喷涂聚脲弹性体技术发展过程及其应用

点击数：858发布：2016-10-26　来源: 聚脲防腐_聚脲喷涂_聚脲防水_江苏申正建设工程有限公司

喷涂聚脲弹性体技术发展过程及其应用

  喷涂聚脲弹性体(SprayPolyureaElastomer，以下简称SPUA)技术是一种新型绿色环保施工技术，因SPUA固含量100％、无挥发性有机化合物，只要正确使用该技术，无论是施工期间还是材料投入使用后，涂层均不产生有害物质和刺激性气体，对环境保护极为有益，属新型环境友好型材料。因此，该技术一问世就得到了迅速的发展。
1发展简史
喷涂聚氨酯(聚脲)弹性体技术的发展经历了三个阶段(见表1)。在第一、第二代体系中，为了提高反应活性，必须加入催化剂；第三代体系则完全不同，它使用了端氨基聚醚和胺扩链剂作为活泼氢组分(以下简称R组分)，与异氰酸酯组分(以下简称A组分)的反应活性极高．从而有效地克服SPU(包括SPU／SPUA)弹性体在施工过程中．因环境温度和湿度的影响而发泡、造成材料性能急剧下降的致命缺点。

2关键技术
喷涂聚脲弹性体技术的关键主要有两方面：①端氨基聚醚、液态胺扩链剂与异氰酸酯的反应原理及其工业化；②喷涂所需要的专业化设备。
2．1原料
2．1．1端氨基聚醚
Texaco(即现在的Huntsman)公司在世界上率先开发成功了端氨基聚氧化丙烯醚，为喷涂聚脲弹性体技术的研究和开发奠定了“软件”基础。该产品(商品牌号为JEFFAMINER)有二个系列(见表2)：即三官能度的T系列和二官能度的D系列。

2．1．2液态胺扩链剂
SPUA材料中常用的液态胺类扩链剂见表3。在R组分中．最常用的液态胺扩链剂是二乙基甲苯二胺(diethyholuenediamine，英文缩写DETDA)。DETDA是一种芳香族伯胺．其化学活性非常高，与A组分的反应速度极快，习惯上称之为“快体系”(fast—system)．该体系因凝胶时间非常短，可实现在垂直壁、天花板上喷涂．不产生流挂；在平面上喷涂，可人为制造防滑粒子．很适合于一些要求尽快投人使用的场合，如停车场、隧道、游泳池、网球场、大型娱乐场所等。对于一些外观要求十分平整、光亮，或者需要在SPUA材料表面铺撤防滑粒料(如金刚砂、橡胶粒、石英砂等)的场合，可选用不含DETDA的“慢体系”(slow—system)，该体系中的胺扩链剂使用化学活性较低的仲胺或位阻型伯胺，以降低反应速度．延长凝胶时间，保证有足够的时间使喷涂材料流平，铺撤防滑粒料.。

在SPUA技术中，A组分又称为半预聚体(quasi—prepolymer)，它由MDI或MDI的改性物与聚合物二元或三元醇反应制得；R组分又称为色浆，它是由JEFFAMINER系列聚醚、液态胺类扩链剂、颜料、填料和助剂等组成。因此，可根据用户的需要，通过调整A、R组分中软、硬段的比例．制得不同弹性、抗张强度及硬度的SPUA材料。

2.2设备
在SPUA技术中，A、R组分的化学活性极高，反应速度非常快．如果没有适当的混合及成型设备，这一反应是不可控制的。RIM技术的不断发展，供料、混合、注射、模塑等环节的不断完善，为喷涂弹性体技术的研究和开发奠定了“硬件”基础。
对喷涂所需要的专业化设备的基本要求有：①平稳的物料输送系统；②精确的物料计量系统；③均匀的物料混合系统；④良好的物料雾化系统；⑤方便的物料清洗系统。根据这些要求并结合聚氨酯，聚脲RIM技术的设备工作原理，国外厂家陆续开发出用于SPUA技术的物料输送、计量设备以及用于喷涂的混合、雾化和清洗设备。
我们认为美国Gusmer公司生产的H系列主机和GX一7系列喷枪是本技术开发应用中较为合适的机型之一。
3材料性能
3．1力学性能
SPUA材料具有优异的综合力学性能，见表5。
3.2耐介质性
SPUA材料的耐介质性能十分突出，除二甲基甲酰胺、二氯甲烷、氢氟酸、浓硫酸、浓硝酸、浓磷酸等强溶解、强腐蚀介质外，它可耐受绝大部分腐蚀介质的长期浸泡。
3．3低温韧性

SPUA材料不仅具有在很宽范围内调节硬度的能力，而且能在高硬度情况下保持优异的低温韧性。其中尤以脂肪族异氰酸酯(如m—TMXDI)与JEFFAMINER聚醚及JEFFAMINER低分子二元胺扩链剂(如D一230、T一403)制备的纯脂肪族SPUA材料的性能最为突出：芳香族SPUA材料的低温韧性也不错，但比脂肪族的要逊色一些，

3．4户外耐老化性能
由于不含催化剂，SPUA材料表现出优异的耐老化性能。虽然在芳香族SPUA中．会出现泛黄和褪色．但绝无粉化和开裂现象出现。表7是芳香族SPUA材料经过50℃、3871h人工加速老化实验前后的性能变化。脂肪族SPUA材料的耐老化性能则更胜一筹。

3．5附着力
SPUA材料与金属、混凝土、塑料及木材等多种底材都有良好的附着力，通过适当的配方筛选，可以得到附着力强度超过SPUA自身强度的体系。当然，由于SPUA材料的反应速度极快，对底材的润湿能力差，诸如底材表面处理、SPUA的配方组成、SPUA的反应速度和材料的使用环境等因素都会影响其附着力。因此，在配方研究和施工过程中，必须加以充分考虑。对于一些对附着力有特殊要求的场合，最好通过调整配方，降低反应速度，确保涂层有足够的“抓底”时间。表8列出了SPUA与几种材料的附着力数据(拉开法)，从中可以看出：有些底材已被拉坏，这说明SPUA材料与底材的附着力是很好的。

3．6施工性能
SPUA材料能够在较短的时间里在国内外众多领域推广使用，与其具有优异的施工性能密不可分。
3．6．1快速固化
SPUA物料反应速度极快，5S凝胶，1min即可达到步行强度，并可进行上层施工，施工效率高。解决了一般喷涂材料由于表面干燥时问较长造成施工进度慢、未干燥表面粘结杂物影响涂层质量以及涂层干燥前遇到风、雨等恶劣气候必须重新施工等问题。
3．6．2施工效率高
采用成套喷涂、浇注设备，输出量大，施工方便，可连续操作，喷涂1000m2(1．5-2．0mm厚)仅需6h左右；层间施工间隔只需几分钟到十几分钟，即一道施工结束就可立即进行下一道施工，对涂层最终的施工厚度没有限制，通常每道涂层的施工厚度在0．4～0．6mm(视枪的移动速度而定)，施工效率非常高。
3．6．3对环境条件要求较低
SPUA材料对水分、湿气不敏感，施工不受环境湿度、温度的影响。在基层干燥的情况下，无论是北方寒冷季节还是南方梅雨季节，都可正常施工，材料性能十分稳定。
4在建筑防水保温中的应用
SPUA技术最大的应用领域是建筑业。由于其独特的组成和反应原理，SPUA技术在建筑物防水保温工程中显示出优越性。聚脲材料不但自身不会断裂，而且还能将混凝土紧紧“抓住”，起到防水和保护作用，特别适用于高档建筑的屋面防水处理，达到长期防水保护的目的。此外SPUA技术还能与目前建筑物保温工程中推广使用的喷涂聚氨酯泡沫(SPUF)和聚苯乙烯泡沫板材(EPS)技术有机地结合起来，成为我国防水保温工程中值得大力发展和推广的高新技术。
采用SPUA技术后，可完全保持保温层原有的保温效能，同时，大大提高屋面防水、保温施工的速度。具体工艺(以施工SPUF为例)如下：
①清除建筑物表面(水泥压光)的灰尘、杂质；如果是旧建筑物，应除去表层的风化、疏松层，用2～4cm水泥压光实干后，刷底漆进行表层强化。
②将聚氨酯泡沫的A、B料输入SPUA主机中，预热加温后，按每道1cm左右的厚度进行泡沫保温层多道施工，泡沫层总体厚度一般控制在：东北、西北地区6～8cm：华北地区4～6cm；华中地区2～4cm。
③将聚脲弹性体的A、R料输入SPUA主机中，预热加温后．按每道0．4～0．6mm左右的厚度进行弹性体防水涂层的多道施工，弹性层总体厚度一般控制在1．5～2mm。
无论是外观状态还是内在的防水、保温效果，该技术都极大地提高了工程质量，最大限度地缩短了施工周期。其显著优点如下：涂层连续，致密，无接缝，防水性能十分突出；将防水和保温技术有机结合起来，大大提高工程的质量和效果：色彩丰富，可任意调配，将彻底改变我国“黑色屋顶”的面貌：施工速度快，最大限度地减少了天气对工程进度的影响：材料柔韧性好、强度高、耐老化性能优良；在施工和使用过程中，均无毒、无污染，被誉为“绿色材料、绿色技术”。

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