国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心材料部 天津市 300304
摘要：聚氨酯（PU）防水涂料是一种高档防水、防腐材料，能满足各种屋面防水工程的要求，具有整体防水效果优异、防水层轻、强度高、弹性好、粘结力强等优点，由于沥青中含有微量的苯酚、吡啶、葸、唑等化合物，使得含沥青的聚氨酯涂料在实际应用中受到了限制，因此，环保型且性能优异的聚氨酯防水涂料的突出势在必行。本文通过对聚氨酯防水涂料发展概况、聚氨酯防水涂料的分类和特性以及环保聚氨酯防水涂料对聚氨酯防水涂料的技术演变进行了收集、梳理，并对聚氨酯防水涂料的发展方向进行了展望。
关键词：环保；水性；聚氨酯防水涂料
聚氨酯（PU）防水涂料以其优良的性能倍受国内外防水界的青睐，是我国重点发展的防水材料之一。然而我国聚氨酯防水涂料多含有挥发性成份和有机溶剂，且其常用的固化剂MOCA疑为致癌性物质，对环境污染严重。因此，环保型聚氨酯防水涂料的推出就显得势在必行，聚氨酯防水涂料的发展动向应包括品种多样化，结构功能化，生产工艺规模化、系列化、标准化，应研究降低预聚物及涂料中游离一NCO单体含量、降低毒性，使得聚氨酯涂料更进一步符合环境保护的要求，朝着无溶剂、无毒、无味、施工无污染的方向发展。
1聚氨酯防水涂料发展概况
聚氨酯防水涂料是60年代在欧美、日等国发展起来的一种新型高分子防水材料。美国最早使用聚氨酯涂膜防水，后来又推广到加拿大、中东以及东南亚各国。日本1964年从美国杜邦公司引进聚氨酯防水涂料专利技术，发展迅速，平均每年增长率为13.5％，日本在1969年颁发了聚氨酯防水涂料的工业标准。聚氨酯涂膜防水涂料自70年代在我国首先开始应用以来，在90年代得到迅速发展和广泛应用，国家化学建材“九五”计划和2010年发展规划纲要及“十五”计划和2015年发展规划纲要都把聚氨酯防水涂料列为重点发展品种。但是90年代的聚氨酯防水涂料主要以焦油填充聚氨酯和沥青填充聚氨酯防水涂料为主，这两种聚氨酯防水涂料由于液体添加剂挥发的原因，都对环境和施工及其使用者有害。
总体来说聚氨酯防水涂料的发展经历了煤焦油型、沥青型、彩色型和环保型四个阶段。
（1）焦油型聚氨酯防水涂料
焦油聚氨酯防水涂料是以聚氨酯橡胶弹性体为主，掺和煤焦油、增塑剂等制成的一种反应固化型双组分高分子防水涂料。主要特点是具有煤焦油优异的耐水、耐酸、碱性及价廉的优势，性能比较高；固化前施工方法简便，涂膜整体性好，适合任何复杂多变的基面，但由于煤焦油是炼焦、煤气工业的副产品，为黑色粘稠的液体，含有许多稠环和杂环化合物，如萘、酚类易挥发性物质，污染环境，危害人体健康，施工过程中使用苯类有毒溶剂，施工环境恶劣等。
（2）沥青型聚氨酯防水涂料
沥青型聚氨酯防水涂料是以大分子量的异氰酸酯和聚醚合成的聚氨酯预聚体为主体材料，通过掺加石油沥青、增容助剂、石粉、低粘度油类、增塑剂、催化剂等辅助材料而合成的一种固化型涂料，以991为代表。沥青型聚氨酯防水涂料由于以石油沥青为液态填料，而石油沥青的组成为沥青质、芳香烃、脂肪烃以及硫、氧、氮等杂环化合物，所以991沥青聚氨酯防水涂料与851相比，施工时基本无气味，无毒性，属于环保型建筑防水涂料，但是存在石油沥青与聚氨酯预聚体很不相容的缺点[1]。
（3）彩色型聚氨酯防水涂料
彩色型聚氨酯防水涂料是一种加有无机填料的聚醚型聚氨酯防水涂料。
因不含黑色煤焦油或石油沥青成分，其颜色由树脂本身的颜色以及填料的颜色而定，因而有人称之为“彩色”防水涂料。是焦油型聚氨酯防水涂料的理想替代品。彩色型聚氨酯防水涂料具有的特点为：生产和施工时污染小，无溶剂、无刺激性气味，固含量高，液态施工，使用方便等特点。
（4）环保型聚氨酯防水涂料
聚氨酯防水涂料在很多环节上都存在着问题。首先是生产原料，所使用的原料甲苯二异氰酸酯有强烈的刺激性气味，有毒；其次是生产过程，预聚体中-NCO含量控制在5±0.5％，其中游离-NCO含量在0.5％左右；再次是生产过程中苯类有机溶剂的使用，从聚氨酯防水涂料中毒案例来看，主要是施工现场苯系化合物超标而引起；最后是废弃物的处理，聚氨酯防水涂膜在老化失效后难以再生。北京市建委鼓励开发、推荐使用的6种环保型聚氨酯防水涂料：单组分聚氨酯防水涂料，彩色聚氨酯防水涂料，无机填料型聚氢酯防水涂料，水固化型聚氨酯防水涂料，石油沥青基聚氨酯防水涂料，石油树脂型聚氨酯防水涂料[2]。
2聚氨酯防水涂料的分类和特性环保聚氨酯防水涂料
聚氨酯防水涂料按包装形式分为单组分型和双组分型两种；按固化机理分为氧固化型、多羟基化合物固化型、催化固化型、封闭型和潮气固化型五种；按分散介质的不同分为溶剂型、无溶剂型和水基型（水性聚氨酯）三种；按有机填料的不同分为焦油型、非焦油型（沥青型、石油树腊型、古马隆树脂型等），以及不含有机填料的聚醚型等。
聚氨酯防水涂料的特点：防水性能好，能满足各种房屋地面防水工程的要求，适合任何形状复杂的基层施工；温度适应性强，水性涂料在O℃以上，溶剂型涂料在-1O℃以上可以进行冷施工；施工简便，易于修补；常温下施工，施工方式简单，固化速度快；与PC硬泡、钢铁、石棉、砖坯酸钙、陶瓷、砖块、水泥、石料等均有较好粘接性；涂刷后表面形成无缝的、具有机械性能的弹性致密防水层；伸长率大、对基材的膨胀、收缩、龟裂具有较强的适应性；防水、耐寒、耐磨、耐候、耐油、耐腐蚀、耐老化、耐化学药品。
3环保聚氨酯防水涂料
水性聚氨酯防水涂料是以水性聚氨酯为基料，水为分散介质配置的防水涂料，与溶剂型聚氨酯防水涂料相比，虽然在性能方面存在着较大的差距，但水性聚氨酯防水涂料是一种无毒、不燃、不污染空气和水源并有利于保护生态环境的新型涂料。与其它种类水性涂料相比，聚氨酯涂料成膜后力学性能好，能与水泥地面、混凝土很好的结合，成膜性能好。
与溶剂型聚氨酯防水涂料相比，水性聚氨酯防水涂料具有以下特点：（1）大多数水性聚氨酯无溶剂、无臭味、无污染，不燃等优点；（2）大多数单组分水性聚氨酯产品不含-NCO基团，主要是靠分子内极性基团产生内聚力和黏附力，水分挥发后固化；（3）影响水性聚氨酯黏度的主要因素有乳液粒径、离子电荷性质及数量等；（4）可与多种水性树脂共混改性；（5）气味小，可用水稀释，操作方便，易于清理；（6）干燥较慢，对表面疏水性的基材润湿能力差。
针对聚氨酯防水涂料环境污染严重、耐紫外老化和酬热氧老化性差，不宜作外露用防水材料的缺点，当前研究应旨在开发新型环保聚氨酯防水涂料，以水代替MOCA或其它二胺类和多元醇类做其固化剂、以石油馏分油代替煤焦油，研究其配方设计并进行结构与性能的表征。可重点研究不含任何有机溶剂和挥发性有机成份的环保型聚氨酯防水涂料，另外需克服单组分湿固化聚氨酯防水涂料的固化速度受空气湿度的影响。与此同时，可进行纳米粒子改性，探讨聚氨酯纳米复合防水涂料的结构与性能的关系，特别是纳米粒子对其紫外老化、耐热氧老化性能的影响，探讨其老化机理，提高其耐候性。
参考文献：
[1] GEP非焦油非石油沥青绿色环保型聚氨酯防水涂料．中国建筑防水，2000，（1）：88.
[2] 檀春丽，焦油型和非焦油型聚氨酯防水涂料若干问题探讨．巾国建筑防水，2000，（2）：9～10.