石油瀝青聚氨酯防水涂料相容劑的選擇與合成
聚氨酯防水涂料是一種性能良好的新型高分子防水涂料。80年代以焦油聚氨酯防水涂料為標(biāo)志的聚氨酯防水涂料在我國(guó)開始投入使用過程中易造成對(duì)環(huán)境的污染，北京等城市從1999年起禁止使用。 在此情況下，石油瀝青聚氨酯防水涂料很快成為其替代產(chǎn)品。但是，由于石油瀝青為為極性很弱的物質(zhì)，和聚醚型聚氨酯預(yù)聚體的相容性極差，如何使二者相容成為生產(chǎn)石油瀝青聚氨酯防水涂料的一個(gè)難題。為此，國(guó)外有些廠家采用聚丁二烯多元醇制作甲組分，國(guó)內(nèi)一些廠家選用商品增溶劑來解決相容性問題，但往往效果不理想。筆者根據(jù)表面性劑的增溶原理，并結(jié)合聚氨酯的特殊性質(zhì)，合成了一種非常適用于石油瀝青聚氨酯防水涂料生產(chǎn)的相容劑。通過使用表明，此相容劑能很好地解決石油瀝青與聚氨酯預(yù)聚體及聚氨酯涂膜的相容性問題。
一、 相容劑選擇的理論分析
表面活性劑是由極性基團(tuán)（親水基團(tuán)）和非極性基團(tuán)（親油基團(tuán)或疏水基團(tuán)）構(gòu)成，具有不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。根據(jù)表面活性劑溶于時(shí)是否離解成離子，可將表面活性劑分為離子型表面活性劑和非離子型表面活性劑。表面 活性劑作為增溶劑（相容劑），其增溶方式有非極性分子在膠束內(nèi)部的增溶、在表面活性劑分子間的增溶、在膠束表面的吸附增溶和在聚環(huán)氧乙烷鏈間的增溶4種，其中，以在聚環(huán)氧乙烷鏈間增溶方式的增溶量為最大。
一般情況下，作為理想的增溶劑（相容劑），其親油親水平衡值（HLB值）在15~18范圍時(shí)間溶效果較好，過高或過低都不能起至明顯的增溶作用，并且HLB值對(duì)臨界膠束濃度（CMC）的影響非常強(qiáng)烈。因此，選擇具有合適的HLB值的表面活性劑，可以降低表面活性劑的需求濃度和改善增溶效果。
根據(jù)研究，石油瀝青聚氨酯防水涂料的相容劑，以選擇聚環(huán)氧乙烷基非離子型表面活性劑最為適宜。
聚環(huán)氧乙烷基非離子型表面活性劑的HLB值可根據(jù)下式計(jì)算：
HLB值=〔親水基團(tuán)分子量÷（疏水基團(tuán)分子量+親水基團(tuán)分子量）〕×（100÷5）
在相容劑的合成過程中，可先擇親水基團(tuán)部分，一般來說，選擇聚醚醇比較方便；親油基團(tuán)部分可選擇羧酸（R-COOH）。在選擇聚醚醇后，計(jì)算出親水基團(tuán)的分子量，再根據(jù)所確定的HLB值推算出疏水基團(tuán)的分子量，也即R基團(tuán)的分子量，從而確定RCOOH的分子量。
二、 相容劑及石油瀝青聚氨酯防水涂料乙組分的合成實(shí)驗(yàn)
1、 原材料
聚醚醇（兩種不同聚合度聚醚醇）、羧酸（兩種不同R基團(tuán)的羧酸）、石油瀝青、填充料、增塑劑、復(fù)合溶劑、MO-CA等。
2、 相容劑的合成工藝
1） 聚醚醇120±5℃脫水1.5h；
2） 加入羧酸在溫度120±5℃下反應(yīng)2～2.5h；
3） 降溫至60℃出料備用。
3、 石油瀝青聚氨酯乙組分的合成工藝
1） 石油瀝青、填充料加熱至130～140℃熔化、脫水1.5～2h；
2） 加入相容劑、增塑劑、MOCA，115～120℃下攪拌20～30min;
3） 降溫至80～85℃，并加入復(fù)合溶劑。
三、 結(jié)果與討論
通過選擇不同的聚醚醇和羧酸，合成了相容劑1（HLB值11.7）和相容劑2（HLB值18.4）。
1） 在乙組分中分別加入4.5％的相容劑1和相容劑2（其他成分均相同），聚氨酯涂料的甲、乙組分混合比為1：2，按JC/T 500—92(96)規(guī)定制定樣檢測(cè)，結(jié)果見表1。
表1 加入不同相容劑的石油瀝青聚氨酯防水涂料性能指標(biāo)
項(xiàng) 目 相容劑1 相容劑2
拉伸強(qiáng)度（無處理）/MPa 1.12 2.14
斷裂延伸率（無處理）/％ 280 315
涂膜外觀 涂膜光澤性較好，但表面色澤不均勻，有少許深色瀝青析出現(xiàn)象 涂膜光澤性好，并且表面光澤均勻
從表1可看出，使用相容劑2時(shí)，無瀝青或甲組分析出現(xiàn)象，涂膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂延伸率均較高，表明相容劑2起到了較為滿意的增溶作用，使石油瀝青和甲組分有很好的相容性，可用于石油瀝青聚氨酯防水涂料的生產(chǎn)；使用相容劑1時(shí)，涂膜有少許深色瀝青析出，涂料的拉伸強(qiáng)度和斷裂率均較低，表明瀝青未均勻分散在聚氨酯體系中，即相容劑1的間溶作用不理想。
2） 在乙組分中分別加入4.5％和9％相容劑1（當(dāng)相容劑1用量9％時(shí)，增塑劑用量相應(yīng)減少4.5％，其他成分均相同），聚氨酯涂料的甲、乙組分混合比為1：2，按JC/T 500--92(96)規(guī)定制樣檢測(cè)，結(jié)果見表2。
表2 加入不同濃度相容劑的石油瀝青聚氨酯防水涂料性能指標(biāo)
項(xiàng) 目 相容劑1 相容劑2
拉伸強(qiáng)度（無處理）/MPa 1.12 2.14
斷裂延伸率（無處理）/％ 280 305
涂膜外觀 涂膜光澤性較好，表面色澤不均勻，有少許深色瀝青析出現(xiàn)象 涂膜光澤性較好，表面色澤不均勻，有少許深色瀝青析出現(xiàn)象
從表2可看出，盡管增大了相容劑1的用量，但仍有少許瀝青析出現(xiàn)象，有涂膜的拉伸強(qiáng)度和斷裂延伸率變化不大。表明雖然增大了相容劑1的用量，但由于其濃度仍低于形成膠束所需的臨界皎束濃度（CMC），仍不能起到明顯的增溶作用。
四、 結(jié)語
通過選擇恰當(dāng)?shù)南嗳軇┘捌銱LB值，可解決石油瀝青聚氨酯防水涂料中的瀝青與甲組分的相容性問題，且相容劑的用較少；如果HLB選擇不恰當(dāng)，在石油瀝青聚氨酯防水涂料的生產(chǎn)中，即使增大相容劑的用量，仍不能解決石油瀝青和甲組分的相容性問題。
