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(yù)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(yīng)固化，夏季施工時當(dāng)天即可固化成膜，預(yù)聚體黏度適中，無需采用有機(jī)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(yīng)用[2]。

室外條件復(fù)雜多變，光、熱、氧、水、微生物以及化學(xué)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(dǎo)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(biāo)[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(yīng)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(tuán)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(dá)到規(guī)定厚度，并在溫度為23℃±2℃，相對濕度為（50±5）%的標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)96h 脫模，涂膜翻面后再繼續(xù)在相同的標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下養(yǎng)護(hù)72h。

1.2.2 老化方案與設(shè)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)試驗條件下養(yǎng)護(hù)，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(yīng)放在釉面磚上，并且試驗過程中應(yīng)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(fēng)干燥箱中；浸水老化放入數(shù)顯標(biāo)準(zhǔn)恒溫水浴中。所有經(jīng)過老化處理的試件均應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下放置4h 后，分別用沖片機(jī)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(biāo)準(zhǔn)試驗溫度的條件下分別進(jìn)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(dá)試驗設(shè)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(shè)備有限公司生產(chǎn)的101-3 型電熱恒溫鼓風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)控制電子萬能試驗機(jī)。

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(jìn)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(dá)到2000MJ/m2，其拉伸強度保持率達(dá)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(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)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(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)試驗條件下養(yǎng)護(hù)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(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)行處理后，對單組分聚氨酯防水涂料的拉伸性能進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)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(dá)到210h 時，材料的拉伸性能已經(jīng)不能滿足標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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。