医院特殊建筑用改性聚氨酯密封胶防腐性能测试研究

2024-03-31杨阳王晶晶朱浩张昊冲钱怡佳

粘接 2024年2期

杨阳王晶晶朱浩张昊冲钱怡佳

doi：10.3969/j.issn.1001-5922.2024.02.010

摘要：为提升医院特殊建筑用聚氨酯密封胶防腐性能，对医院建筑用聚氨酯密封胶防腐性能进行分析。制备了一种适用于医院特殊建筑用改性聚氨酯密封胶并将其涂抹到混凝土基体上，构建测试试件。将试件放到盐雾侵蚀环境、湿热腐蚀环境、干湿循环腐蚀环境中进行腐蚀模拟，测试腐蚀后的电化学阻抗谱和附着力。结果表明，随着腐蚀时间的延长，电阻值在呈现降低的趋势。剥离率和孔隙率对比可知，盐雾侵蚀环境中的剥离率和孔隙率要高于湿热腐蚀环境、干湿循环腐蚀环境。随着腐蚀时间的延长，附着力整体呈现下降状态，其中湿热腐蚀环境附着力下降的最快，其次是盐雾侵蚀环境，最后是干湿循环腐蚀环境。

关键词：医院建筑；聚氨酯密封胶；腐蚀环境；电化学阻抗谱；附着力；防腐性能

中图分类号：TQ437+.1 文献标志码：A 文章编号：1001-5922（2024）02-0035-04

Test and study on the anti-corrosion performance of modified polyurethane sealant for special construction in hospitals

YANG Yang，WANG Jingjing，ZHU Hao，ZHANG Haochong，QIAN Yijia

（The Second Affiliated Hospital of Suzhou University，Suzhou 215000，Jiangsu China）

Abstract：In order to improve the anti-corrosion performance of polyurethane sealants for special buildings in hospitals，the anti-corrosion performance of polyurethane sealants for hospital buildings was analyzed.A modified polyurethane sealant suitable for special construction in hospitals was prepared and applied to the concrete matrix to construct test specimens.The specimen was placed in the salt spray erosion environment，damp heat corrosion environment，and dry and wet cycle corrosion environment for corrosion simulation，and the electrochemical impedance spectrum and adhesion after corrosion were tested.The results showed that the resistance value decreased with the extension of corrosion time.The comparison of peel rate and porosity showed that the peel rate and porosity in salt spray erosion environments were higher than those in damp heat corrosion environments and dry wet cyclic corrosion environments.With the extension of corrosion time，the overall adhesion decreased，with the fastest decrease occurring in damp heat corrosion environments，followed by salt spray corrosion environments，and finally the dry wet cyclic corrosion environments.

Key words：hospital building;polyurethane sealant;corrosive environment;electrochemical impedance spectroscopy;Adhesion;corrosion resistance performance

醫院作为重要的医疗卫生场所，在维护人们健康方面发挥了十分重要的作用。在当下为节省建造时间，医院很多建筑都采用了装配式建筑模式。因此这类建筑质量很容易受到密封胶密封性能的影响^[1]。关于建筑密封胶性能的研究比较多，例如在其研究中以聚氨酯密封胶为例，在进行制备之后，分析了不同因素对其性能的影响^[2]。在其研究中以硅烷改性聚醚密封胶为例，分析了触变剂、催化剂不同选择下密封胶性能的变化情况^[3]。在其研究中以苯丙硅酮密封胶为基础，利用纳米SiO₂/有机硅复合弹性体进行了改性，然后对改性前后的密封胶性能进行了对比分析，验证了改性效果^[4]。

研究人员对密封胶性能的研究多集中在力学性能方面，对其防腐性能的研究较少^[5]。在实际建造中对聚氨酯密封胶防腐性能有着更高的要求^[6]。与其他类型的密封胶相比，聚氨酯密封胶在装配式建筑施工中更为常用，在医院特殊建筑中发挥了重要作用。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

制备医院特殊建筑聚氨酯密封胶以及进行防腐性能测试过程中所需要的主要实验原料和化学药品：二苯基甲烷二异氰酸酯（纯度≥98.0%），青岛市锦达化工有限公司；苯甲酰氯（纯度99%），济南汇丰达化工有限公司；聚四氢呋喃醚二醇（纯度98%）山东穗华生物科技有限公司;对苯二酚（阻聚剂，纯度99.5%），郑州生裕化工产品有限公司；1，4-丁二醇（纯度99%），武汉吉鑫益邦生物科技有限公司;异戊稀醇聚氧乙稀醚（纯度99%），青岛天鑫化工有限公司。

1.2 实验设备

主要实验设备：FA2204B电子天平，青岛路博伟业环保科技有限公司;RD/YWX-250盐雾箱，安徽锐德仪器设备有限公司;KQ-700DA超声波清洗器，上海科拉曼试剂有限公司;delta50电热鼓风干燥箱，东莞市高升电子精密科技有限公司;SMB-1000PF高低温湿热试验箱，东莞市皓天试验设备有限公司；HH-WO-5L数显恒温油浴锅，郑州科华仪器设备有限公司；RNKS-PFAlnZL三口烧瓶，南京瑞尼克科技开发有限公司；delta21数显恒温水浴锅，东莞市高升电子精密科技有限公司；JJ-1精密定时电动搅拌器，上海长肯试验设备有限公司；WGDF电化学工作站，西安太康生物科技有限公司；HD-FZL附着力测试仪，北京航天华宇试验仪器有限公司。

1.3 医院特殊建筑聚氨酯密封胶制备工艺

为保证测试结果的客观性和准确性，研究中防腐性能测试所需要的测试对象——医院建筑聚氨酯密封胶选择自行制备，而不是直接购买^[7]。

1.3.1 制备预聚体

（1）利用电子天平称量预聚体制备所需要的所有材料的用量；

（2）将称量的聚四氢呋喃醚二醇放入准备好的三口烧瓶当中并利用精密定时电动搅拌器搅拌均匀；

（3）放入数显恒温水浴锅当中，恒温60 ℃加热20 min，直至融化；

（4）数显恒温水浴锅温度上调至120 ℃，减压脱水2 h；

（5）取出，室温降至60 ℃；

（6）放入二苯基甲烷二异氰酸酯并搅拌均匀；

（7）放入数显恒温油浴锅中持续加热，期间滴加对苯二酚，直至温度达到80 ℃并维持恒定，时间为2 h；

（8）取出，室温下冷却至 40 ℃出料、脱气、密封保存^[8]。

1.3.2 固化剂的制备

（1）电子天平称取一定量的1，4-丁二醇放到烧瓶中并利用精密定时电动搅拌器搅拌均匀；

（2）加入异戊稀醇聚氧乙稀醚分散剂，放入恒温油浴锅中，75 ℃加热分散；

（3）在超声波清洗器中超声5 min；

（4）取出，室温下冷却脱泡、密封贮存^[8]。

1.3.3 预聚体与固化剂合成

预聚体与固化剂按2.5∶1的比例混合到一起并利用电动搅拌器搅拌均匀，然后将混合液倒入聚四氟乙烯模具，最后室温固化24 h后，得到聚氨酯密封胶^[9]。

制备完成后，对其常规性能进行测试，结果如表1所示。

1.4 防腐性能测试方法

1.4.1 试件制备

聚氨酯密封胶应用到建筑结构中，最常接触的就是混凝土，因此将混凝土作为试件的基体，该基体的配比：P·O42.5水泥（4.5）∶碎石（2.2）∶天然河砂（1.4）∶聚羧酸系高效减水剂（0.5）∶I级粉煤灰（0.7）∶920U微硅粉（0.6）∶水（3.69）^[10]。混合搅拌到一起，然后倒入模具中，制成20 cm×8 cm×5 cm的混凝土块，之后静置3 h后进行脱模。最后，在其温度（20±3） ℃、相对湿度为90%以上的标准养护室进行养护，直至干透为止。

干透后对混凝土基体表面进行打磨并扫清表面灰尘颗粒。在基体一面均匀涂抹3 cm厚的密封胶，然后放入真空干燥箱中加速固化，完成试件制备^[11]。

1.4.2 腐蚀环境模拟

（1）盐雾侵蚀环境。

将盐与水混合，制成体积分数5.0%盐水，将其倒入盐雾箱中，然后将涂有聚氨酯密封胶的混凝土基体放入盐雾箱中，体积分数5.0%NaCl溶液在（35±1） ℃连续喷雾10～90 d^[12]。

（2）干湿循环腐蚀环境。

暴露在室外的聚氨酯密封胶，很容易遭遇雨水天气，在天晴之后，就形成了干湿循环环境，该环境的出现会加速聚氨酯密封胶的腐蚀^[13]。基于此，采取如下操作进行干湿循环腐蚀环境模拟，首先将涂有聚氨酯密封胶的混凝土基体放入装有纯净水的水箱中浸泡12 h，取出后放入电热鼓风干燥箱中，50 ℃干燥12 h，循环往复90 d^[14]。

（3）湿热腐蚀环境。

在夏季，暴露在室外的聚氨酯密封胶同样也很容易长时间处在湿热腐蚀环境中。为明确该环境下的聚氨酯密封胶抗腐蚀情况，将涂有聚氨酯密封胶的混凝土基体放入高低温湿热试验箱中，试验箱参数：恒定温度为（50±2） ℃，相对湿度大于等于98%，实验时间为10～90 d^[15]。

1.4.3 防腐性能測试指标

（1）电化学阻抗谱（EIS）测试。

电化学阻抗谱（EIS）测试通过电化学工作站实现。将铂片电极粘贴到试件上涂有聚氨酯密封胶的那一面，然后启动电化学工作站在 101～106 Hz 频率段进行扫描测试^[16]。明确电阻值的变化情况，电阻值越大，防腐性能越好。

此外，根据电化学工作站测得的结果还可以进行聚氨酯密封胶剥离程度和孔隙率计算，通过这2个指标也可以明确其防腐性能^[17]。

（2）附着力测试。

当发生腐蚀之后，聚氨酯密封胶的附着力会增大，反过来，通过附着力的测试，可以明确医院建筑聚氨酯密封胶防腐性能。

2 结果与分析

2.1 电化学阻抗谱（EIS）测试结果

电化学工作站测得的结果Bode图，如图1所示。

由图1可知，随着侵蚀时间的延长，电阻值在逐渐降低。该降低过程可以分为3个阶段：初期电阻值处于缓慢降低阶段，这时的聚氨酯密封胶具有很好的屏蔽性，能够很好的抵抗不同环境的侵蚀；之后电阻值进入梯度下降阶段，这时聚氨酯密封胶的防腐性能开始急剧降低，逐渐失去防护功能；最后进入电阻值平衡阶段，这时聚氨酯密封胶基本失去防护功能。

2.2 附着力测试结果

附着力测试结果，如图2所示。

由图2可知，随着腐蚀时间的延长，附着力整体均呈现下降的状态，前期下降的较慢，后期下降的较快。对比3种不同腐蚀环境的附着力变化曲线，发现湿热腐蚀环境附着力下降最快，其次是盐雾侵蚀环境，最后是干湿循环腐蚀环境，这是因为湿热腐蚀环境环境中较高的温度使聚氨酯密封胶后期熟化，密封胶孔隙结构增大，水分子更容易进入内部，从而造成附着力下降。

3 结语

现代很多新建的医院都是装配式建筑，建造过程中会使用大量的密封材料，其中聚氨酯密封胶最为常用。研究以该材料作为研究对象，对其防腐性能进行分析。研究中设置了3种腐蚀环境，分析了3种腐蚀环境下电阻值、剥离率和孔隙率、附着力等指标的检测，通过指标对比，分析随着侵蚀时间的推移，腐蚀情况的变化过程，为聚氨酯密封胶的使用提供了重要参考和借鉴。

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