4.5　水性聚氨酯防水涂料表征測試方法

4.5.1　吸水率測試

將水性聚氨酯防水涂料放置于模具中，在空氣中放置若干天，自然晾干成膜，剪成20mm×20mm的小塊，放置在50℃的恒溫烘箱中烘至膜的質量不再發生變化為止，冷卻至室溫，稱重（W0）；常溫在水中浸泡24h，用吸水紙擦拭掉膜表面上的水，稱重（W1），計算聚氨酯膜在水中的吸水率（質量分數），計算公式如下：

吸水率（%）=（W1-W0）/W0×100%

（4-1）

4.5.2　表面接觸角分析

接觸角指的是在固、液、氣三相交匯處，穿過液-固與液滴交界點作氣-液界面的切線之間的夾角θ，是液滴在固體表面潤濕程度的一個重要指標。

圖中，θ角越小，潤濕性能越好，即液體易在固體表面潤濕分散；θ角越大，則潤濕性能越差，即液體難于在固體表面潤濕分散，易在表面發生移動，不能進入固體表面的毛細孔，材料的疏水性的強弱基本可以通過表面水接觸角大小表現出來。

具體測試方法：將水性聚氨酯防水涂料稀釋至質量分數為0.5%的稀溶液，將此溶液均勻涂在載玻片上，置于真空烘箱中，50℃抽真空至水分完全揮發，然后采用FACECA-A型接觸角測量儀，用水滴法測樣品的接觸角，測試兩次，取平均值。

4.5.3　表面張力測試[9]

按照國標GB/T6541的要求，采用鉑金板法在非平衡條件下，測定各溶液體系的表面張力。測試兩次，取平均值。

4.5.4　透濕性測試[10]

涂層透濕性測試具體描述如下。

（1）設備和材料　試驗箱內應配備溫度和濕度傳感器和測量裝置，溫度控制精度為±2℃，相對濕度控制精度為±4%，且每次關閉試驗箱門后，3min內應重新達到規定的溫度和濕度；應具有持續穩定的循環氣流速度，大小為0.3～0.5m/s；應保證試驗箱工作空間中各處溫度和濕度均勻，在試驗期間不應在樣品表面產生凝露現象。

透濕杯、壓環、杯蓋、螺栓、螺母應采用不透氣、不透濕、耐腐蝕的輕質材料制成，透濕杯與杯蓋應對應編號；由試樣、吸濕劑、透濕杯及附件組成的試驗組合體質量應小于210g；墊圈用橡膠或聚氨酯塑料制成；乙烯膠黏帶寬度應大于10mm；用其他方法密封的透濕杯，只要符合內徑60mm、杯深22mm兩個尺寸，也可以使用。

此外還需要電子天平，精度為0.001g；保持溫度為160℃的烘箱；干燥劑，采用無水氯化鈣（化學純），粒度0.63～2.5mm，使用前160℃烘箱中干燥3h；標準篩，孔徑為0.63mm和孔徑為2.5mm各一個；干燥器、標準圓片沖刀；織物厚度儀，按GB/T3820測定織物的厚度，精度為0.01mm。

（2）試樣的準備和調濕　樣品應在距布邊1/10幅寬，距匹端2m外截取，樣品應具有代表性；從每個樣品上至少剪取三塊試樣，每塊試樣直徑為70mm，對兩面材質不同的樣品（例如，涂層織物），若無特別指明，應在兩面各取三塊試樣，且應在試驗報告中說明；對于涂層織物，試樣應平整、均勻，不得有孔洞、針眼、皺折、劃傷等缺陷；對于試驗精確度要求較高的樣品，應另取一個試樣用于空白試驗；試樣按GB/T6529規定進行調濕。

（3）試驗條件　優先采用①組試驗條件，若需要可采用②、③組或其他試驗條件：

①溫度（38±2）℃，相對濕度（90±2）%；

②溫度（23±2）℃，相對濕度（50±2）%；

③溫度（20±2）℃，相對濕度（65±2）%。

（4）試驗步驟

①向清潔、干燥的透濕杯內裝入干燥劑約35g，并振蕩均勻，使干燥劑成一平面。干燥劑裝填高度為距試樣下表面位置4mm左右。空白試驗的杯中不加干燥劑。

②將試樣測試面朝上放置在透濕杯上，裝上墊圈和壓環，旋上螺母，再用乙烯膠黏帶從側面封住壓環、墊圈和透濕杯，組成試驗組合體。

③迅速將試驗組合體水平放置在達到規定試驗條件的試驗箱內，經過1h平衡后取出。

④迅速蓋上對應杯蓋，放在20℃左右的硅膠干燥器中平衡30min，按編號逐一稱量，精確至0.001g，每個試驗組合體稱量時間不超過15s。

⑤稱量后輕微振動杯中的干燥劑，使其上下混合，以免長時間使用上層干燥劑使其干燥效用減弱。振動過程中，盡量避免干燥劑接觸試樣。

⑥除去杯蓋，迅速將試驗組合體放入試驗箱內，試驗1h后取出，按步驟④規定稱量，每次稱量試驗組合體的先后順序應一致。

⑦干燥劑吸濕總增量不得超過10%

（5）結果計算　試樣透濕率按公式（4-2）計算，試驗結果以三塊試樣的平均值表示，結果按GB/T8170修約至三位有效數字：

（4-2）

式中，WVT為透濕率，g/（m2·h）或g/（m2·24h）；Δm為同一試驗組合體兩次稱量之差，g；Δm′為空白試樣的同一試驗組合體兩次稱量之差，g，不做空白試驗時為0；A為試驗時試驗箱的相對濕度，%；t為透濕杯內的相對濕度，%，透濕杯內的相對濕度可按0%計算。

試樣透濕度按公式（4-3）計算，結果按GB/T8170修約至三位有效數字：

（4-3）

式中，WVP為透濕度，g/（m2·Pa·h）；Δp為試樣兩側水蒸氣壓差，Pa；pCB為在試驗溫度下的飽和水蒸氣壓力，Pa；R1為試驗時試驗箱的相對濕度，%；R2為透濕杯內的相對濕度，%。注：透濕杯內的相對濕度可按0%計算。

如果需要，按式（4-4）計算透濕系數，結果按GB/T8170修約至兩位有效數字：

PV=1.157×10-9WVPd

（4-4）

式中，PV為透濕系數，g·cm/（cm2·s·Pa）；d為試樣厚度，cm。注：透濕系數僅對于均勻的單層材料有意義。

對于兩面不同的試樣，若無特別指明，分別按以上公式計算其兩面的透濕率、透濕度和透濕系數，并在試驗報告中說明。

4.5.5　抗滲水性測試[11]

采用織物靜水壓測試儀，按照FZ/T1004—2008的方法進行測定，取沒有明顯瑕疵的涂層布，涂層面對著水面，加壓測試時，當不接觸水的一面出現三處水珠，此時顯示的壓力即為試驗結果，每組樣品布至少測三次，取平均值。

（1）原理　在規定條件下，待測涂層織物試樣的一面受到持續上升的水壓作用，直到達到規定的水壓值。在規定的時間內觀察是否有滲透發生或持續加壓直到滲透發生為止。

（2）儀器　儀器由一個帶試樣夾持裝置的敞口容器組成。容器的底部有一個進水口，與充有室溫水的進水管相連。在試樣上方有一個可防止試樣變形、爆裂的金屬網，金屬網網眼的孔徑周長不大于30mm，由直徑為1.0～1.2mm的金屬絲制成。

可使用壓力標尺或壓力計測量靜水壓。壓力標尺：與測試頭相連，水壓可達到19.6kPa（200cm水柱），精度為±1%。壓力計：最大量程至少為100kPa（1020cm水柱）。

夾在敞口容器上的試樣的測試面積為100cm2，如試樣為方形則邊長100mm，為圓形則直徑113mm。必要時，為了降低夾持器對試樣的破壞程度和便于測試，可將一軟橡膠墊圈置于試樣與夾持器之間。墊圈的硬度約為40IRHD（國際橡膠硬度），厚5mm，直徑10mm。也可使用密度0.045～0.055g/cm3、厚10mm交聯聚乙烯泡沫密封墊圈。

所取試樣應無任何影響試驗結果的疵點；除非另有規定，每個樣品測試五個試樣；每個方形試樣的邊長大約為200mm。

4.5.6　拒水性測試[12]

采用ISO-4920沾水儀，按照GB/T4754—1997的方法進行測試。