铁路线主要由路基、桥梁和隧道组成,由于高铁、客运专线的运行特点,桥梁占线路比例大幅增加,已超过50%。在桥梁混凝土桥面设置防水层,可以有效阻隔水渗入桥面板结构内,减缓混凝土的老化及桥面板内钢筋锈蚀,从而达到提高混凝土桥结构耐久性的目的。所以桥面防水是混凝土桥梁工程中的一个重要组成部分[1-2]。
进行了高铁用高强度无溶剂聚氨酯防水涂料配方设计、制备工艺和性能的研究,提出以“单位基团当量”这一概念作为配方设计的依据,并分析了高强度聚氨酯防水涂料性能与结构的关系。研究结果表明,双组分聚氨酯防水涂料配方设计时,A组分的单位基团当量应略大于B组分的单位基团当量;A组分中—NCO/—OH值应远大于2;聚氨酯预聚体合成中的二异氰酸酯以分步加入为宜,如此能使聚氨酯防水涂料既有较高的模量,又具有高弹性,最终体现出高强度。
本课题是根据铁道部科技司于2007年4月5日发布的科技基函[2005]101号《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》修订稿的要求,而进行高速铁路专用高强度聚氨酯防水涂料的研制。同时提出高强度聚氨酯防水涂料配方设计的一些基本思路和依据,试图对行业研究人员的开发研究工作提供参考。
1试验
1.1主要原料
聚醚220、聚醚3050、聚醚330N,工业级,上海高桥石化公司;甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯,工业级,进口;3,3''-二氯-4,4''-二氨基二苯基甲烷(MOCA)、邻苯二甲酸二丁酯、氯化石蜡、消泡剂,工业级,上海台安工程实业有限公司;辛酸亚锡,工业级,上海诺泰化工有限公司;滑石粉,工业级,上海双达化工有限公司。
1.2性能测试
拉伸性能、固含量按GB/T19250—2003《聚氨酯防水涂料》测试;动态力学性能采用DMA2242C动态力学热分析仪(德国NETZSCH公司)测试。
1.3高强度聚氨酯防水涂料制备工艺
聚氨酯预聚体组分的合成:在四口烧瓶中加入聚醚220、聚醚3050,减压至-0.09MPa,加热到(120±2)℃,真空脱水1h。然后降温至70℃左右,一次或分步加入二异氰酸酯,温度控制在(83±2)℃,反应2~3h。反应完成后,降温并真空脱泡30min,出料,即得聚氨酯预聚体,简称A组分。
固化剂组分的制备:在四口烧瓶中加入聚醚330N、3,3''-二氯-4,4''-二氨基二苯基甲烷、氯化石蜡、滑石粉,搅拌分散均匀,加热到(120±2)℃,减压至-0.09MPa,真空脱水1h。然后降温,加入邻苯二甲酸二丁酯、辛酸亚锡、消泡剂,混合分散,待降至室温后出料,即得固化剂组分,简称B组分。
2结果与讨论
2.1设计配方的基本思路与依据
双组分聚氨酯涂料一般可采用m(A组分)∶m(B组分)为1∶1、1∶2、1∶3等不同配比来进行2个组分的混合。为使A组分的—NCO与B组分的—OH、—NH2等反应基团基本等当量反应,以获取最大的交联程度,需按不同的配比要求计算并确定生产配方,这在实际操作中有所不便,而且实际生产配方往往是通过范围较大的配比试验来获取,费时费力。而高强度聚氨酯防水涂料对于A、B组分的匹配要求更高,得到双组分配比的设计基准更加重要。