單組份聚氨酯防水涂料拉伸性能影響因素的分析與研究

胡朋舉，呂曉飛，康全影，劉兵兵，肖 軍

（河北省環保產品質量監督檢驗研究院，河北石家莊 050091）

聚氨酯防水涂料以其抗拉強度高、柔韌性和適應性良好、體積收縮小等優點得到了廣泛應用[1]。相比雙組份聚氨酯防水涂料來說，單組份聚氨酯防水涂料不需要進行比例調配，開蓋攪拌均勻后即可進行涂刷。單組份聚氨酯防水涂料在夏季施工，一天內即可固化成膜， 冬季施工則需要三到四天[2]；單組份聚氨酯防水涂料的機理是防水涂料體系內的—NCO 直接與空氣中的濕氣進行反應形成固化[3]。 聚氨酯防水涂料主要用于室外，由于室外條件復雜多變，而拉伸性能是聚氨酯防水涂料的主要質控指標。因此，以單組份聚氨酯防水涂料為例，分析研究不同環境條件對單組份聚氨酯防水涂料拉伸性能的影響非常重要[4]。

1 拉伸試驗

1.1 試驗原理

材料的拉伸性能包括拉伸強度、斷裂伸長率、最大伸長率等。拉伸試驗是指在一定的試驗環境下，以一定的試驗速率，沿試樣縱軸方向施加一定的拉伸荷載使其發生破壞，并按要求記錄試樣在拉伸過程中以及其斷裂時所需的力和伸長率的值[5]。

1.2 試驗方法

按GB/T 19250-2013《聚氨酯防水涂料》規定：涂膜最終成型厚度為（1.5±0.2）mm，單組份試樣分3 次涂覆到規定厚度，在標準試驗條件（23℃±3℃，50%±5% RH）下養護96h 脫模，涂膜翻面后繼續在標準試驗條件下養護72h，利用沖擊壓片設備將涂膜裁成GB/T 16777-2008 第9 章要求的啞鈴I 型試件，每5 個試件為一組，采用拉伸速度為 500mm/min，對不同條件下試件進行測試。

2 不同試驗條件下拉伸性能的影響

測定所有試件的平均厚度，將試件經不同的環境條件處理后進行測試。

2.1 不同pH 值溶液對聚氨酯防水涂料拉伸性能的影響

將3 組試件分別浸泡在pH 值為5、7、9 的溶液中，密封72h 后取出，擦干，將試件置于（23±3)℃、（50%±5%）RH 條件下放置4h 后測定其拉伸性能。

由表1 可見，單組份聚氨酯防水涂料在不同pH 值溶液中浸泡相同時間后，拉伸強度都有所降低，其中酸性條件對拉伸強度和斷裂伸長率的的影響最大，在pH=5條件下浸泡72h 后，拉伸強度及其保持率已達不到GB/T 19250-2013 中對聚氨酯防水涂料性能的最低要求。

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

2.2 不同溫度條件對聚氨酯防水涂料拉伸性能的影響

將6 組試件分別置于不同溫度環境條件下，放置72h 后取出，擦干，將試件置于(23±3)℃，(50±5)%RH條件下放置4h 后測定其拉伸性能。

由表2 可見，單組份聚氨酯防水涂料在不同溫度條件下的拉伸性能是不同的，在超過40℃時隨著溫度的升高其拉伸強度呈急劇下降趨勢，但是其斷裂伸長率逐漸增加。在低溫條件下拉伸強度的損失較小，但斷裂伸長率逐漸下降。說明對于單組份聚氨酯防水涂料來說，較適宜的使用溫度范圍為5℃～40℃。

表2 不同溫度條件下拉伸性能Table 2 Tensile properties at different temperatures

2.3 不同浸水時間對聚氨酯防水涂料拉伸性能的影響

將6 六組試件分別浸泡在蒸餾水中，不同時間后將試件取出，擦干，置于(23±3)℃、(50±5)% RH 條件下放置4h 后測定其拉伸性能。

由表3 可見, 在不同浸水時間后，單組份聚氨酯防水涂料的拉伸強度逐漸下降，在浸泡96h 后，拉伸強度保持率已達不到GB/T 19250-2013 中對聚氨酯防水涂料性能的要求。

表3 不同浸水時間條件下拉伸性能Table 3 Tensile properties under different soaking time

2.4 不同老化時間對聚氨酯防水涂料拉伸性能的影響

將6 組試件分別放入氙弧燈老化試驗箱中，不同時間后將試件取出，擦干，置于(23±3)℃、(50±5)% RH條件下放置4h，測定其拉伸性能。

由表4 可見，樣品試件經不同的老化處理時間后，產品的拉伸性能有所不同，隨著老化時間的延長拉伸強度逐漸下降，在240h 時拉伸強度＞2MPa，但是在192h時斷裂伸長率已＜450%，已不能滿足標準要求，說明氙弧燈老化試驗對斷裂伸長率的影響較大。

表4 不同老化時間條件下拉伸性能Table 4 Tensile properties under different aging conditions

2.5 相同試驗時間不同試驗條件下的拉伸性能

將11 組試件分別放入不同試驗條件中密封72h 后取出，擦干，將試件置于(23±3)℃、(50±5)% RH 條件下放置4h 后測定其拉伸性能。

由表5 可見, 通過比較處理時間相同不同試驗條件下拉伸性能，單組份聚氨酯防水涂料在40℃時的拉伸強度保持率最高，斷裂伸長率的性能較好。通過比較浸泡條件下的拉伸性能，其中浸水72h 后的拉伸強度保持率較高，斷裂伸長率的變化較小。

表5 不同試驗條件下拉伸性能Table 5 Tensile properties under different test conditions

3 結論

聚氨酯防水涂料主要用于室外，由于室外條件復雜多變，而拉伸性能是聚氨酯防水涂料的主要質控指標。以單組份聚氨酯防水涂料為例，通過分析研究不同pH溶液、溫度、浸水時間、老化時間等環境條件對其拉伸性能的影響。結果表明：（1）酸性條件對拉伸強度和斷裂伸長率的的影響最大。（2）在超過40℃時隨著溫度的升高其拉伸強度呈急劇下降趨勢，但斷裂伸長率逐漸增加。在低溫條件下拉伸強度的損失較小，斷裂伸長率逐漸下降。（3）隨著浸水時間的延長單組份聚氨酯防水涂料的拉伸強度逐漸下降，在浸泡96h 后，拉伸強度保持率已達不到GB/T 19250-2013 中對聚氨酯防水涂料性能的要求。（4）隨著老化時間的延長拉伸強度逐漸下降，在240h 時拉伸強度＞2MPa，但是在192h 時斷裂伸長率已＜450%，已不能滿足標準要求。