4.5　水性聚氨酯防水涂料表征测试方法

4.5.1　吸水率测试

将水性聚氨酯防水涂料放置于模具中，在空气中放置若干天，自然晾干成膜，剪成20mm×20mm的小块，放置在50℃的恒温烘箱中烘至膜的质量不再发生变化为止，冷却至室温，称重（W0）；常温在水中浸泡24h，用吸水纸擦拭掉膜表面上的水，称重（W1），计算聚氨酯膜在水中的吸水率（质量分数），计算公式如下：

吸水率（%）=（W1-W0）/W0×100%

（4-1）

4.5.2　表面接触角分析

接触角指的是在固、液、气三相交汇处，穿过液-固与液滴交界点作气-液界面的切线之间的夹角θ，是液滴在固体表面润湿程度的一个重要指标。

图中，θ角越小，润湿性能越好，即液体易在固体表面润湿分散；θ角越大，则润湿性能越差，即液体难于在固体表面润湿分散，易在表面发生移动，不能进入固体表面的毛细孔，材料的疏水性的强弱基本可以通过表面水接触角大小表现出来。

具体测试方法：将水性聚氨酯防水涂料稀释至质量分数为0.5%的稀溶液，将此溶液均匀涂在载玻片上，置于真空烘箱中，50℃抽真空至水分完全挥发，然后采用FACECA-A型接触角测量仪，用水滴法测样品的接触角，测试两次，取平均值。

4.5.3　表面张力测试[9]

按照国标GB/T6541的要求，采用铂金板法在非平衡条件下，测定各溶液体系的表面张力。测试两次，取平均值。

4.5.4　透湿性测试[10]

涂层透湿性测试具体描述如下。

（1）设备和材料　试验箱内应配备温度和湿度传感器和测量装置，温度控制精度为±2℃，相对湿度控制精度为±4%，且每次关闭试验箱门后，3min内应重新达到规定的温度和湿度；应具有持续稳定的循环气流速度，大小为0.3～0.5m/s；应保证试验箱工作空间中各处温度和湿度均匀，在试验期间不应在样品表面产生凝露现象。

透湿杯、压环、杯盖、螺栓、螺母应采用不透气、不透湿、耐腐蚀的轻质材料制成，透湿杯与杯盖应对应编号；由试样、吸湿剂、透湿杯及附件组成的试验组合体质量应小于210g；垫圈用橡胶或聚氨酯塑料制成；乙烯胶黏带宽度应大于10mm；用其他方法密封的透湿杯，只要符合内径60mm、杯深22mm两个尺寸，也可以使用。

此外还需要电子天平，精度为0.001g；保持温度为160℃的烘箱；干燥剂，采用无水氯化钙（化学纯），粒度0.63～2.5mm，使用前160℃烘箱中干燥3h；标准筛，孔径为0.63mm和孔径为2.5mm各一个；干燥器、标准圆片冲刀；织物厚度仪，按GB/T3820测定织物的厚度，精度为0.01mm。

（2）试样的准备和调湿　样品应在距布边1/10幅宽，距匹端2m外截取，样品应具有代表性；从每个样品上至少剪取三块试样，每块试样直径为70mm，对两面材质不同的样品（例如，涂层织物），若无特别指明，应在两面各取三块试样，且应在试验报告中说明；对于涂层织物，试样应平整、均匀，不得有孔洞、针眼、皱折、划伤等缺陷；对于试验精确度要求较高的样品，应另取一个试样用于空白试验；试样按GB/T6529规定进行调湿。

（3）试验条件　优先采用①组试验条件，若需要可采用②、③组或其他试验条件：

①温度（38±2）℃，相对湿度（90±2）%；

②温度（23±2）℃，相对湿度（50±2）%；

③温度（20±2）℃，相对湿度（65±2）%。

（4）试验步骤

①向清洁、干燥的透湿杯内装入干燥剂约35g，并振荡均匀，使干燥剂成一平面。干燥剂装填高度为距试样下表面位置4mm左右。空白试验的杯中不加干燥剂。

②将试样测试面朝上放置在透湿杯上，装上垫圈和压环，旋上螺母，再用乙烯胶黏带从侧面封住压环、垫圈和透湿杯，组成试验组合体。

③迅速将试验组合体水平放置在达到规定试验条件的试验箱内，经过1h平衡后取出。

④迅速盖上对应杯盖，放在20℃左右的硅胶干燥器中平衡30min，按编号逐一称量，精确至0.001g，每个试验组合体称量时间不超过15s。

⑤称量后轻微振动杯中的干燥剂，使其上下混合，以免长时间使用上层干燥剂使其干燥效用减弱。振动过程中，尽量避免干燥剂接触试样。

⑥除去杯盖，迅速将试验组合体放入试验箱内，试验1h后取出，按步骤④规定称量，每次称量试验组合体的先后顺序应一致。

⑦干燥剂吸湿总增量不得超过10%

（5）结果计算　试样透湿率按公式（4-2）计算，试验结果以三块试样的平均值表示，结果按GB/T8170修约至三位有效数字：

（4-2）

式中，WVT为透湿率，g/（m2·h）或g/（m2·24h）；Δm为同一试验组合体两次称量之差，g；Δm′为空白试样的同一试验组合体两次称量之差，g，不做空白试验时为0；A为试验时试验箱的相对湿度，%；t为透湿杯内的相对湿度，%，透湿杯内的相对湿度可按0%计算。

试样透湿度按公式（4-3）计算，结果按GB/T8170修约至三位有效数字：

（4-3）

式中，WVP为透湿度，g/（m2·Pa·h）；Δp为试样两侧水蒸气压差，Pa；pCB为在试验温度下的饱和水蒸气压力，Pa；R1为试验时试验箱的相对湿度，%；R2为透湿杯内的相对湿度，%。注：透湿杯内的相对湿度可按0%计算。

如果需要，按式（4-4）计算透湿系数，结果按GB/T8170修约至两位有效数字：

PV=1.157×10-9WVPd

（4-4）

式中，PV为透湿系数，g·cm/（cm2·s·Pa）；d为试样厚度，cm。注：透湿系数仅对于均匀的单层材料有意义。

对于两面不同的试样，若无特别指明，分别按以上公式计算其两面的透湿率、透湿度和透湿系数，并在试验报告中说明。

4.5.5　抗渗水性测试[11]

采用织物静水压测试仪，按照FZ/T1004—2008的方法进行测定，取没有明显瑕疵的涂层布，涂层面对着水面，加压测试时，当不接触水的一面出现三处水珠，此时显示的压力即为试验结果，每组样品布至少测三次，取平均值。

（1）原理　在规定条件下，待测涂层织物试样的一面受到持续上升的水压作用，直到达到规定的水压值。在规定的时间内观察是否有渗透发生或持续加压直到渗透发生为止。

（2）仪器　仪器由一个带试样夹持装置的敞口容器组成。容器的底部有一个进水口，与充有室温水的进水管相连。在试样上方有一个可防止试样变形、爆裂的金属网，金属网网眼的孔径周长不大于30mm，由直径为1.0～1.2mm的金属丝制成。

可使用压力标尺或压力计测量静水压。压力标尺：与测试头相连，水压可达到19.6kPa（200cm水柱），精度为±1%。压力计：最大量程至少为100kPa（1020cm水柱）。

夹在敞口容器上的试样的测试面积为100cm2，如试样为方形则边长100mm，为圆形则直径113mm。必要时，为了降低夹持器对试样的破坏程度和便于测试，可将一软橡胶垫圈置于试样与夹持器之间。垫圈的硬度约为40IRHD（国际橡胶硬度），厚5mm，直径10mm。也可使用密度0.045～0.055g/cm3、厚10mm交联聚乙烯泡沫密封垫圈。

所取试样应无任何影响试验结果的疵点；除非另有规定，每个样品测试五个试样；每个方形试样的边长大约为200mm。

4.5.6　拒水性测试[12]

采用ISO-4920沾水仪，按照GB/T4754—1997的方法进行测试。