水性单组份聚氨酯涂料的防水性能及工程研究

水性单组份聚氨酯涂料的防水性能及工程研究

李燕 胡翠翠

万华化学集团股份有限公司 山东 烟台 264003

山东金科星电子有限公司 山东 济宁 27500

摘要：针对传统涂料调制拌合过程复杂，施工时间长，防水效果差且挥发性有机化合物含量高，对人体和环境有较大危害的问题。提出了水性单组份聚氨酯涂料的防水特性及优越的工程性能，并以新港十一路跨梅河支流桥梁工程为例，进行了水性单组份聚氨酯涂料在该桥梁工程中的应用探讨。结果表明，水性单组份聚氨酯涂料作为新型建筑材料。主要以水性聚氨酯树脂为基材，以水为分散介质，抗老化、防水、抗溶剂腐蚀等性能优良，可灌性良好；施工效果分析表明，水性单组份聚氨酯涂料对建筑工程防水的保护程度高，防水效果佳，且施工完成时间短，工程性能十分优越。

关键词：水性单组分；聚氨酯涂料；防水；工程

1问题的提出

当前，相关规范对建筑工程用涂料中挥发性有机化合物的含量提出了较为严格的限制，所以低挥发性有机化合物含量涂料的开发和应用已经成为普遍趋势。以水性聚氨酯树脂为基材、以水为分散介质的水性单组份聚氨酯涂料无毒、不燃，且不会造成环境污染。既符合当前各类法规对环保型建筑施工材料应用的硬性要求，又具有常规防水涂料的溶剂性特征。

水性单组份聚氨酯涂料对环境无毒害作用和影响，属于环境友好型建筑施工材料，其在施工过程中仅需进行简单的调配和拌制即可使用，施工过程简便，成膜质量有保证，节省工期。水性单组份聚氨酯涂料以水为分散介质，能大大降低对挥发性有机溶剂等具有污染性材料的使用，抗老化、防水、耐溶剂性良好。由于水性单组份聚氨酯涂料具有优良的工程性能，所以在建筑施工防水领域的应用日益广泛。

与传统防水涂料主要从石油、煤炭中提炼有机溶剂且有机溶剂占比在50%-70%的情况不同，水性单组份聚氨酯涂料主要原料为可再生能源。其所包含和挥发的有机化合物(Volatileorganiccompounds，VOC)很少，而常规性的油漆涂料中所挥发的有机化合物涂料量是50%-80%，对人体有害且易造成环境污染。当前国内有关法规和建筑施工规范对挥发性有机化合物排放量的要求具体为：挥发性有机化合物总排放量应≤48kg/h，挥发性有机化合物总排放浓度应≤200mg/L，无组织排放限量应≤2.0kg；油性涂料挥发性有机化合物总排放量为100kg/h，挥发性有机化合物总排放浓度为100mg/L，逸散强，排放量大，控制难度大；水性涂料挥发性有机化合物总排放量≤20kg/h，挥发性有机化合物总排放浓度≤180mg/L，环保，且不含苯系物，控制较容易。所以，在未经处理的情况下，水性涂料挥发性有机化合物总排放量不足20kg/h，总排放浓度在180mg/L及以下，且容易控制。

2水性单组份聚氨酯的应用

水性聚氨酯是一种应用广泛的对环境友好的涂料，分为单组份聚氨酯和双组份聚氨酯。水性单组份聚氨酯涂料在建筑施工时，不用调配，进行简单的搅拌即可；而双组份聚氨酯涂料需要控制比例进行调配并搅拌，才能使液料均匀混合[4]。双组份聚氨酯涂料使用复杂，成膜质量较差，延长了施工时间，如果在调配和搅拌过程中不严谨，就会影响成膜，出现质量问题，返工极其麻烦，不太适合建筑施工使用。单组份聚氨酯涂料是以水为分散介质，以水性聚氨酯为基料的涂料，降低了挥发性有机溶剂的使用，减少了对环境的污染，具有常温干燥、耐老化性、耐水性、耐溶剂性，与水混合后黏度小，可灌性好等特点。

所以水性单组份聚氨酯涂料一经研发面世就快速得到了社会的认可和广泛应用。

2.1纸张涂料

水性单组份聚氨酯能够用于纸张涂料，用最少的量就能够提高涂布纸的印刷表面强度，且价格较低，涂层光泽度较好，是别的涂料所不能及的。

2.2木器涂料

水性单组份聚氨酯作为木器涂料最早进入市场的是体育馆地板涂料，要求施工时尽可能用低挥发性的有机溶剂，耐磨损、时间短、施工方便，且水性单组份聚氨酯木器涂料的光泽度能够达到93.6%，摆杆硬度14d，具有较高的光泽度，硬度较强，装饰性能较好。

2.3建筑施工

水性单组份聚氨酯涂料在建筑施工的应用中，通过高压注入混凝土裂缝结构中，延展到所有的裂缝都被填满，这样在遇水之后就能够随着交联反应，释放出非常多的气体，产生二次渗压，可以再次将弹性体压进所有的裂缝中，直到渗漏被阻止为止。

2.4工业维护

水性单组份聚氨酯涂料可以应用在公路桥梁、发电站等工业维护中，具有保护和装饰的作用。其主要特点是耐高低温、耐久、防腐、防锈，不易出现裂纹，从而减少补修频率，减少维修成本。

3.防水施工质量模型

通过上述部分完成对水性单组份聚氨酯的应用研究，为体现水性单组份聚氨酯涂料的防水特性，从而设计以下施工质量检测方法。

在进行施工建设中，水性单组份聚氨酯涂料对基础的附着力可以引起相对应的水性单组份聚氨酯涂料在基层面上的渗透性。为保证水性单组份聚氨酯防水涂料施工质量，对水性单组份聚氨酯防水涂料施工进行稳定性安全系数的设定。

设定ΣA为水性单组份聚氨酯涂料的附着力，ΣB为全部作用在基层的附着力。C为撕裂强度，H为剥离强度，M1为断裂伸长率，M2为加热伸缩率，N为吸水率，则水性单组份聚氨酯涂料施工安全系数的计算式可以表示为:

将ΣE设定为基层荷载应力，ΣD为结构极限承载力，T为凝胶时间，根据上式获得的水性单组份聚氨酯涂料施工安全系数，建立施工质量控制模型:

4实验结果与分析

为了验证本文提出的水性单组份聚氨酯涂料施工效果，对某建筑工程施工现场进行一次模拟实验。建筑工程涂料施工现场如图1所示。

采用文献研究的磷铝酸盐水泥基灌浆材料和文献研究的低温固化环氧树脂灌浆材料、与本文研究的水性单组份聚氨酯涂料，同时进行建筑工程施工，并对防水效果进行对比分析。

图1建筑工程涂料施工现场

本文研究的水性单组份聚氨酯涂料在建筑施工中的防水率在87%以上，而磷铝酸盐水泥基灌浆材料在建筑施工中的防水率在70%以上，低温固化环氧树脂灌浆材料在建筑施工中的防水率在50%以上，说明本文研究的水性单组份聚氨酯涂料在建筑施工中的防水效果比磷铝酸盐水泥基灌浆材料和低温固化环氧树脂灌浆材料在建筑施工中的防水效果好。

5结论

为了验证水性单组份聚氨酯涂料的施工优势，本文提出水性单组份聚氨酯的应用和防水施工质量检测方法。通过实验结果可知，本文研究的水性单组份聚氨酯涂料在建筑施工中具有较高的防水效果，能提升施工效率。由此可见，水性单组份聚氨酯涂料在实际使用的过程中，的确有着施工简单、防水性好、耐久性强以及施工成本低等方面的优点。

参考文献

[1]王广林.水性单组份聚氨酯涂料的防水性能及工程应用[J].黑龙江水利科技，2021，49(04):175-177.

[2]王广林.水性单组份聚氨酯涂料的防水性能及工程应用[J].黑龙江水利科技，2021，49(04):175-177.

[3]夏克然.水性单组份聚氨酯的应用和防水特性[J].中国建筑金属结构，2020(07):85-87.