理论研究; 1985 年上海隧道公司研制成功了851 型焦油聚氨酯防水涂料; 19 年建设部确认聚氨酯防水涂料为可信任的防水材料［6］。90 年代后，聚氨酯防水涂料取得迅速发展: 1990 年建设部将聚氨酯防水涂料列为“八五”规划重点推广项目之一; 1993 年开始实施聚氨酯防水涂料建材行业标准JC500—1992; 1998年建设部将非焦油型聚氨酯防水涂料列为全国住宅推荐产品13 种防水材料之一，从而极大地推动了聚氨酯防水涂料在我国的推广应用和健康发展; 1998 年北京市建筑工程研究院和国家建材局苏州非矿院防水材料设计研究所成功研制了一种以石油沥青为填料的聚氨酯防水涂料;与此同时，北京金之鼎化学建材公司等单位研制了单组分聚氨酯防水涂料，随后又发展无溶剂喷涂聚氨酯防水涂料。经过二十多年的发展，尤其在90 年代的迅速发展和广泛应用，我国已逐渐形成了品种齐全性能优异的聚氨酯防水涂料［7］。

我国生产的聚氨酯防水涂料的种类相对较少, 目前除了生产焦油型［8］、彩色型外, 还开发出了阻燃型、耐低温型以及石油沥青聚氨酯防水涂料。

（三）国外聚氨酯防水材料的发展

美国最早使用聚氨酯涂膜防水, 后来又推广到加拿大、中东以及东南亚各国。日本1 9  年从美国杜邦公司引进聚氨酷防水涂料专利术, 发展迅速, 平均每年增长率为13.5 %, 日本在1 9 69 年颁布了聚氨酯防水涂料的工业标准。而且在同年成立了聚氨酯防水协会，致力于普及聚氨酯防水涂料和提高施工人员技术; 1976 年公布了日本屋面涂膜防水材料标准。［9-12］

英国研制的快干型聚氨酯涂料, 基层不需打底, 施工后几分钟就能耐小雨,16 一18 h 就可步行。德国发明的耐候型聚氨酯防水涂料［13］对火舌和热辐射作用稳定, 耐火等级可达D ZN 4 102 一玖级。日本全国共有75 家公司生产3 46 种牌号的聚氨酯防水涂料, 品种主要有: 非步行用、轻步行用、速步行用屋面、运动场用、难燃型防水层的保护涂料等。［14］

三、聚氨酯防水材料的研发

（一）聚氨酯防水材料的研发

凡在隽层表面上涂刷一定厚度( 一般厚度在1. 5 ~ 2 , 。毫米之间) 的无定形粘稠状液态的聚氮酷防水材料, 经过常温交联固化能形成一个整体橡胶状的弹性涂膜, 以起到防水层作用的施工方法, 称为聚氨酯涂膜防水［15］。

（二）两种聚氨酯防水材料的区别［16］

双组份化学反应固化型：该材料分为甲、乙两个组份。甲组份由聚醚树酯与二异氰酸酷经过加聚合反应, 制成一种含有端异氰酸酯基(一N C O ) 的聚氨酯予聚物; 乙组份是由交联剂(固化剂)、增韧剂、防霉剂、活性填充剂、体积填充剂和稀释剂等混合配制而成。

单组份防水涂料［17］：主要特点是将含异氰酸酯的预聚体和填料及各种添加剂等混合成单一包装。单组分聚氨酯防水涂料的黏度一般都不高，通常不再添加溶剂稀释。组分中的异氰酸酯基团通过与空气中的水分反应固化，称为湿气固化［18］，因而与双组分体系不同。 

四、 聚氨酯防水材料的前景展望

我国的聚氨酯防水涂料得到了可喜的发展，产品更趋于多元化，科技含量提高，聚氨酯防水涂料的需求量不断增加，建设部宣传和推广应用新型建筑防水材料，规定“十五”期间新型防水材料在大中城市的应用比例不低于建筑防水工程总面积的50%，2010 年已达到70%［19］。今后聚氨酯防水涂料的发展动向是:

( 1) 降低聚氨酯的生产成本

( 2) 走“环保型涂料［20］”的道路，发展水性化、粉末化、高固化、低VOC 含量的环保型聚氨酯防水涂料。 

( 3) 利用分子蒸馏技术可以较好地解决脱除聚氨酯涂料有害单体的工艺问题。

由于国家对建材行业非常重视，大力投资对聚氨酯防水涂料的技术研究，目前与发达国家的差距正逐渐缩小，产量也逐年加大。相信随着聚氨酯防水涂料技术的不断成熟，新品种的不断涌现，其性能将会越来越环保，外观也将会越来越多姿多彩。

参考文献：

［1］何沁, 聚氨酯防水涂料及其市场发展概况, 现代涂料与涂装， 1997，( 3) ,35 － 36．

［2］严永斌、余剑英、缪沾、李学， 新型聚氨酯防水涂料性能的研究， 涂料工业， 2004， 34（11），1-4.

［3］于海涛、宁梓淯，聚氨酯防水涂料的特点与防水性能研究，化学工程与装备，2010 ，2，125-126.

［4］牛光全， 我国化学防水材料发展概况及所需原材料的发展研究， 中国建筑防水材料, 1996 , (1)， 32-34.

［5］陈鸿雁、 王新佔， 浅谈环保型聚氨酯防水材料， 广东化工， 2013， 10（40）， 70-72.

［6］黄艳、梁国正，国内聚氨酯防水涂料的现状和发展动向，现代涂料与涂装，2003.05,39-41

［7］樊艳萍、祝勇， 我国聚氨酯防水涂料的现状与发展 ，科技信息，2007，( 24) ， 68．

［8］秦道川、杨振伟,油溶牲单组分聚醅灌浆材料的生产与应用,中国建筑防水，2006，8，11-12．

［9］Heikens  D，Meijers  A，Reth P H． The difference in mechanical different diamines ． Polymer， 1968，9( 1) : 15 － 10．

［10］    Gugliuzza A，Clarizia G，Golemme G，et al． New breathable and waterproof coatings for textiles: effect of aliphatic polyurethane on the formation of PEEK—WC porous membrnanes ． European polymer Jounral，2002，38( 2) : 235 － 242．

［11］    Cogliano Joseph A． Composition and method of controlling solidpolyurethane particle size with water reactant: US，4293679 ． 1981 － 05 － 23．

［12］    Renz H，Bruehmann B． Pathways targeting solvent － free PURcoatings ． Progress in Ogrnaic Coatings，2001，43 (3) 32 － 40

［13］叶林标 聚氨酯涂膜防水在国外的开发与应用 China Academic Journal Electronic Publishing House 2013  29-31

［14］陈立军，陈焕钦． 防水涂料的研究现状和发展趋势 ． 涂料工业， 2004， 34( 10) : 53 － 63．

［15］陈振耀, 聚氨酯防水材料的研究 ,上海工程技术大学学报, 2000 ,14（4）,255-258

［16］戴永清，李亚军 两种聚氨酯防水涂料的比较 聚氨酯工业 2002 17（1）34-36

［17］郁维铭，聚氨酯及聚脲防水涂料技术综述，新型建筑材料，2009.12,-67

［18］王庆安，高果桃． 水固化聚氨酯— 一种新型防水涂料 ．中国建筑防水， 2005，( 10) : 8 － 9．

［19］吴善才． 浅谈聚氨酯防水涂料 ． 广东建材， 2005，( 9) : 6．

［20］刘楠，李新法，牛明军，陈金周，蒋学行, 环保型改性聚氨酯防水材料的研制, 化学建材 ,2005, 21（2）,42-46