单组份聚氨酯防水涂料拉伸性能影响因素的分析与研究

胡朋举，吕晓飞，康全影，刘兵兵，肖 军

（河北省环保产品质量监督检验研究院，河北石家庄 050091）

聚氨酯防水涂料以其抗拉强度高、柔韧性和适应性良好、体积收缩小等优点得到了广泛应用[1]。相比双组份聚氨酯防水涂料来说，单组份聚氨酯防水涂料不需要进行比例调配，开盖搅拌均匀后即可进行涂刷。单组份聚氨酯防水涂料在夏季施工，一天内即可固化成膜， 冬季施工则需要三到四天[2]；单组份聚氨酯防水涂料的机理是防水涂料体系内的—NCO 直接与空气中的湿气进行反应形成固化[3]。 聚氨酯防水涂料主要用于室外，由于室外条件复杂多变，而拉伸性能是聚氨酯防水涂料的主要质控指标。因此，以单组份聚氨酯防水涂料为例，分析研究不同环境条件对单组份聚氨酯防水涂料拉伸性能的影响非常重要[4]。

1 拉伸试验

1.1 试验原理

材料的拉伸性能包括拉伸强度、断裂伸长率、最大伸长率等。拉伸试验是指在一定的试验环境下，以一定的试验速率，沿试样纵轴方向施加一定的拉伸荷载使其发生破坏，并按要求记录试样在拉伸过程中以及其断裂时所需的力和伸长率的值[5]。

1.2 试验方法

按GB/T 19250-2013《聚氨酯防水涂料》规定：涂膜最终成型厚度为（1.5±0.2）mm，单组份试样分3 次涂覆到规定厚度，在标准试验条件（23℃±3℃，50%±5% RH）下养护96h 脱模，涂膜翻面后继续在标准试验条件下养护72h，利用冲击压片设备将涂膜裁成GB/T 16777-2008 第9 章要求的哑铃I 型试件，每5 个试件为一组，采用拉伸速度为 500mm/min，对不同条件下试件进行测试。

2 不同试验条件下拉伸性能的影响

测定所有试件的平均厚度，将试件经不同的环境条件处理后进行测试。

2.1 不同pH 值溶液对聚氨酯防水涂料拉伸性能的影响

将3 组试件分别浸泡在pH 值为5、7、9 的溶液中，密封72h 后取出，擦干，将试件置于（23±3)℃、（50%±5%）RH 条件下放置4h 后测定其拉伸性能。

由表1 可见，单组份聚氨酯防水涂料在不同pH 值溶液中浸泡相同时间后，拉伸强度都有所降低，其中酸性条件对拉伸强度和断裂伸长率的的影响最大，在pH=5条件下浸泡72h 后，拉伸强度及其保持率已达不到GB/T 19250-2013 中对聚氨酯防水涂料性能的最低要求。

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

2.2 不同温度条件对聚氨酯防水涂料拉伸性能的影响

将6 组试件分别置于不同温度环境条件下，放置72h 后取出，擦干，将试件置于(23±3)℃，(50±5)%RH条件下放置4h 后测定其拉伸性能。

由表2 可见，单组份聚氨酯防水涂料在不同温度条件下的拉伸性能是不同的，在超过40℃时随着温度的升高其拉伸强度呈急剧下降趋势，但是其断裂伸长率逐渐增加。在低温条件下拉伸强度的损失较小，但断裂伸长率逐渐下降。说明对于单组份聚氨酯防水涂料来说，较适宜的使用温度范围为5℃～40℃。

表2 不同温度条件下拉伸性能Table 2 Tensile properties at different temperatures

2.3 不同浸水时间对聚氨酯防水涂料拉伸性能的影响

将6 六组试件分别浸泡在蒸馏水中，不同时间后将试件取出，擦干，置于(23±3)℃、(50±5)% RH 条件下放置4h 后测定其拉伸性能。

由表3 可见, 在不同浸水时间后，单组份聚氨酯防水涂料的拉伸强度逐渐下降，在浸泡96h 后，拉伸强度保持率已达不到GB/T 19250-2013 中对聚氨酯防水涂料性能的要求。

表3 不同浸水时间条件下拉伸性能Table 3 Tensile properties under different soaking time

2.4 不同老化时间对聚氨酯防水涂料拉伸性能的影响

将6 组试件分别放入氙弧灯老化试验箱中，不同时间后将试件取出，擦干，置于(23±3)℃、(50±5)% RH条件下放置4h，测定其拉伸性能。

由表4 可见，样品试件经不同的老化处理时间后，产品的拉伸性能有所不同，随着老化时间的延长拉伸强度逐渐下降，在240h 时拉伸强度＞2MPa，但是在192h时断裂伸长率已＜450%，已不能满足标准要求，说明氙弧灯老化试验对断裂伸长率的影响较大。

表4 不同老化时间条件下拉伸性能Table 4 Tensile properties under different aging conditions

2.5 相同试验时间不同试验条件下的拉伸性能

将11 组试件分别放入不同试验条件中密封72h 后取出，擦干，将试件置于(23±3)℃、(50±5)% RH 条件下放置4h 后测定其拉伸性能。

由表5 可见, 通过比较处理时间相同不同试验条件下拉伸性能，单组份聚氨酯防水涂料在40℃时的拉伸强度保持率最高，断裂伸长率的性能较好。通过比较浸泡条件下的拉伸性能，其中浸水72h 后的拉伸强度保持率较高，断裂伸长率的变化较小。

表5 不同试验条件下拉伸性能Table 5 Tensile properties under different test conditions

3 结论

聚氨酯防水涂料主要用于室外，由于室外条件复杂多变，而拉伸性能是聚氨酯防水涂料的主要质控指标。以单组份聚氨酯防水涂料为例，通过分析研究不同pH溶液、温度、浸水时间、老化时间等环境条件对其拉伸性能的影响。结果表明：（1）酸性条件对拉伸强度和断裂伸长率的的影响最大。（2）在超过40℃时随着温度的升高其拉伸强度呈急剧下降趋势，但断裂伸长率逐渐增加。在低温条件下拉伸强度的损失较小，断裂伸长率逐渐下降。（3）随着浸水时间的延长单组份聚氨酯防水涂料的拉伸强度逐渐下降，在浸泡96h 后，拉伸强度保持率已达不到GB/T 19250-2013 中对聚氨酯防水涂料性能的要求。（4）随着老化时间的延长拉伸强度逐渐下降，在240h 时拉伸强度＞2MPa，但是在192h 时断裂伸长率已＜450%，已不能满足标准要求。