生物基增塑剂在聚脲中的应用

孙晋良

(海洋化工研究院青岛佳联研发生产基地 海洋涂料国家重点实验室，山东 青岛 266071)

生物基增塑剂在聚脲中的应用

孙晋良

(海洋化工研究院青岛佳联研发生产基地 海洋涂料国家重点实验室，山东 青岛 266071)

本文研究了生物基增塑剂对聚脲性能的影响。结果表明，添加适量的增塑剂可以延长聚脲的操作时间，降低聚脲的黏度，提高聚脲的耐水性能，通过与传统增塑剂对比，生物基增塑剂比传统增塑剂耐水性能更优异。

聚脲；增塑剂；耐水性能

喷涂聚脲弹性体技术由于其快速固化，对湿气不敏感，不含挥发性有机物，耐候性好，优异的理化性能，已经广泛的应用在防水、耐磨、防腐等领域[1-2]。但由于施工不当、后期磨损或者人为破坏等因素，聚脲涂层会出现局部破坏、鼓泡、脱落等情况，可以使用手工修补聚脲进行施工[3-4]。

手工聚脲包含A、B两个组分，A组分为异氰酸酯预聚物，B组分包含氨基固化剂、颜填料、助剂等。手工聚脲要求较长的凝胶时间以便有足够的时间手工操作[4]。在聚脲配方中添加适量的增塑剂可适当改变其理化性能[5-6]。增塑剂的作用是增塑剂分子穿插到聚合物分子链中间，降低聚合物分子间的静电引力，从而降低聚合物的结晶度和硬度。常温施工时物料黏度大，添加适量的增塑剂可以降低黏度[7]。PC是一种传统增塑剂，广泛应用在涂料、塑料等领域，生物基增塑剂是一种以天然植物为原料的环保型增塑剂[8-9]，符合国际环保标准，具有增韧性好、挥发性低、耐水抽出、耐老化等优点。本文选取这两种常用增塑剂，考察其对聚脲性能的影响。

1 实验部分

1.1 实验材料

自制手工聚脲；增塑剂碳酸丙烯酯PC；生物基增塑剂；蒸馏水。

1.2 实验方法

硬度按GB/T 531.1检测；拉伸强度和伸长率按GB/T 16777检测；撕裂强度按GB/T 529检测；吸水率按GB/T 23446-2009检测；黏度按GB/T 10247检测。

1.3 材料配方

自制手工聚脲做空白对照，并在其基础上添加适量的增塑剂，做了系列样片，以便比较不同量不同种类增塑剂对聚脲性能的影响，不同配方详见表1。

表1 添加不同量增塑剂的手工料配方

2 结果与讨论

2.1 增塑剂对黏度的影响

表2 不同配方手工聚脲的黏度

增塑剂为低分子物质，添加适量的增塑剂能降低预聚物分子间的相互作用，起到稀释的作用，因而有效降低聚脲体系的黏度，物料的流动性得到提高，越容易充分混合均匀，涂料中夹杂的气泡也越少，有利于刮涂操作，涂膜性能越好。表2可见添加增塑剂物料的黏度会不同程度地降低，加入量越大，黏度也越低。由于生物基增速剂本身的黏度较PC的黏度要大，其降低聚脲体系黏度的效果没有PC明显。

2.2 增塑剂对力学性能的影响

本文主要考察增塑剂对手工聚脲的拉伸强度、扯断伸长率、撕裂强度以及硬度等几个方面影响，力学性能数据，见表3。

表3 力学性能数据

由表3可看出，随着添加增塑剂添加量的增加硬度降低，但是同时聚脲的扯断伸长率提高，增塑剂添加5%时，手工聚脲力学性能保持最好。由于聚脲分子中增塑剂小分子的存在，聚脲分子链间的应力减弱，增加了聚合物分子链的移动，从而降低了聚脲的硬度。同时，原本聚脲分子链存在的范德华力以及氢键，也由于增塑剂小分子的存在，起到了隔离和遮蔽的作用，使得聚合物分子链间的范德华力和氢键减弱，拉伸强度和撕裂强度降低，扯断伸长率增加。从表3中可看出生物基增塑剂对手工聚脲的力学强度保持率比PC要好。

2.3 增塑剂对耐水性能的影响

水分子进入大分子链中，与聚合物分子中的极性键形成氢键，使聚合物分子间的作用力减弱，拉伸强度、撕裂强度和耐磨性能下降。这一过程是可逆的，经干燥脱水，可恢复原本的性能，甚至性能更好[7]。

表4 不同配方样片的吸水率

由表4可以看出，PC作为增塑剂吸水率为负值，样片出现了质量损失，可能是由于PC与聚脲结合不稳定，浸水实验时出现增塑剂的迁出现象，耐水抽出性能较差。添加增塑剂会使整个体系的黏度降低，使用时涂层夹杂的气泡更少、涂层更致密，而生物基增塑剂与聚脲树脂具有较好的相容性，与水的相容性差，耐水抽出性能好，经浸水实验后聚脲吸水率更低，表现出更好的耐水性。但随着增塑剂添加量的增加，原本聚脲分子间的作用力进一步减弱，吸水率增加，耐水性变差。

3 结论

(1)聚脲中适当添加增塑剂有助于提高使用性能。

(2)生物基增塑剂可降低手工聚脲的黏度，延长操作时间，提高耐水性。

(3)生物基增塑剂与传统PC相比更环保。

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(本文文献格式：孙晋良.生物基增塑剂在聚脲中的应用[J].山东化工,2017,46(13):42-43.)

Application of Biological Base Plasticizer in Polyurea Coating

SunJinliang

(Qingdao Jialian Research and Production Division Marine Chemical Research Institute,State Key Laboratory Coatings,Qingdao 266071,China)

The different plasticizers on the properties of polyurea material were studied in this paper.The results showed that the proper adding plasticizer not only could extend the polyurea operation time,and could reduce the viscosity of polyurea,but also could improve the water resistant performance of polyurea. In addition,biological base plasticizer showed better water resistance.

polyurea coating;plasticizer;water resistant performance

2017-04-28

孙晋良(1989—)，男，山东青岛人，助理工程师，主要从事喷涂聚脲弹性体研究。

TQ414

A

1008-021X(2017)13-0042-02