聚氨酯防水涂料是一种性能良好的新型高分子防水涂料。80年代以焦油聚氨酯防水涂料为标志的聚氨酯防水涂料在我国开始投入使用过程中易造成对环境的污染，北京等城市从1999年起禁止使用。 在此情况下，石油沥青聚氨酯防水涂料很快成为其替代产品。但是，由于石油沥青为为极性很弱的物质，和聚醚型聚氨酯预聚体的相容性极差，如何使二者相容成为生产石油沥青聚氨酯防水涂料的一个难题。为此，国外有些厂家采用聚丁二烯多元醇制作甲组分，国内一些厂家选用商品增溶剂来解决相容性问题，但往往效果不理想。笔者根据表面性剂的增溶原理，并结合聚氨酯的特殊性质，合成了一种非常适用于石油沥青聚氨酯防水涂料生产的相容剂。通过使用表明，此相容剂能很好地解决石油沥青与聚氨酯预聚体及聚氨酯涂膜的相容性问题。


一、 相容剂选择的理论分析

　 表面活性剂是由极性基团（亲水基团）和非极性基团（亲油基团或疏水基团）构成，具有不对称结构。根据表面活性剂溶于时是否离解成离子，可将表面活性剂分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。表面 活性剂作为增溶剂（相容剂），其增溶方式有非极性分子在胶束内部的增溶、在表面活性剂分子间的增溶、在胶束表面的吸附增溶和在聚环氧乙烷链间的增溶4种，其中，以在聚环氧乙烷链间增溶方式的增溶量为最大。

　　一般情况下，作为理想的增溶剂（相容剂），其亲油亲水平衡值（HLB值）在15~18范围时间溶效果较好，过高或过低都不能起至明显的增溶作用，并且HLB值对临界胶束浓度（CMC）的影响非常强烈。因此，选择具有合适的HLB值的表面活性剂，可以降低表面活性剂的需求浓度和改善增溶效果。

　　根据研究，石油沥青聚氨酯防水涂料的相容剂，以选择聚环氧乙烷基非离子型表面活性剂最为适宜。
聚环氧乙烷基非离子型表面活性剂的HLB值可根据下式计算：
HLB值=〔亲水基团分子量÷（疏水基团分子量+亲水基团分子量）〕×（100÷5）
在相容剂的合成过程中，可先择亲水基团部分，一般来说，选择聚醚醇比较方便；亲油基团部分可选择羧酸（R-COOH）。在选择聚醚醇后，计算出亲水基团的分子量，再根据所确定的HLB值推算出疏水基团的分子量，也即R基团的分子量，从而确定RCOOH的分子量。

二、 相容剂及石油沥青聚氨酯防水涂料乙组分的合成实验

1、 原材料
聚醚醇（两种不同聚合度聚醚醇）、羧酸（两种不同R基团的羧酸）、石油沥青、填充料、增塑剂、复合溶剂、MO-CA等。
2、 相容剂的合成工艺
1） 聚醚醇120±5℃脱水1.5h；
2） 加入羧酸在温度120±5℃下反应2～2.5h；
3） 降温至60℃出料备用。
3、 石油沥青聚氨酯乙组分的合成工艺
1） 石油沥青、填充料加热至130～140℃熔化、脱水1.5～2h；
2） 加入相容剂、增塑剂、MOCA，115～120℃下搅拌20～30min;
3） 降温至80～85℃，并加入复合溶剂。

三、 结果与讨论
　 
　　通过选择不同的聚醚醇和羧酸，合成了相容剂1（HLB值11.7）和相容剂2（HLB值18.4）。
1） 在乙组分中分别加入4.5％的相容剂1和相容剂2（其他成分均相同），聚氨酯涂料的甲、乙组分混合比为1：2，按JC/T 500—92(96)规定制定样检测，结果见表1。
表1　加入不同相容剂的石油沥青聚氨酯防水涂料性能指标
项　目 相容剂1 相容剂2
拉伸强度（无处理）/MPa 1.12 2.14
断裂延伸率（无处理）/％ 280 315
涂膜外观 涂膜光泽性较好，但表面色泽不均匀，有少许深色沥青析出现象 涂膜光泽性好，并且表面光泽均匀
从表1可看出，使用相容剂2时，无沥青或甲组分析出现象，涂膜的拉伸强度和断裂延伸率均较高，表明相容剂2起到了较为满意的增溶作用，使石油沥青和甲组分有很好的相容性，可用于石油沥青聚氨酯防水涂料的生产；使用相容剂1时，涂膜有少许深色沥青析出，涂料的拉伸强度和断裂率均较低，表明沥青未均匀分散在聚氨酯体系中，即相容剂1的间溶作用不理想。
2） 在乙组分中分别加入4.5％和9％相容剂1（当相容剂1用量9％时，增塑剂用量相应减少4.5％，其他成分均相同），聚氨酯涂料的甲、乙组分混合比为1：2，按JC/T 500--92(96)规定制样检测，结果见表2。
表2　加入不同浓度相容剂的石油沥青聚氨酯防水涂料性能指标
项　目 相容剂1 相容剂2
拉伸强度（无处理）/MPa 1.12 2.14
断裂延伸率（无处理）/％ 280 305
涂膜外观 涂膜光泽性较好，表面色泽不均匀，有少许深色沥青析出现象 涂膜光泽性较好，表面色泽不均匀，有少许深色沥青析出现象
从表2可看出，尽管增大了相容剂1的用量，但仍有少许沥青析出现象，有涂膜的拉伸强度和断裂延伸率变化不大。表明虽然增大了相容剂1的用量，但由于其浓度仍低于形成胶束所需的临界皎束浓度（CMC），仍不能起到明显的增溶作用。

四、 结语
　
　　通过选择恰当的相溶剂及其HLB值，可解决石油沥青聚氨酯防水涂料中的沥青与甲组分的相容性问题，且相容剂的用较少；如果HLB选择不恰当，在石油沥青聚氨酯防水涂料的生产中，即使增大相容剂的用量，仍不能解决石油沥青和甲组分的相容性问题。