聚脲材料基础理论
聚脲介绍ppt课件
RNH2 + CO2
聚脲与聚氨酯的主要区别:
优点：聚脲使用氨基聚醚，反应快，可低温固化 聚脲对水不敏感，可在高湿环境下施工 聚脲不使用催化剂，耐催化老化
缺点：价格高，性能调节小
21
喷涂聚脲分为： 芳香族聚脲 脂肪族聚脲 聚天门冬氨酸酯聚脲
22
芳香族聚脲
历史上曾将一类从植物胶中取得的具有芳香气味的物质称 为芳香族化合物。现在指分子中至少含有一个苯环，具有与开 链化合物或脂环烃不同的独特性质的一类化合物,Ａ组分是芳 香族异氰酸酯，如MDI, LMDI等NCO直接与苯环相连 B组分含芳香胺扩链剂，如E-N1CO00,E-300,UnilNiCOnk42NC0O 0
常用的颜料有钛白、碳黑、中铬黄、酞青绿、酞青 蓝等。
分散剂大多是表面活性剂，根据在水中的离解度， 可分为离子型的和非离子型的。离子型的又可分为阳离 子型、阴离子型和两性的表面活性剂。其作用是防止颜 料沉降、浮色。
16
第二章 聚脲化学反应原理
17
聚氨酯的化学反应原理
R NCO + R' OH
O R NH C OR'
7
喷涂（半）聚脲涂料
喷涂聚氨酯(脲)(俗称半聚脲)弹性涂料是一种A、 B 双组份、无溶剂、快速固化的弹性材料；A 组 份是由端氨基或端羟基化合物与异氰酸酯反应制 得的半预聚物；B 组分是端羟基树脂或端氨基树 脂与端氨基扩链剂组成的混合物，在B 组分中可 以含有用于提高反应活性的催化剂，允许含有少 量颜料及分散的助剂；A、B 组分在专用喷涂设备 的喷枪内混合喷出，快速反应固化生成弹性体涂 膜。
B组份
B 组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混 合物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有 少量颜料及分散的助剂。
聚脲涂料概述
单位 hr hr 级 mm cm mg
/ MPa
%
实测数据 1.5 3 1 1 50 38
测试方法 GB/T1728-1989 GB/T1728-1989 GB/T1720-1989 GB/T1731-1993 GB/T1732-1993 GB/T1768-1989
F
GB/T6739-1996
2.7
国内： 青岛海洋化工研究院、湖南湘江涂料、广州秀珀 化工
国外： BAYER、BASF、美国联合涂料、HUNSTMAN
注：国内外目前都为传统的聚脲涂料，凝胶速度快 本公司的聚脲树脂凝胶速度慢，国内外尚无此类产品
防腐蚀聚脲涂料配方事例
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树脂1#
树脂2#
6
树脂5#
颜料
21
填料
48
拉伸强度： 2~10Mpa
伸长率： 100~200%
耐水、酸 碱、油、 盐水、耐 盐雾性能 好
耐水、酸 碱、油、 盐水、耐 盐雾性能 好
新型聚脲涂料的性能
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项目 表干时间 实干时间 附着力 柔韧性 耐冲击性 耐磨性 (1000g/200r) 铅笔硬度 拉伸强度 断裂伸长率
聚脲弹性体简介
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聚脲弹性体(Polyurea Elastomer,简称PUA)材料是国外近 十年来,继高固体分涂料、水性涂料、光固化(UV)涂料、粉末 涂料等低(无)污染涂装技术之后,为适应环保需求而研制、开 发的一种新型无溶剂、无污染的绿色材料。
该材料自1999年在我国投入商业应用以来，已经在钢结构 防腐、建筑物防水、混凝土保护、影视道具防护、地坪等领 域，得到了广泛的应用。
聚脲常见小知识
喷涂聚脲弹性体简介1 喷涂聚脲的定义喷涂聚脲是由异氰酸酯组分（A组分）与氨基化合物组分（B组分）反应生成的一种弹性体物质。
所用的异氰酸酯可以是芳香族的或脂肪族的。
异氰酸酯组分可以是单体，聚合体，异氰酸酯的衍生物，预聚体和半预聚体。
2 喷涂聚脲为双组份体系将A与B两组分通过专用喷涂设备现场喷涂施工使用3 喷涂聚脲为环保型产品无溶剂，无污染。
常用的异氰酸酯组分采用的是挥发性低的MDI。
端氨基组分中的氨基聚醚属于低毒产品。
可通过一定的防护措施加以保护。
4 聚脲产品无溶剂的优势？聚脲是固含量达100%的无溶剂涂料，因此不含有机挥发物，为环保型涂料。
5 喷涂设备为什么以反应注射成型（RIM）技术为基础？RIM指成型过程中有化学反应的一种注射成型方法。
聚脲喷涂是将组分A与B以一定的比例混合，反应雾化喷涂而成的产品。
因此需配置以RIM技术为基础的喷涂设备。
聚脲常见的类别判断1 如何判断芳香族与脂肪族聚脲？芳香族聚脲因体系中含有苯环，易氧化，在使用过程中有一定程度的变黄现象。
而脂肪族聚脲具有耐黄变，优异的保色性能。
2 如何判断半聚脲和全聚脲？一般，从定义上看，所谓全聚脲指B组分必须是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成，在端氨基树脂中，，不得含有任何羟基成分和催化剂，但可含有便于颜料分散的助剂；对于半聚脲，B组分既可以是端羟基树脂，也可以是端氨基树脂，扩链剂在树脂组分中，可含有提高反应活性的催化剂。
青岛沙木国际贸易有限公司开发了一种快速识别系统：Qtech-111纯聚脲快速识别系统（200910020530.1）。
由展色剂和试纸组成。
将B组分滴几滴于展色试剂瓶，摇匀，试纸为深蓝色即为全聚脲，颜色不变为聚氨酯，介于中间的为半聚脲。
喷涂聚脲的技术特点1 聚脲涂层为何被称为安全涂层？聚脲材料是100％固含量、无溶剂、无有机物挥发物、无毒，完全环保绿色建筑材料。
2 什么叫无缝一体？聚脲施工表面形成完整一体化，没有任何接缝，表面具有弹性，不怕刮蹭，耐磨承重。
聚脲介绍
环保型施工技术比较
类别 项目
高固体份 涂料
水性涂料
UV涂料
粉末涂料
VOC含量 （g/L）
50～150
0～150
0
0
施工方法 常规
常规
新型
新型
防腐性能
好
一般
一般
优秀
适用底材 不限
不限 木材为主 金属
施工环境 0℃ 以上 5℃ 以上 厂房内 厂房内
一次成膜 厚度
<150μm <100μm
<50μm
<800μm
破坏形式
/MPa
1
表面清洁 2.4
从底材脱开
钢 喷砂
9.8
涂层剥离，粘合剂破坏
涂底漆 13.8
涂层剥离，粘合剂破坏
2
表面清洁 1.4
从底材剥离
铝 喷砂
4.5
局部从底材剥离
涂底漆 5.2
局部从底材剥离
3
表面清洁 2.2
混凝土破坏
混凝土 喷砂
1.4
从底材剥离
涂底漆 2.6
混凝土破坏
4
木材
表面清洁 1.7 涂底漆 3.5
C
二醌亚胺
O NCO
脂肪族聚脲
开链烃及除芳香族化合物以外的环状烃类及其衍生物的 总称Ａ组分是脂肪族异氰酸酯，如二环己基甲烷二异氰酸酯 HMDI,四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯 TMXDI等 B组分含脂肪胺扩链剂，如IPDA, CLEARLINK1000等
OCN
CH2
NH2
CNO
H3C H3C
CH3 CH2NH 2
木材破坏 木材破坏
SPUA的性能
耐磨性能: SPUA被称为“耐磨橡胶”，具有优异 的耐磨性能，是碳钢的10倍，环氧树脂的3～5倍。适 合于经常有人走、车辆活动的工业重载地坪，加之其良 好的伸长率，使用寿命比环氧更长，还可用于车辆底盘、 货车车斗等。
聚脲材料基础理论
聚脲材料基础理论1. 聚脲材料概述聚脲材料是一种具有优异性能的聚合物材料，由含有异氰酸酯官能团的聚醚或聚酯与含有胺基的聚醇反应制得。
聚脲材料具有高强度、高耐化学性、低温柔韧性以及良好的加工性能，在建筑、汽车、电子以及航空航天等领域得到广泛应用。
本文将重点介绍聚脲材料的基础理论，包括材料的结构特点、物性以及制备过程等内容。
2. 聚脲材料的结构特点聚脲材料的基本结构由聚醚或聚酯段和聚脲链节组成。
聚醚或聚酯段决定了聚脲材料的柔韧性和耐化学性，而聚脲链节则决定了材料的强度和硬度。
聚醚或聚酯段由氧原子和碳原子构成的链状结构，可以通过调整醚或酯的不饱和度和聚合度来改变聚脲材料的性能。
聚脲链节则由异氰酸酯官能团与胺基反应生成的含有脲基的链状结构组成。
3. 聚脲材料的物性聚脲材料具有一系列优异的物性，包括高强度、高硬度、低温柔韧性以及优异的耐化学性等。
聚脲材料的强度和硬度取决于聚脲链节的结构，较高的酯键含量和较长的链长有利于提高材料的强硬性。
低温柔韧性是聚醚或聚酯段的特性，醚键比酯键更柔韧，因此聚醚型聚脲材料具有较好的低温柔韧性。
聚脲材料还具有良好的耐化学性，可以耐受酸、碱、溶剂等多种化学物质的腐蚀。
4. 聚脲材料的制备过程聚脲材料的制备主要包括两个步骤：预聚物的合成和聚合反应。
预聚物的合成是将异氰酸酯官能团与聚醚或聚酯反应生成含有异氰酸酯基团的前驱体。
聚合反应是将预聚物与含有胺基的聚醇反应生成聚脲材料。
这个过程可以通过加热反应体系，促进异氰酸酯与胺基的反应，形成聚脲链节。
5. 聚脲材料的应用领域由于聚脲材料具有优异的物性，其应用领域非常广泛。
在建筑领域，聚脲材料可以作为防水材料、涂料和胶粘剂等，用于保护建筑物的结构。
在汽车制造领域，聚脲材料可以用于制造车身零部件和内饰件，提高汽车的安全性和舒适性。
在电子领域，聚脲材料可以用于制造电缆和电子元件的封装材料，保护电子设备免受湿气和化学物质的侵蚀。
此外，聚脲材料还可以用于航空航天领域的制造和维修。
聚脲的特点及性能简介
聚脲的特点及性能简介一、材料介绍：由异氰酸酯组分与氨基化合物反应生成的一类化合物。
异氰酸酯组分可以是单体、聚合物、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。
聚脲可由二胺与二异氰酸酯或尿素聚合而成。
聚亚壬基脲是代表性的聚脲高分子。
由壬二胺与尿素缩合制备，其性质与聚酰胺（如耐纶6）相似，可以熔融纺丝，熔融温度230～235℃，密度较小（1.066克／厘米3），具有良好的耐热性、染色性和耐腐蚀性，纤维抗拉强度0.0441～0.0539牛顿／旦，伸长率23％，适宜制造渔网和针织品。
二、特点：不含催化剂,快速固化,可在任意曲面、斜面及垂直上喷涂成型,不产生流挂现象,5秒钟凝胶,1分钟即可达到步行强度。
* 对湿气、温度不敏感,施工时不受环境温度、湿度的影响（可在-28℃下施工;可在冰面上喷涂固化）。
* 双组分,100%固含量,不含任何挥发性有机物（VOC）,对环境友好,无污染施工,卫生施工无害使用。
* 热喷涂或浇注,一次施工厚度范围可从数百微米到数厘米,克服了以往多次施工的弊病。
* 优异的理化性能，极高的抗张抗冲击强度、柔韧性、耐磨性、防湿滑、耐老化、防腐蚀。
* 具有良好的热稳定性,可在120℃下长期使用,可承受350℃的短时热冲击。
* 原形再现性好，涂层连续、致密,无接缝,无针孔,美观实用耐久。
* 使用成套设备施工,效率极高;一次施工即可达到设计厚度要求,设备配有多种切换模式,既可喷涂,也可浇佳。
并可通过施工工艺控制接达到防滑效果。
* 具有良好的粘结力,可在钢材、木材、混凝土等任何底材上喷涂成型。
喷涂聚脲弹性体（Spray Polyurea Elastomer，以下简称SPUA）技术是国外近十年来，继高固体份涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低（无）污染涂装技术之后，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术，它是在反应注射成型（RIM）技术的基础上发展起来的，其主要原料是美国Texaco/Huntsman公司首先开发的端氨基聚氧化丙烯醚（端氨基聚醚），商品牌号为Jeffamine。
聚脲知识汇总
现状及其发展喷涂聚脲材料具有性能优异、机械喷涂、快速固化、安全环保等一些其他材料无法比拟的优点；因此，从其产生到现在短短三十多年得到了飞速发展。
喷涂聚脲材料的产量从每年几十吨迅速发展到几千吨，在防水、防腐和耐磨等领域获得了广泛应用，其中在京津高速铁路路基和桥梁面防护中的应用尤其引入注目。
聚脲应用于京沪高铁成为全球迄今为止最大的聚脲防水项目。
聚脲弹性体是一种集塑料．橡胶、涂料，玻璃钢之大成的新型”万能”涂装材料．喷涂聚脲是国外近20年来发展起来的一种高反应性，无污染的喷涂技术.原材料喷涂聚脲弹性体是由异氰酸酯组分(A组分)与氨基化合物组分(R组分)反应生成的一种物质。
异氰酸酯既可是芳香族的，也可是脂肪族的。
其中A组分可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物，预聚物和半预聚物由端氨基或端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。
R组分一定是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成，在端氨基树脂中，不得含有任何羟基成分和催化剂，但可以含有便于颜料分散的助剂。
聚脲的快速反应特点，使得该材料受温度、湿度的影响较小。
但由于其快速性，易出现橘皮凹凸表面、对底材的附着力较差等缺陷，因此需要降低聚脲的反应速度。
而用仲胺基聚醚胺代替伯胺基聚醚胺是其中比较有效的方法之一。
聚天门冬氨酸酯聚脲是聚脲工业领域出现的一种新型脂肪族类、慢反应、高性能涂层材料，被称为第三代聚脲。
聚天门冬氨酸酯聚脲由HDI三聚体和聚天门冬氨酸酯反应而成(见图4)，具有以下主要特点：①固化速度可调：聚天门冬氨酸酯与HDI三聚体的反应速度可以通过具有不同取代基团的聚天门冬氨酸酯获得。
②具有高拉伸强度、高光泽度、优异的耐磨性能：HDI三体官能度高，形成的聚合物交联度大、拉伸强度高、耐磨性好。
③与各种底材具有优异的附着力：聚天门冬氨酸酯分子结构(见图5)中的氨基，处于空间冠状位阻环境的包围中，特殊的诱导效应使得它在与HDI三聚体的反应过程中表现出“减速”作用。
反应速度慢，对底材的浸润时间长，附着好。
高铁桥梁喷涂聚脲防水层施工技术总结
高铁桥梁喷涂聚脲防水层施工技术总结摘要：根据京沪高铁、沪杭高铁、合高铁等陆续设计开工的多条高速铁路轨道桥面均采用了喷涂聚脲弹性材料，本文通过工程实践,对合蚌高铁的施工经验从喷涂聚脲的性能、施工工艺、技术要求、常见质量问题及解决办法几方面给与总结。
关键词：高速铁路聚脲防水层施工喷涂聚脲中图分类号：u238 文献标识码： a 文章编号：一、喷涂聚脲的基础理论聚脲材料的出现，打破了以往涂层保护领域环氧、丙烯酸、聚氨酯一统天下的局面，为工程界提供了一种非常先进、实用的技术。
特别是它对高水分、高湿度环境的容忍度，深受户外施工者的称道，因此得以在国内外大型基础设施工程中广泛应用。
1、喷涂聚脲弹性防水涂料定义：喷涂聚脲防水涂料是一种a、b双组份、无溶剂、快速固化的弹性防水材料。
a组份是由端羟基化合物与异氰酸酯反应制得的半预聚物；b组份是端氨基树脂与端氨基扩链剂组成的混合物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有少量颜料及分散的助剂；a、b组份在专用喷涂设备的喷枪内混合喷出，快速反应固化生成弹性防水膜。
2、喷涂聚脲技术特点：固化快，30秒胶凝，10分钟达到步行强度。
施工厚度调节度高，克服多层施工的弊病。
优异的性能，如抗张强度、伸长率、硬度、耐介质、耐磨、抗冲击等。
涂层致密、无接缝，形成皮肤式结构，防水、防腐性能佳。
与混凝土附着力好，不分层。
施工速度快，单机日施工1000m2以上。
投入使用后不需要维修。
3、喷涂聚脲配套材料修补腻子：一般为聚氨酯或环氧树脂。
基层处理底涂：一般为环氧或聚氨酯型，作用一是封闭混凝土表面的气孔、微裂纹和起泡等缺陷，减少聚脲涂层喷涂后出现针孔现象；二是提高聚脲涂层和混凝土底材之间的附着力，增强防护效果。
搭接专用粘结剂：多为单组份或双组份聚氨酯类产品，依靠物理或化学作用将新旧聚脲层充分粘结在一起。
耐侯性面漆：芳香族聚脲易变黄、粉化和失色，不宜在轨道板以外的部位长期暴露，所以可以在其表面涂耐侯面漆。
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高铁喷涂聚脲防水技术培训教材
聚脲的化学反应原理
R NCO + R' NH2
O R NH C NH R'
脲键
O
右图是尿素的分子结构
聚脲被称为有机石头
H2N
C
NH2
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异氰酸酯与水的化学反应
异氰酸酯与水反应先生 成不稳定的氨基甲酸， 氨基甲酸分解成胺和二 氧化碳。胺继续与异氰 酸酯反应生成脲键。
NH2 C2H5
NH2
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B 组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合 物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有少 量颜料及分散的助剂。
２．二甲硫基甲苯二胺（DMTDA，E-300) 反应慢
CH3
CH3
SCH3
NH2 SCH3 NH2
H2N SCH3
NH2 SCH3
此反应是湿固化聚氨酯 涂料的基础，也是聚氨 酯材料易发泡的原因。
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聚氨酯、聚脲化学反应
R NCO + H2O
RNH2 + CO2
聚脲与聚氨酯的主要区别:
优点：聚脲使用氨基聚醚，反应快，可低温固化 聚脲对水不敏感，可在高湿环境下施工 聚脲不使用催化剂，耐催化老化
缺点：价格高，性能调节小
端氨基聚醚一览表
牌号
T-5000 T-3000 T-403 D-4000 D-2000 D-230
官能度
3 3 3 2 2 2
分子量
5000 3000 400 4000 2000 230
备注
辅助原料 未商业化 环氧固化剂 未商业化 主要原料 环氧固化剂
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二官能度的D 系列 JEFFAMINE® D-2000
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喷涂聚氨酯(脲)防水涂料 喷涂聚氨酯(脲)(俗称半聚脲)弹性防水涂料
是一种A、B 双组份、无溶剂、快速固化的弹性 防水材料；A 组份是由端羟基化合物与异氰酸酯 反应制得的半预聚物；B 组分是端羟基树脂或端 氨基树脂与端氨基扩链剂组成的混合物，在B 组 分中可以含有用于提高反应活性的催化剂，允许 含有少量颜料及分散的助剂；A、B 组分在专用 喷涂设备的喷枪内混合喷出，快速反应固化生成 弹性体防水膜。
三官能度的T系列 JEFFAMINE® T-5000
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B 组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合 物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有少 量颜料及分散的助剂。
１．二乙基甲苯二胺（DETDA, E-100） 反应快
CH3
CH3
H5C2
NH2 C2H5
H2N H5C2
代
主要优/缺点
优点：弹性好，耐磨性好，性 能可调节范围宽
缺点：对湿气敏感，配方难度 大，低温固化较慢
优点：性能可调节范围宽，固 化速度可调
缺点：对湿气较敏感，低温固 化速度稍慢
优点：固化快，对温度/湿气不 敏感
缺点：价格高，性能可调小。
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A 组份是由端羟基化合物与异氰酸酯反应制得的半预聚物
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喷涂聚脲分为： 芳香族聚脲 脂肪族聚脲 聚天门冬氨酸酯聚脲
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芳香族聚脲
（历史上曾将一类从植物胶中取得的具有芳香气味的物质称为 芳香族化合物。现在指分子中至少含有一个苯环，具有与开链 化合物或脂环烃不同的独特性质的一类化合物 Ａ组分是芳 香族异氰酸酯，如MDI, LMDI等NCO直接与苯环相连 B组分含芳香胺扩链剂，如E-100,E-300,Unilink4200
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第二章 聚脲化学反应原理
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聚氨酯的化学反应原理
R NCO + R' OH
O R NH C OR'
氨基甲酸酯基团(氨酯键)
聚氨酯的化学反应属于氢转移的加成聚合反应。反应 在比较活泼的－N＝C＝O双键上进行，活泼氢化合物中 的氢原子转移到－NCO中的N原子上，余下的基团与羰 基C原子结合，生成氨基甲酸酯、脲基等化合物。
高铁喷涂聚脲防水技术培训教材 ①
聚脲材料基础理论
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目录
1
喷涂聚脲的定义
6
高铁聚脲技术指标
2
聚脲化学反应原理 7
配套材料性能
3
喷涂聚脲技术优点 8
聚脲热点问题探讨
4
聚脲发展简史
9
聚脲应用实例
5
聚脲材料性能
10
最新技术进展
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第一章 喷涂聚脲的定义
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B 组分பைடு நூலகம்由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合 物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有少 量颜料及分散的助剂。
常用的颜料有钛白、碳黑、中铬黄、酞青绿、酞青 蓝等。对高铁，喷涂聚脲弹性防水涂料应选取除黑色外 的其它颜色，宜使用深灰色。
分散剂大多是表面活性剂，根据在水中的离解度， 可分为离子型的和非离子型的。离子型的又可分为阳离 子型、阴离子型和两性的表面活性剂。其作用是防止颜 料沉降、浮色。
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(纯)聚脲、聚氨酯（脲）主要区别在B组分
阶段 第 一 代
体系名称 A组分 喷涂 MDI基 聚氨酯 半预聚物
B组分 端羟基树脂 醇类扩链剂 催化剂
第 喷涂聚氨 MDI基 端羟基树脂 二 酯（脲） 半预聚物 二胺扩链剂
代
催化剂
第 喷涂(纯) MDI基 端氨基聚醚 三 聚脲 半预聚物 二胺扩链剂
喷涂（纯）聚脲防水涂料 喷涂（纯）聚脲(俗称纯聚脲)防水涂料是一
种A、B 双组份、无溶剂、快速固化的弹性防水 材料；A 组份是由端羟基化合物与异氰酸酯反应 制得的半预聚物；B 组分是由端氨基树脂和端氨 基扩链剂组成的混合物，并不得含有任何羟基 成分和催化剂，但允许含有少量颜料及分散的 助剂；A、B 组分在专用喷涂设备的喷枪内混合 喷出，快速反应固化生成弹性体防水膜。
端羟基化合物: 一般是指聚醚多元醇 异氰酸酯组分：一般是指MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）或液化MDI 半预聚物：由过量的异氰酸酯与端羟基化合物反应制得的一种高 NCO（异氰酸根）含量的液体。
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B 组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合
物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有少 量颜料及分散的助剂。
高铁喷涂聚脲防水技术培训教材
B 组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合 物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有少 量颜料及分散的助剂。
3． N,N’-二烷基甲基二胺(UNILINK®4200) 反应慢
H3C
C2H5 CH NH
C2H5
CH2
NH CH CH3
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