對(duì)聚氨酯防水材料流變性能的分析

狄崇耀(徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司九里實(shí)業(yè)礦山設(shè)備廠，江蘇 徐州 221000)

對(duì)聚氨酯防水材料流變性能的分析

狄崇耀(徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司九里實(shí)業(yè)礦山設(shè)備廠，江蘇 徐州 221000)

聚氨酯防水材料如今在我國(guó)工程領(lǐng)域及水利領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，聚氨酯防水材料相比于其他類型的防水材料擁有眾多的優(yōu)勢(shì)，因此深受民眾的喜愛(ài)和歡迎。本文通過(guò)對(duì)聚氨酯防水材料的流變性能做出分析，通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)聚氨酯防水材料中的表觀黏度、非牛頓指數(shù)等相關(guān)的流變參數(shù)進(jìn)行了探討，并將聚氨酯防水材料中剪切應(yīng)力及剪切速率、溫度變化等與表觀黏度之間的關(guān)系進(jìn)行了闡明，以此實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，對(duì)聚氨酯防水材料的制備與施工提供相應(yīng)的指導(dǎo)作用，希望能為聚氨酯防水材料的創(chuàng)新及研發(fā)，提供新的依據(jù)。

防水材料;聚氨酯;流變性能;防水性能

聚氨酯防水材料如今在工程中得到了廣泛的應(yīng)用，由于聚氨酯具備彈性強(qiáng)、抗磨、防水性能好的眾多優(yōu)勢(shì)，因此深受建筑及水利等領(lǐng)域的歡迎。在以往較長(zhǎng)的一段時(shí)間，我國(guó)先后研發(fā)出焦油聚氨脂防水材料、石油瀝青聚氨脂材料、改性聚氨脂防水材料等種類眾多的防水材料，不過(guò)，由于石油瀝青聚氨脂材料對(duì)環(huán)境的污染過(guò)大，因此已經(jīng)被明令淘汰。而其他聚氨脂防水材料，在建筑及水利領(lǐng)域中也有了一定的應(yīng)用，其中以改性聚氨脂防水材料深受民眾的喜愛(ài)和歡迎。本文通過(guò)對(duì)聚氨脂防水材料的流變性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析，希望能夠?yàn)榉浪苛系膭?chuàng)新和研發(fā)，提供相應(yīng)的指導(dǎo)性建議。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料及設(shè)施

對(duì)聚氨酯防水材料的流變性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，其主要實(shí)驗(yàn)原料為聚氨酯防水材料，大小尺寸根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行自主選擇。實(shí)驗(yàn)設(shè)施需要采用RS150型的旋轉(zhuǎn)流變儀、DZ60型電熱恒溫真空干燥箱、TN-100B托盤式扭力天平。

1.2 聚氨酯防水材料流變性能實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，需要采用RS150型旋轉(zhuǎn)流變儀，通過(guò)不同溫度的變化，來(lái)對(duì)聚氨酯防水材料流變性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)溫度可分為四檔，即20℃為檢測(cè)第一組，30℃為檢測(cè)第二組，40℃為檢測(cè)第三組，50℃為檢測(cè)第四組。將平板直徑設(shè)定為30毫米，并且檢測(cè)時(shí)間間隔為1分鐘，利用應(yīng)力掃描的方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2 聚氨酯防水材料流變性能實(shí)驗(yàn)的結(jié)果與分析

2.1 聚氨酯防水材料流動(dòng)曲線

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，聚氨酯防水材料屬非牛頓流體，剪切速率與剪切力成正比，即剪切速率越高，剪切力越高。如果是在應(yīng)力一致的情況下，可以看出，剪切速率是與溫度成正比的，即剪切速率越高，溫度也就越高。其原因在于高分子流動(dòng)時(shí)，其分子鏈段對(duì)無(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了抵消，從而進(jìn)行了相繼躍遷，躍遷速率又是由躍遷能和周圍自由體積所進(jìn)行決定的。切應(yīng)力的不斷增大，促使了躍遷能力的不斷加強(qiáng)，使得溫度變高，從而周圍自由體積也就越大，相繼的鏈段活動(dòng)能力也得到了顯著加強(qiáng)，這就使得分子間互相的作用力受到了減少，從而促使了剪切速率變得更高。

2.2 聚氨酯防水材料剪切速率和表觀黏度之間的關(guān)系

聚氨酯防水材料中可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出，剪切速率是與表觀黏度呈現(xiàn)反比的，即剪切速率越高，表觀黏度就越小，這充分證明了聚氨脂材料具備假塑性流體的特性。其原因在于，高分子在流動(dòng)的過(guò)程中，由于細(xì)長(zhǎng)分子需要在同一時(shí)間內(nèi)對(duì)流速不等的液層進(jìn)行穿越，相同大分子各部分要以不同速度進(jìn)行前進(jìn)，而這個(gè)時(shí)間不會(huì)持續(xù)很久。所以，在流動(dòng)過(guò)程中，每個(gè)長(zhǎng)鏈分子都要力爭(zhēng)進(jìn)入到同流速流層中，這就使得不同流速的流層是依據(jù)大分子流動(dòng)方向而決定的。所以，由于大分子取向的原因，造成了聚氨酯防水材料的表觀黏度減小。

2.3 聚氨酯防水材料切應(yīng)力和表觀黏度之間的關(guān)系

從實(shí)驗(yàn)中可以看出，聚氨酯防水材料的剪切應(yīng)力與剪切速率成正比，而剪切速率又與表觀黏度成反比，這就可以證明剪切應(yīng)力也是與表觀黏度成反比的。即剪切應(yīng)力越大，表觀黏度就越小。并且，這種作用是隨著溫度的升高而影響越大的。

2.4 聚氨酯防水材料溫度變化和表觀黏度的關(guān)系

從實(shí)驗(yàn)可以看出，溫度變化與表觀黏度的關(guān)系是呈反比的，即溫度越高，表觀黏度就越小。其原因是溫度在升高的過(guò)程中，造成了聚氨酯防水材料的膠體自由體積加大，從而造成鏈段運(yùn)動(dòng)能力得到顯著增強(qiáng)，而鏈段運(yùn)動(dòng)能力的增強(qiáng)又使得分子間的作用力大幅度減少，致使聚合物流動(dòng)性得到顯著增強(qiáng)，流體的表觀黏度自然也就越小。從實(shí)驗(yàn)結(jié)論中可以得出，聚氨酯防水材料需要具備良好的流變性能，才能滿足施工要求。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)使用RS150平板流變儀對(duì)聚氨酯防水材料的流變性能做了實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明聚氨酯防水材料中剪切速率及切應(yīng)力以及溫度變化對(duì)表觀黏度所產(chǎn)生的影響，明確它們之間的關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，溫度變化越大，表觀黏度就越高，對(duì)聚氨酯表觀黏度的影響就越大，流變性能就越小。剪切速率及剪切應(yīng)力越大，表觀黏度就越小，流變性能也就越弱。

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作者簡(jiǎn)歷：狄崇耀(1982- ),男，漢 ，江蘇徐州人，碩士，工程師，從事化工研究。