老化方式對單組分聚氨酯防水涂料拉伸性能的影響

黃師婷

（福建省永正工程質(zhì)量檢測有限公司，福建 福州 350012）

0 引言

單組分聚氨酯防水涂料是由含異氰酸酯基的預聚體，配以催化劑、無水助劑、無水填充劑、溶劑等，經(jīng)過混合等工序制成[1]。單組分聚氨酯防水涂料與空氣濕氣即可反應固化，夏季施工時當天即可固化成膜，預聚體黏度適中，無需采用有機溶劑稀釋，在相對濕度較高的條件下仍可以施工，相較于多組分無需調(diào)配，固化后的涂膜具有良好的整體防水效果、性能穩(wěn)定可靠。聚氨酯防水涂料作為一款多功能高分子材料，由于其具有防水層輕、強度高、彈性好、黏結(jié)力強、耐高低溫、耐腐蝕、施工簡便、易于修補等優(yōu)點而得到了廣泛的應用[2]。

室外條件復雜多變，光、熱、氧、水、微生物以及化學介質(zhì)等的作用會造成材料的老化。老化的結(jié)果會使高分子材料失去原有的顏色以及光澤，同時還很有可能會導致材料出現(xiàn)拉伸強度下降以及龜裂等現(xiàn)象[3]。這些都對外露使用的聚氨酯防水涂料的性能提出了更高要求，而拉伸性能是聚氨酯防水涂料的主要質(zhì)控指標[4]。本文擬探討不同老化方式對拉伸性能的影響[5]，為聚氨酯防水涂料的推廣應用提供借鑒。

1 試驗方案

1.1 原材料選擇

本文采用的單組分聚氨酯防水涂料為北新禹王防水科技集團有限公司生產(chǎn)的PUS 單組分聚氨酯防水涂料（Ⅰ型）。

1.2 試驗方法

1.2.1 涂膜制備

參照GB/T 19250-2013《聚氨酯防水涂料》以及GB/T 16777-2008《建筑防水涂料試驗方法》規(guī)定：涂膜的成型厚度為（1.5±0.2）mm，通過3 次涂覆達到規(guī)定厚度，并在溫度為23℃±2℃，相對濕度為（50±5）%的標準試驗條件下進行養(yǎng)護96h 脫模，涂膜翻面后再繼續(xù)在相同的標準試驗條件下養(yǎng)護72h。

1.2.2 老化方案與設備

本文擬采用的老化方案如表1 所示。老化處理前后的拉伸性能、拉伸彈性模量參照GB/T 19250-2013 以及GB/T 16777-2008 中規(guī)定進行。

分別裁取五組每組6 個（120×25）mm2矩形試件，再裁取一組在標準試驗條件下養(yǎng)護，將裁取的五組試件依次放入氙弧燈老化箱、紫外線老化箱以及水中，其中紫外線老化的試件應放在釉面磚上，并且試驗過程中應控制距試件50mm 處的溫度為（45±2）℃；熱空氣老化放入電熱恒溫鼓風干燥箱中；浸水老化放入數(shù)顯標準恒溫水浴中。所有經(jīng)過老化處理的試件均應在標準試驗條件下放置4h 后，分別用沖片機裁取符合GB/T528-2009 要求的啞鈴Ⅰ型試件，每五個試件為一組，在拉伸速度為500mm/min，標準試驗溫度的條件下分別進行拉伸試驗。

表1 老化方案

本文氙弧燈老化箱采用無錫市蘇意達試驗設備有限公司生產(chǎn)的TSN-150 型氙弧燈耐氣候老化試驗箱。紫外線老化箱采用天津市港源試驗儀器廠生產(chǎn)的UVA-1 型紫外線老化箱。熱老化烘箱采用上海東星建材試驗設備有限公司生產(chǎn)的101-3 型電熱恒溫鼓風干燥箱。恒溫水浴采用浙江上虞高市控礦儀器廠生產(chǎn)的SYH-5 型數(shù)顯標準恒溫水浴。拉伸性能測試采用上海市華龍測試儀器股份有限公司生產(chǎn)的WDW-50C 型微機控制電子萬能試驗機。

1.3 結(jié)果分析

1.3.1 氙弧燈加速老化

五組每組6 個試件分別經(jīng)過200h、400h、600h、800h、1000h 氙弧燈輻照處理后，依次按上述規(guī)定進行拉伸試驗，試驗結(jié)果如表2所示。

表2 氙弧燈不同老化時間條件下的拉伸性能

由表2可知，經(jīng)氙弧燈加速老化后，材料的拉伸性能出現(xiàn)明顯下降，而且隨著老化試驗時間的增加，其拉伸性能的下降程度隨之加深。在經(jīng)過1000h 老化試驗之后，累計輻照量已經(jīng)能達到2000MJ/m2，其拉伸強度保持率達到了未經(jīng)老化試驗的83.4%，斷裂伸長率也僅為498%，僅為未處理狀態(tài)下斷裂伸長率的63.2%，但仍符合GB/T 19250-2013 標準中的指標要求。由此可知，氙弧燈加速老化對單組分聚氨酯防水涂料斷裂伸長率的影響較大。

此外，隨著老化試驗時間的增加，材料的彈性模量也隨之增加。彈性模量表征了材料抵抗變形能力的大小，因此隨著老化時間的增加，材料的韌性逐漸降低，剛度逐漸上升，材料出現(xiàn)了變硬、變脆的現(xiàn)象。

1.3.2 紫外線加速老化

五組每組6 個試件分別恒溫紫外光照射80h、160h、240h、320h 和400h 后，依次按照上述方式進行拉伸試驗，試驗結(jié)果如表3 所示。

表3 不同紫外光照射時間處理后的拉伸性能

由表3 可知，經(jīng)過紫外光照射后的試件，拉伸性能受到了明顯的影響。且隨著紫外光照射時間的增加，拉伸強度和斷裂伸長率均有不同程度地下降。在經(jīng)過400h 的紫外光照射之后，試件的拉伸強度已經(jīng)下降到未經(jīng)紫外光照射的76.5%，斷裂伸長率下降至未處理狀態(tài)下的65.6%，基本可以判定為不可用的狀態(tài)。

1.3.3 熱空氣老化

五組每組6 個試件經(jīng)84h、126h、168h、210h 和258h 的熱空氣老化（80℃±2℃）處理后，依次按上述方式進行拉伸試驗，試驗結(jié)果如表4 所示。

表4 不同溫度處理后的拉伸性能

由表4 可知，以23℃的標準試驗條件下養(yǎng)護的試件作為參照，隨著熱空氣老化時間的增加，試件的拉伸強度和斷裂伸長率呈現(xiàn)出了不同趨勢的變化：拉伸強度隨著時間的增加而下降；斷裂伸長率先是略微上升，在126h 之后呈現(xiàn)出下降的趨勢。但總的來說，試件的彈性模量都在下降，表明材料柔性在增加。且在老化時間達到210h 時，材料的拉伸強度保持率下降到了76.5%，已經(jīng)不能滿足標準的要求。

1.3.4 浸水老化

五組每組6 個試件經(jīng)84h、126h、168h、210h 和258h 的浸水（23℃±2℃）處理后，依次按上述方式進行拉伸試驗，試驗結(jié)果如表5 所示。

表5 不同浸水處理時間下的拉伸性能

由表5 可知，經(jīng)過浸水處理后的試件，其拉伸性能有一定地下降。但相較于其它老化試驗，浸水后的試件依然保持較高的拉伸強度保持率和斷裂伸長率。即便在經(jīng)過258h 的浸水處理后，試件的拉伸強度依然為未處理的拉伸強度的82.5%，斷裂伸長率僅下降至未處理狀態(tài)下85.7%，彈性模量并沒有出現(xiàn)太大變化。

2 結(jié)束語

本文在通過采用不同的老化方式進行處理后，對單組分聚氨酯防水涂料的拉伸性能進行測試，得出以下幾點結(jié)論：

（1）氙弧燈加速老化試驗中，隨著老化時間的增加，拉伸性能逐漸下降，拉伸彈性模量逐漸增加，出現(xiàn)變硬、變脆的現(xiàn)象，氙燈老化對斷裂伸長率的影響較為明顯；

（2）紫外光加速老化試驗中，隨著照射時間的增加，拉伸性能逐漸下降，在經(jīng)過400h 的紫外光照射之后，試件的拉伸強度已經(jīng)下降到未經(jīng)紫外光照射的76.5%，斷裂伸長率下降至517%，紫外線老化對單組份聚氨酯防水涂料的性能影響較為明顯；

（3）通過不同時間的熱空氣老化試驗后的拉伸性能測試結(jié)果可知，相較于標準溫度條件，隨著老化時間的增加，拉伸強度和斷裂伸長率有著不同的變化趨勢，但彈性模量都在下降。且在老化時間達到210h 時，材料的拉伸性能已經(jīng)不能滿足標準的要求；

（4）在浸水老化試驗中，材料的拉伸性能下降程度不大，即便經(jīng)過258h 的浸水處理，拉伸強度也依然保持在標準條件下的82.5%，可見浸水老化對單組份聚氨酯防水涂料的性能影響不大。