浅谈聚脲弹性涂料的应用技术
聚脲涂料介绍

聚脲涂料1发展历程喷涂聚脲弹性体技术是在聚氨酯RIM技术的基础上发展起来的,正如聚氨酯RIM 技术的发展经历了纯聚氨酯、聚氨酯(脲)到聚脲三个阶段一样,喷涂聚脲弹性体技术也经历了三个阶段。
在美国,Texaco (现属Huntsman)公司的Dudley J.Primeaux U率先研发成功喷涂聚脲弹性体技术,1989年首次发表研究论文。
1991年该技术在北美地区投入商业应用,立即显示出其优异的综合性能,受到用户欢迎。
开发喷涂聚脲体系的公司还有Hun tsman En viro Chem、Speciality Products Inc Sig nature Lining、Mobile Enterprise和Madison Chemical Industries Inc等。
澳大利亚于1993 年引进该技术,日本于1995年引进该技术,韩国于1997年引进该技术,并相继投入商业应用。
在我国,青岛海洋化工研究院于1995年开始喷涂聚脲技术的前期探索应用,1997年从国外购进了最新的喷涂设备。
湖南省德谦新材料有限公司从美国引进该技术,经过消化吸收,从2002年开始已在皮卡车厢耐磨、电力建设、石油石化防腐、建筑防水等领域大规模的推广应用。
自京津城际高速铁路建设开始我国的新建高速铁路包括国家规划的四纵四横高速铁路的混泥土桥梁面均设计使用聚脲作为防水层,这是聚脲诞生以来全世界范围内用量最大的工程,把聚脲的发展推向一个新高潮。
同时由于有高铁项目的支撑,聚脲从原材料,配方,施工设备及施工工艺等方面均得到了极大的提高和发展,有力推动聚脲在其他行业如:电力,交通,石油等行业的应用和发展。
2涂料特点在聚氨酯体系中,为了提高反应活性,必须加入催化剂,催化剂在催化羟基与异氰酸酯反应的同时也催化异氰酸酯与水发生反应,产生气,导致材料性能急剧下降;聚脲体系则完全不同,它使用了端胺基聚醚和胺扩链剂作为活性氢组分,与异氰酸酯组分的反应活性极高,无须任何催化剂,即可在室温(甚至0C以下)瞬间完成反应。
聚脲喷涂文档

聚脲喷涂聚脲喷涂是一种新型的喷涂技术,广泛应用于建筑、汽车、船舶等领域。
它采用聚脲材料作为喷涂材料,可以形成坚硬、耐磨、耐候等优良性能的涂层。
本文将介绍聚脲喷涂的原理、特点和应用领域。
原理聚脲喷涂的原理是通过高压喷涂设备将聚脲材料均匀喷涂在需要处理的表面上。
聚脲材料在喷涂时会迅速固化,形成一层坚硬的涂层。
聚脲材料固化后具有良好的附着性和耐久性,能够有效保护被喷涂表面。
特点1. 耐磨性强聚脲喷涂形成的涂层具有极高的硬度和耐磨性,能够抵抗各种外力的磨损和撞击。
这使得聚脲喷涂在工业设备和交通工具的表面得到广泛应用,能够有效提高使用寿命。
2. 耐候性好聚脲喷涂具有出色的耐候性,能够抵抗紫外线、高温和湿度等环境因素的侵蚀。
因此,它在室外建筑和汽车外观喷涂中应用广泛,能够长时间保持颜色鲜艳、外观美观。
3. 附着性强聚脲喷涂能够牢固附着在各种材料表面上,包括金属、混凝土、木材等。
它的优良附着性使得聚脲喷涂在修复和重建工程中具有独特的优势。
4. 环保性佳聚脲材料在喷涂过程中不含有挥发性有机物(VOCs),不会对环境造成污染。
此外,聚脲喷涂的废液也可以进行回收利用,减少了废弃物的排放。
应用领域1. 建筑行业在建筑行业,聚脲喷涂广泛应用于室内和室外的墙面、屋顶、地板等表面涂层。
它能够提供出色的耐候性和耐磨性,保护建筑物免受污染和损坏。
2. 汽车工业聚脲喷涂在汽车工业中被广泛用于车身涂装和零部件涂装。
它能够提供高亮度、平滑度和耐污染性,提高汽车外观的质感和品质。
3. 船舶工业船舶的外观涂装对于船体的保护和美观性都非常重要,聚脲喷涂在船舶工业中发挥着重要作用。
它能够防止海水的侵蚀和腐蚀,延长船体的使用寿命。
4. 工业设备维护由于聚脲喷涂具有耐磨、耐候和耐腐蚀的特性,因此在工业设备的表面涂装和维护中得到广泛应用。
它能够保护设备免受外界条件的损害,并提高设备的可靠性和使用寿命。
总结聚脲喷涂作为一种新型的喷涂技术,具有耐磨、耐候、耐腐蚀等多种优良性能。
聚脲在各领域的应用

聚脲是一种新兴的聚氨酯弹性体,由于其优良的耐磨性、抗冲击性、抗化学腐蚀性、防水性等特性,在各个领域中都有广泛的应用。
以下是一些主要领域的应用描述:1. 地下管道:聚脲可以用来制造防水管道、储罐、衬里等。
在制作过程中,只需在管道或储罐表面喷涂一层聚脲材料,即可实现出色的防水效果。
这种特性使得聚脲在地下管道领域的应用越来越广泛。
2. 海洋工程:由于聚脲的防腐性能出色,因此在海洋工程中得到广泛应用。
它可以用于制造防腐衬里、防腐涂层、水下结构防水等。
此外,聚脲还可以用于海底管道、水下设备等维护维修中,提高设备的耐久性和安全性。
3. 化工防腐:聚脲材料具有优异的耐磨性、抗腐蚀性、抗老化性等特点,因此在化工领域中得到广泛应用。
它可以用于制造化工设备、储罐、管道等,提供长期稳定的防腐保护。
4. 环保领域:聚脲材料具有良好的生物相容性和降解性,因此在环保领域得到应用。
它可以用于制造环保设备、污水处理设施、垃圾填埋场防护等,减少环境污染。
5. 汽车工业:聚脲材料具有出色的耐磨性、抗冲击性、耐高温性能,因此在汽车工业中得到应用。
它可以用于制造汽车零部件、发动机部件、刹车系统等,提高汽车的安全性和耐久性。
6. 建筑领域:聚脲材料具有优异的耐磨性、抗冲击性、抗老化性等特点,因此在建筑领域得到广泛应用。
它可以用于防水工程、防腐工程、装饰装修等领域,提供长期稳定的保护。
7. 电子电气:电子电气产品对材料有严格的要求,而聚脲材料具有高阻燃性、低挥发性等特性,适用于电子电气产品的生产。
同时聚脲材料的绝缘性能优良,在绝缘漆的制备上也能发挥出色的性能。
除此之外,聚脲材料还广泛应用于能源、农业、纺织等领域,显示出广泛的应用前景。
同时需要注意的是,不同领域的具体应用环境可能存在差异,因此在实际应用中需要根据具体情况选择合适的聚脲产品和技术。
聚脲材料的应用

聚脲材料的应用
聚脲材料是一种高性能聚合物材料,具有优异的物理性能和化学稳定性,广泛应用于建筑、航空航天、汽车、电子、医疗等领域。
以下是
聚脲材料的主要应用:
1. 建筑领域:聚脲材料可以用于建筑密封、防水、防潮、隔热、保温
等方面。
例如,聚脲密封胶可以用于建筑物的接缝密封,防止水、空
气和灰尘渗入建筑物内部,提高建筑物的密封性和保温性能。
2. 航空航天领域:聚脲材料可以用于制造航空航天器的结构材料、燃
料储存罐、液压系统、电气绝缘材料等。
聚脲材料具有轻质、高强度、高温稳定性等优点,可以提高航空航天器的性能和安全性。
3. 汽车领域:聚脲材料可以用于汽车制造中的密封、防水、减震、隔音、保温等方面。
例如,聚脲密封胶可以用于汽车车身的接缝密封,
防止水、空气和噪音渗入车内,提高车辆的密封性和舒适性。
4. 电子领域:聚脲材料可以用于制造电子产品的外壳、绝缘材料、封
装材料等。
聚脲材料具有优异的电绝缘性能、耐高温性能和化学稳定性,可以提高电子产品的性能和可靠性。
5. 医疗领域:聚脲材料可以用于制造医疗器械、人工器官、医用材料等。
聚脲材料具有生物相容性、耐腐蚀性、耐高温性能等优点,可以提高医疗器械的安全性和可靠性。
总之,聚脲材料具有广泛的应用前景,随着科技的不断发展和创新,聚脲材料的应用领域将会越来越广泛。
天冬聚脲弹性防腐涂料的开发和性能研究

天冬聚脲弹性防腐涂料的开发和性能研究摘要:聚天门冬氨酸树脂具有良好的热稳定性和耐碱性,其应用范围广泛。
随着国内对该产品需求增加以及国外市场开拓顺利推进,我国将成为全球最大的聚天门冬氨基酸生产基地,相关企业有望受益于行业发展机遇。
性能各异的聚天门冬氨酸脂聚脲涂料产品,应用于弹性良好基材和腐蚀环境。
关键词:天东聚脲;弹性;防腐涂料防腐的基本原理,主要是通过在涂膜中添加增塑剂、抗氧剂等助剂,提高涂层的抗腐蚀性能;避免对基材的接触而造成腐蚀,并能防止微生物滋生。
目前,国外已经有了成熟的防腐工艺,如美国、英国、法国等国都已开始工业化;日本、德国也已有工业规模使用。
中国的防腐技术起步较晚,但近几年才逐渐兴起。
与发达国家相比,中国的防腐工程还处在初级阶段,尚未形成完整的工业体系。
传统刚性涂料无法满足其长期或者瞬时形变的工程而不适合用于复杂结构及高污染工况下工作。
因此,新型柔性涂料被越来越多地引入到涂装领域,以适应不同场合的需要。
聚天门冬氨酸脂树脂涂料作为一种高性能水性粉末涂料,具有优良的力学性能、耐有机溶剂性、抗水解性、耐腐蚀性、耐磨性等特性,广泛应用于建筑装饰、汽车制造、船舶建造等方面,可有效降低环境污染。
1实验材料聚天门冬氨酸脂树脂,由聚天门冬酰胺酯(C6H12O5)经聚合得到,分子量为3200Da-40000dtex;2制备方法(1)采用气相法或液相法进行改性处理,(2)加入适量的交联剂,(3)将所得乳液用超声波清洗后再烘干制得。
2.1反应条件:(1)水含量大于80%;(2)温度高于70℃;(3)p H值小于7。
2.2影响因素:(1)加入乳化剂时,要控制好用量,否则会出现乳化现象,甚至产生分层。
(2)加入交联剂时,不能过多过少,否则容易引起胶膜结合力下降。
2.3产品特点:聚天门冬酸脂类涂料属低挥发性溶剂型固体漆,无毒无味,耐碱性强,成膜速度快,附着力高,施工简便,适用于作室内外装修材料和各种金属构件表面的保护涂层。
新型聚脲弹性涂料的制备及其性能研究

新型聚脲弹性涂料的制备及其性能研究摘要:甲苯二异氰酸酯型的聚脲固化剂,在进行生产的过程当中,它的主要原料是甲苯二异氰酸酯,三羟甲基丙烷以及聚合物二醇。
使用该固化剂能够制备聚天门冬氨酸酯聚脲弹性涂料,当然它在实际制作的过程当中也需要与胺组分聚天门冬氨酸酯作为原料产生一系列的反应之后形成相关的产品,在这个过程当中它的断裂声啦率以及组氨分类总量用量等多项指标都会对最终产品的性能产生直接影响。
本次课题主要针对新型聚脲弹性涂料的相关性能进行探讨,对多个相关影响因素进行探讨之后研制出性能比较好并且适合施工期的产品。
本次课题在研究的过程当中,使用实验分析的方法针对它的制备过程进行了分析,并且获得了最佳配方,其中自制固化剂的W是9%,平均官能度是2.2,F420与F520的物质量比是4:1,异氰酸根指数是1.05,最后制作成的弹性涂料,拉伸强度是8.1Np,断裂伸长率是218%,施工期是90分钟,表现出的防腐性能以及防水性能相对较强。
关键词:预聚体型固化剂;聚脲;力学性能;弹性涂料在最近这几年,我国高铁工程的发展速度相对较快,各个地区都进行了工程的建设工作,在实际建设期间使用的原材料类型相对较多,本次课题分析的喷涂聚脲弹性体具有比较好的防腐性能以及防水性能,目前被广泛地应用在钢结构以及混凝土表面的防水防腐工作当中。
国内高铁工程会优先选择该产品作为防水材料,而且在最近这几年聚脲技术的研究以及应用得到了快速的发展和突破,快速喷涂型的制药固化产品使用性能相对较高,固化时间非常短,一般情况下在5秒左右就可以固化成型。
他优越的性能使得聚脲技术在大型工程中的应用范围在不断的推广,整体的施工效率也得到大幅度的提高,但是因为在小规模的涂装工作当中使用专业的大型喷涂设备,其成本投入相对较大,再加上凝胶速度太快,使得实际施工操作期间不能使用普通的喷枪喷涂方法或者刷涂的方法,这也导致了它的使用过程受到了比较大的限制。
它过快的反应对图层的附着性能也会产生比较大的影响。
聚脲弹性体涂料的标准以及技术指标
无锈蚀、不起泡、不脱落
-
无锈蚀、不起泡、不脱落
30d)
2006 年我国京津城铁采用了聚脲进行防水施工,2009 年~2010 年京沪高铁将采用聚脲进
行防水,其设计聚脲标准如下表:
表3
京津和京沪铁路防水层技术指标
序号
项目
京沪高铁技术指标
京津高铁技术标准
1
2
3 拉伸
4 强度
5 保持率
6
7
8
9 10 断裂 11 伸长率
项目
外观
固体含量/%
≥
凝胶时间/s
≤
干燥时间(表干)/min ≤
硬度
邵A
邵D
耐冲击性/kg.m
≥
耐阴极剥离性[1.5V,(65±5)℃,
48h]
拉伸强度/MPa
≥
断裂伸长率/%
≥
附着力/MPa
钢≥
指标
通用型
弹性涂料 防水型
刚性材料
A 组分为无色、黄色或棕色透明液体,B 组分为各色液体
95
45
30
10 75~95
共 4页 第 3页
20
机油处理
21
荧光紫外老化,1500h
22
耐碱性,饱和Ca(OH)2溶液,500h
23
凝胶时间
24
表干时间
25
实干时间
26
不透水性 0.4MPa,2h
27
加热伸缩率(%)
28
固体含量(%)
29 与基层粘结强度
干燥基层
30
(MPa)
潮湿基层
31
与基层剥离强度(N/mm)
32
直角撕裂强度(N/mm)
聚脲弹性涂料在水利工程施工中的应用
聚脲弹性涂料在水利工程施工中的应用摘要:文章就聚脲弹性涂料的各项优越性能指标以及在水利工程中的施工技术要求和工艺流程进行了介绍,对于在今后水利工程施工中推广应用这一新型材料起到一定的积极作用。
关键词:聚脲;水利工程;应用中图分类号:f416.9文献标识码:a文章编号:材料简介在许多水工建筑物中,经常因混凝土裂缝问题,导致其整个构件的耐久性及结构安全性降低,由此带来的工程损失及处理费用也迅速增加,这也是了水利建设部门高度重视的问题。
而喷涂聚脲弹性涂料(spray polyurea elastomer简称spua)实践应用中,防渗补漏效果明显,目前已经逐渐被用于混凝土、钢材等表面的防水、防腐、抗冲击、耐老化等领域。
该弹性涂料具体特性表现如下:对湿度、温度不敏感不易产生气泡,对环境要求不严格。
聚脲的耐介质性能(23℃,12个月)如下:表12.对钢、混凝土、pu/pe泡沫、木材等底材料有较好的附着力。
通过配方调节,即使是凝胶时间在3s左右的快体系仍具有很好的附着力。
甚至可以调节配方得到附着力强度超过自身强度的体系。
聚脲与几种材料附着力数据(gb5210拉开法)如下:聚脲材料在不同材料上的附着力表22.5 从基材剥离涂层剥离把混凝土拉开良好的热稳定性,可在120℃下长期使用,可承受150℃的短时热冲击。
耐候性好,不粉化、不开裂。
配方可调,手感从软橡皮(邵尔a30)到硬弹性体(邵尔d65). 立面、曲面连续喷涂不流挂。
施工速度快。
各项物理性能指标如下:表37.100%固含,不含任何挥发性有机物(voc’s),被誉为“绿色材料,绿色施工”。
8.可加入不同颜色的颜料,喷涂成不同的颜色。
二、化学成分构成喷涂聚氨酯(脲):(俗称半纯聚脲),也叫杂合体(hybrid),它是由异氰酸酯组份(简称a组份)与树脂组份(简称b组份)反应生成的一种弹性体物质(国内俗称半聚脲)。
其化学原理如下图:(异氰酸预聚物)+(聚氨)=(聚脲)聚脲对环境的适应性较强,适合于复杂气候、环境的施工,结合水工建筑物混凝土基面构造特点,要求防水材料具有裂缝追随性能、耐磨性能、耐冲击性、抗紫外线老化要求。
聚脲防水涂料应用技术规程
聚脲防水涂料应用技术规程聚脲防水涂料应用技术规程是指作为建筑及工程领域中一种重要的防水材料,具体实现应用的过程和规范。
聚脲防水涂料具有防水性能及施工方便性能都相对较高,因此其应用领域越来越广泛。
本文将分步骤阐述聚脲防水涂料的应用技术规程。
第一步,表面处理。
在施工前,需要对待施工的地面表面进行处理。
在保证表面干燥、洁净、无浮沉物的基础上,必须去除所有可能对涂料积附性的污物、灰尘。
处理的具体方法包括:打磨、清洗、修补等。
第二步,刷涂层。
在基层表面处理完毕后,可以进行施工涂刷。
涂刷的涂料必须搅拌均匀,然后均匀涂抹、喷涂、批涂等。
不得有少涂、漏涂、厚薄不均等情况。
同时,需要确保每一层干燥后再进行下一次施工,使涂层之间无缝隙。
第三步,交叉涂刷。
进行交叉涂刷是为避免漏刷现象以及涂层厚度不均的,一般交叉涂刷的方法为:先横向均匀涂刷,然后等待干燥后再进行纵向均匀涂刷,以此类推。
第四步,修整涂层。
在涂刷之后,若发现涂层存在少涂、漏涂、厚薄不均或潮湿等情况,需要及时进行修整,保证涂层厚度稳定、涂膜平整。
第五步,涂后维护。
涂层施工完成后,需要进行相应的维护。
涂层的维护一方面可以提高涂膜的密封性及抗水性,另一方面也能延长涂层的使用寿命。
维护的具体方法包括:保持干燥、保持整洁、不得进行重物碾压等。
在使用过程中,聚脲防水涂料需要严格遵照聚脲防水涂料应用技术规程进行施工,只有遵循规程要求,采用必要的预防措施,才能够达到预期的防水效果。
因此,施工操作前必须认真阅读聚脲防水涂料应用技术规程,并结合实际情况制定合理的施工方案。
浅谈聚脲材料在军事领域的应用
浅谈聚脲材料在军事领域的应用温喜梅㊀王宝柱㊀郭焱㊀李永岗㊀王伟(青岛爱尔家佳新材料股份有限公司㊀山东青岛266100)摘㊀要:简要介绍了聚脲材料的主要性能特点及其在军事领域的应用,特别介绍了其在水面舰艇㊁潜艇与鱼雷㊁军用车辆㊁军需防护用具㊁防弹防爆方舱及军用永久工程防护涂层等方面的应用进展㊂关键词:聚脲材料;喷涂聚脲;军事领域;防护材料中图分类号:TQ333 95㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1005-1902(2020)06-0035-03㊀㊀常规的防腐材料主要有环氧树脂㊁聚氨酯和乙烯基酯等,因其耐磨性㊁耐冲击性㊁耐候性一般,且施工复杂㊁不环保,已不能满足军事领域防腐与防护的应用要求㊂而喷涂聚脲材料与聚氨酯相比固化快,施工受环境温湿度影响小;与环氧树脂相比在力学性能㊁一次成膜厚度㊁柔韧性和环保等方面具有明显优势,目前已在防水㊁防腐及军事防护等领域得到了广泛的应用[1]㊂在防护应用领域,由于喷涂聚脲材料比普通材料固化速度快㊁施工便捷㊁立面连续喷涂不流挂,喷涂于产品表面成型后短时间内即可运输,不发生粘连,尤其适用于工位数目受限条件下的大批量生产㊂聚脲材料应用范围广泛,国内外每年都会发现关于聚脲材料新的应用领域及方向㊂本文重点介绍了近年来其在军事领域中的推广应用情况㊂1㊀在水面舰艇防腐中的应用每年因撞击海岸或暗礁导致防腐涂层破坏的舰艇或冲锋舟不计其数,海水及盐雾的腐蚀,会使船体的损坏情况进一步恶化㊂美国有统计数据表明,船体的维护几乎耗费了整个维修过程的大半时间㊂因此为控制维修成本,美国海军研究实验室开发合成了一款快速固化的聚脲保护涂层,并已于1999年在船舰(如内部舱室㊁舵板和潜艇防滑甲板)上得到了实际运用[2]㊂舰艇长期处于海洋环境中,优异的抗暴晒性㊁抗附着性和耐腐蚀性是舰艇甲板漆必须具备的性能㊂同时,因人员会在甲板上频繁往来走动,且有时在甲板上进行设备或器械的装卸,所以甲板漆必须具备优异的抗冲击性和耐磨性㊂美国海军在其舰船甲板上使用了脂肪族聚脲涂层进行防腐防护[3]㊂应用表明,聚脲材料性能优于传统材料,兼具耐磨㊁抗冲击和优异防腐蚀的特点,能改善防腐效果㊁延长使用寿命,且迅速固化㊁环保无污染㊂2㊀在潜艇与鱼雷阻尼吸声中的应用应用到潜艇㊁鱼雷等水下潜行设备表面的阻尼吸声聚脲材料,有减振降噪性能,可躲避声纳探测,达到隐形效果㊂除了材料本身应有良好的阻尼性能,聚脲可一次成膜㊁成膜厚度可调且固化速度快等特点也是选材需要考虑的㊂另外,聚脲表面平滑,能够减小水流带给壳壁的脉动压力,降低运动设备辐射噪声㊂例如通过调整材料的弹性㊁伸长率和硬度等指标制备的具有海豚表皮及皮下脂肪组织力学特性的喷涂聚脲复合柔性减阻涂层,应用在水下运动物体表面,在4m/s的水流流速下,减阻作用能达到12% 15%;在3 10m/s的水流流速下,普通柔性阻尼涂层减阻率平均为5 18%,而该复合涂层减阻率平均为6 84%,远高于普通涂层的平均水平[4]㊂美国仿生学家现已使用聚脲材料合成了可附于鱼雷表面的柔性人造海豚皮涂层,在一定速度下,该涂层阻尼效果较为明显[5]㊂3㊀在军用车辆防爆破中的应用聚脲复合材料在欧美地区已成功使用到军用车辆(如装甲车㊁坦克等)抗爆防护领域㊂美国海军陆战队研究部门通过相关的研究发现,聚脲材料不仅具有较高的力学强度㊁耐冲击性及吸能性,而且具有优良的柔韧性㊁弹性和耐腐蚀性,能够有效地提高车㊃53㊃2020年第35卷第6期2020.Vol.35No.6聚氨酯工业POLYURETHANEINDUSTRY辆底盘和车身的抗石击和防腐能力[6-7]㊂2004年美国海军陆战队研究部门发现,在Humvee(悍马㊁快速军车)底部喷涂聚脲弹性体涂层可有效地减小爆炸或榴霰弹对车辆和人员的伤害㊂为进一步提高阻尼性能,可在B组分的制备过程中引入不同含量的酚醛树脂进行改性,同时通过添加具有片状结构的超细云母粉,使之与基体树脂形成无数个 微观约束阻尼结构 ,使聚脲材料具有较高的吸能性,与车辆底部复合装甲相结合,可有效地抵御破甲射流侵彻,降低破甲型反坦克地雷爆轰波及爆炸物碎片对车辆破坏,同时可降低各种介质的渗透速率,提高材料的防腐蚀性能[8]㊂将其应用到车体内表面或地板表面,在装饰车辆和增强耐磨性能的同时,还能减小噪音和振动,增加乘车舒适度[9]㊂4㊀在军需用具单兵防护中的应用士兵在作战㊁训练或解决突发事故时应注意安全防护,穿戴或配备好训练服㊁防弹衣㊁头盔以及盾牌等防护用具㊂这些安全防护用具需要具备抗冲击㊁耐高低温㊁不易燃㊁不易破碎等特点,使其在使用过程中能够起到包覆及防护作用,尤其是头盔㊁盾牌和防弹衣㊂聚脲作为一种新型防护涂层,施工工艺简单,能够根据需要在防护用具的任意曲面喷涂成光滑平面或磨砂面,且不流挂,很好地满足上述要求[10]㊂另外聚脲防护涂层无毒无害,还可根据实际需要来调整涂层颜色,达到美观和隐蔽被喷涂目标的效果㊂目前青岛爱尔家佳新材料股份有限公司生产的聚脲防护材料已被北京普凡防护科技有限公司㊁山东新兴防护装备制造有限公司和湖南中泰特种装备有限责任公司等广泛应用在军需用具的头盔㊁插板及盾牌的防护上㊂5㊀在防弹防爆方舱中的应用防弹防爆方舱是一类能够广泛使用在海陆空及武警部队等多个领域的装载体,具体应用包括武器装备㊁后勤保障㊁技术支持甚至通讯系统等等[11]㊂它能够快速装卸㊁便于运输,可以对使用人员和使用设备起到最大程度的保护作用㊂现今方舱使用的防爆防弹材料一般是防弹玻璃㊁金属板㊁各类复合材料(如纤维㊁陶瓷等)和弹性体材料㊂但是这些材料中很多自身都存在重要缺陷,严重限制了其应用,比如钢铁材料密度大重量重,某些高性能合金质轻但价格高昂等㊂采用轻质高强的纤维增强聚脲弹性体复合防弹防爆材料,与钢铁金属材料相比能够大大减轻军用方舱重量[12]㊂弹性聚合物材料对子弹的耗能减速机理是,当子弹高速射击而来时,弹性体会受到巨大的冲击力,此时的应变速率能达105s-1,弹性体材料在较高频率下,玻璃化转变温度会升高,导致玻璃化转变发生变化,同时在这种动态力学条件下,应力会跟不上应变的变化,而出现滞后生热,消耗大量能量,从而达到阻尼防弹的效果㊂6㊀在军用永久工程防护中的应用混凝土军事永久工程在现代化战争中十分重要,但其在各种各样严苛的使用条件下可能受到严重腐蚀或破坏,影响战时的使用功能㊂而聚脲材料本身具有高强度㊁高抗冲和连续致密不渗漏的特性,其与芳纶纤维复合,应用在军用场合(如核电站㊁地下工事㊁隧道及洞库等处),能很好地封闭混凝土表面的空隙,阻隔外界的腐蚀性介质,可有效遏制介质中离子进入混凝土内部对钢筋造成侵蚀,使这些场合得到充分的保护,延长其使用寿命[13]㊂1999年,轻质耐磨的高性能聚脲材料就被美军材料专家使用于混凝土建筑表面,能够有力地抵御爆炸冲击,有效降低破片毁坏力㊂喷涂聚脲材料施工速度快,可以满足军事工程对于战时抢修和强建的特殊要求,喷涂快反应型聚脲于易发生塌方㊁滑坡和泥石流等不稳固地方,能够在关键时刻和突发事件发生时快速修复,减少事故造成的损失㊂可利用聚脲涂层的抗撕裂和高弹性在坍塌事故发生时防止粉碎性破裂和溅落,保护受损墙体,避免二次伤害[14-16]㊂根据美国防务领域资料显示,这类抗爆型建筑材料已经在五角大楼的部分墙体上投入使用[17]㊂7㊀结束语目前国内的聚脲材料技术在军事领域的应用与国外相比还存在一定差距,普通喷涂聚脲材料无法满足多种功能需求㊂例如,在防弹和防爆破领域需要聚脲材料具有非常高的拉伸强度和撕裂强度;在军需库㊁加油站需要聚脲材料具有优异的阻燃性能等,因此需要对常规喷涂聚脲进行改性研究㊂另外,在聚脲复合结构的抗爆防护应用方面,仅研究了影㊃63㊃聚氨酯工业㊀㊀㊀㊀㊀第35卷响聚脲复合材料抗爆性能的因素,但各因素对抗爆的作用规律㊁冲击波在聚脲材料中的衰减㊁聚脲复合结构材料的实际应用设计等方面研究不成体系㊂这要求研究人员对聚脲材料进行更深入的研究,提高聚脲材料的各项性能指标,拓宽其在军事领域的应用,为我国国防建设作出更大的贡献㊂参㊀考㊀文㊀献[1]㊀王宝柱,黄微波,杨宇润,等.喷涂聚脲弹性体技术的应用[J].聚氨酯工业,2000,15(1):39-43.[2]㊀ARTHURW.Rapidcuretankcoatingsonthefasttracktothefleet[J].NavalResearchLaboratoryQuarterly,2003,11(7):27-30.[3]㊀孙静,陈酒姜,卢敏,等.聚脲在美国海军舰船上的应用[J].现代涂料与涂装,2009,12(3):57-60.[4]㊀王宝柱,黄薇波,卢敏,等.减阻降噪技术的最新进展[J].现代涂料与涂装,2008,11(1):33-36.[5]㊀黄微波.水下航行器喷涂聚脲柔性涂层的制备及减阻性能的研究[D].青岛:中国海洋大学,2007.[6]㊀DANIELG.State⁃of⁃the⁃arttechnologicaldevelopmentsinconcretecomputationalmodeling,emphasisonblasteffects[C].Hershey,Pennsylvania:31stAnnualAirportConference,2008.[7]㊀MCSHANEGJ,STEWARTC,ARONSONMT,etal.Dynamicruptureofpolymer⁃metalbilayerplates[J].InternationalJournalofSolidsandStructures,2008,45(16):4407-4426.[8]㊀刘培礼,徐春英,亓峰,等.喷涂聚脲弹性体改性的研究进展[J].聚氨酯工业,2008,23(5):5-8.[9]㊀翟文,陈强,甄建军,等.喷涂聚脲弹性体及其在军事领域的应用[J].工程塑料应用,2012,40(10):28-32.[10]WALSHSM,SCOTTRR,SPAGNUOLODM.Thedevelopmentofahybridthermoplasticballisticmaterialwithapplicationtohel⁃mets[C].ARL⁃TR⁃3700,ArmyResearchLaboratory,2005.[11]张振中,李其祥.军用方舱技术探讨[J].建筑工程技术与设计,2015(36):3105.[12]段建军.纤维复合材料在装甲防护上的应用[J].纤维复合材料,2012,29(3):12-16.[13]马志明,杜晓梅.玻纤增强水泥材料在军事工程中的应用[J].山西建筑,2000(4):109-110.[14]BUCHANPA,CHENJF.BlastresistanceofFRPcompositesandpolymerstrengthenedconcreteandmasonrystructures 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浅谈聚脲弹性涂料的应用技术一、喷涂聚脲简介聚脲是由异氰酸酯类化合物为甲组分、胺类等化合物为乙组分,采用喷涂工艺使两组分混合后发生反应生成弹性体涂膜的防水涂料。
通常包括底涂(基层处理剂)、喷涂聚脲防水涂料、脂肪族聚氨酯面层、搭接专用粘结剂(层间粘合剂)、涂层修补材料。
喷涂聚脲的相关标准、规范有HG/T3831-2006《喷涂聚脲防护材料》、GB/T23446-2009《喷涂聚脲防水涂料》和JGJ/T200-2010《喷涂聚脲防水技术规程》以及铁道部《京沪高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》等。
这里须说明的是,聚脲中的甲组分可以是异氰酸酯单体、聚合体、衍生物、预聚物或半预聚物。
预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。
异氰酸酯可以是芳香族的也可以是脂肪族的。
若聚脲中的乙组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂等组成的胺类化合物时,通常称为喷涂(纯)聚脲防水涂料;而乙组分是由端羟基树脂和端氨基扩链剂等组成的含有胺类的化合物时,通常称为喷涂聚氨酯(脲)防水涂料,俗称半聚脲。
这两种涂料在性能上有很大差别。
二、聚脲涂料体系发展阶段(见下表)第一阶段:纯聚氨酯体系第二阶段:聚氨酯-聚脲体系第三阶段:纯聚脲/芳香族体系第四阶段:脂肪族/聚天冬防腐装饰体系第五阶段:各种改性高性能防腐体系阶段体系A 组分R 组分主要优/缺点第一代纯聚氨酯 MDⅠ基 Eo封端多元醇、二醇扩链剂、催化剂缺点:对湿气敏感,极易发泡,力学性能较差第二代聚氨酯-聚脲 MDⅠ基 Eo封端多元醇、芳香二胺扩链剂、催化剂缺点:发泡、力学性能一般第三代纯聚脲 MDⅠ基M-TMXDI基端氨酯聚醚、芳香二胺扩链剂。
端氨酯聚醚、脂肪二胺扩链剂。
优点:对温、湿度不够敏感,力学性能好,耐老化性能突出。
三、聚脲的主要特点1)快速固化,可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型,不产生流挂现象,约5秒钟凝胶,1分钟即可达到步行强度。
2)一般对湿气、温度不敏感,施工时不受环境温度、湿度的影响。
3)100%固含量,不含任何挥发性有机物(VOC),无污染,对环境友好。
4)具有优异的综合力学性能,如抗张强度、伸长率、柔韧性、耐磨性、耐老化、防腐蚀等。
5)具有良好的热稳定性。
能够抵御昼夜、四季环境温度变化对保护层造成的热胀冷缩作用,涂层不会产生开裂和脱落现象。
6)可以像普通涂料一样,加入各种颜、染料,制成不同颜色的制品。
7)涂层连续、致密,无接缝,无针孔,美观实用。
8)良好的附着力,SPUA与金属、砼、塑料及木基层都有良好的附着力。
9)施工效率高:使用成套设备,施工方便,效率极高;一次施工即可达到设计厚度要求,克服了以往多层施工的弊病。
四、聚脲的应用领域1、防水工程(隧道、高速铁路桥梁、水利工程、污水处理池等)。
2、防腐工程(管道内外壁、储罐内外壁等)。
3、耐磨工程(皮卡、军用卡车、集装箱车等)。
4、海洋工程(坝体、溢洪道、柱墩等)。
5、工业地坪(如车间地面、粮食仓库)。
6、运动场地(如网球场、篮球场、羽毛球场、跑道面层防护)。
7、影视道具。
8、军事领域。
五、聚脲施工工艺1、作业条件1)基层应清理干净,验收合格。
要求平整、光洁,强度达到设计要求。
不得有空鼓、起砂、开裂、脱皮等缺陷。
2)喷涂设备接电检查。
喷涂设备所需总电流为60A,现场接电要保证安全。
3)喷涂设备的调试。
喷涂前应将主机及附属设备进行调试。
4)喷涂作业面不应有其它工种交叉,避免粉尘污染作业面。
5)严禁在已施工的防水层上行走。
2、主要施工机具施工前应先检查机具的完好。
机械配备表3、施工工艺流程施工准备基层处理基层质检刷基层处理剂处理剂质检合格喷涂聚脲涂层涂层质量检查涂层缺陷修补再次检查质量验收4、基面要求1)在喷涂聚脲施工涂料施工前,应将管道、设备座或其它预埋件等安装牢固并作好防水的密封处理。
2)混凝土基面抛丸(图1)喷砂处理,基层表面达到粗糙而均匀程度,完全去除浮浆和起砂。
1、抛丸处理3)细部可采用角磨机或高压水枪清除基面的浮浆起皮等。
4)基面抛丸喷砂处理后,检查基层,发现有无抛丸喷砂过深部位、基层凹凸不平部位、孔洞和裂缝等现象,如果有则采用环氧树脂腻子厚聚合物水泥砂浆填抹平。
等抹平材料固化后再打磨平。
5)喷涂聚脲防水涂料要求基层含水率不应大于7%。
当基层实测含水率小于7%时应采用干燥基层处理剂;当含水率大于7%时应采用潮湿基层处理剂。
5、基层处理剂1)底涂主要是封闭混泥土表面毛细孔,减少聚脲涂层喷涂后出现针孔现象;提高聚脲涂层与混泥土底材的附着力。
2)底涂采用粘度低,渗透强的产品(如丙烯酸、环氧树脂、聚氨酯),可采用刷涂或喷涂的方法(图2)。
3)根据基材种类和含水率情况选用不同底涂剂。
在干燥的基础上喷涂1~2道配套封闭底漆,底漆固化并干燥后再进行喷涂施工(一般干燥24小时)4)配套不好的底涂会导致喷涂聚脲分层或鼓泡、针眼等。
2、底涂处理6、喷涂设备:1)采用专用喷涂设备进行喷涂施工。
设备应包括物料输送、计量、混合、喷射和清洁功能。
2)喷涂操作人员应由专业培训合格人员管理和操作。
3)设备应用参数调节合适。
4)正常的设备维修保养。
7、喷涂施工1)甲组分与乙组分混合比例为1:1(体积比)。
为保证涂膜厚度均一性,宜分2-4遍喷涂成型达设计厚度。
2)参考用量:每毫米厚的涂料使用量约1.2kg/㎡。
3)施工时遇下雨停工,补喷、补修搭接界面时应涂刷层间粘合剂。
4)喷涂前检查A、B组分物料是否正常,使用前将B料进行充分搅拌均匀。
5)严格添加任何稀释剂,严格混淆A、B料进入喷涂系统。
6)喷涂作业时,应手持喷涂施工(图3),喷枪宜垂直于待喷涂基层,距离约60mm,移动速度均匀。
喷涂先细部后大面,先上后下,纵横喷涂,直到喷涂厚度100%达到设计要求。
7)施工时一般分3-4遍纵横交叉连续喷涂至所需厚度。
每遍的喷涂厚度不要太厚,可以通过喷枪、混合室、喷嘴的不同组合或通过控制喷枪的移动速度来控制。
喷涂厚度均匀一致。
8)喷涂过程要及时清理基层上的杂物,发现缺陷及时修补。
9)喷涂过程中发现有异常情况应立即停止作业,检查并排除故障后才能施工。
3、喷涂施工6、涂层的补修:1)发现涂层有漏涂、鼓泡、针眼或损伤部位应及时进行修补。
2)彻底清除鼓泡、破损或粘结不牢的涂层,并将其扩大1倍左右周围清理干净。
3)涂基层处理剂和层间粘合剂,等干燥后再进行喷涂修补聚脲。
4)厚度不足处应进行二次喷涂,二次与一次间采用层间粘合剂涂刷,再喷涂聚脲涂层。
4、喷涂效果六、存在问题及解决办法1、原材料质量的品质问题。
目前原材料供应市场鱼龙混杂,一方面给用户提供了购买方便,另一方面因为各种产品良莠不齐,容易造成工程质量存在较大的波动。
喷涂纯聚脲涂膜理化性能优异,但价位较高,目前我国市场接受能力、经济消费水平较低,为降低成本,一般都用聚脲杂合体,而北美地区经济发达,用的基本都是纯聚脲。
杂合体性能差别大,应注意材料的选择。
2、缺乏基本的聚脲喷涂技术。
喷涂聚脲的成膜速度非常快,如果操作不当,喷涂掌握不准等则易造成涂层厚薄不均、表观不平整、色差大等问题。
若施工经验缺乏,选择基层处理剂不当,基层未达到施工要求时,极易造成聚脲涂层起泡、针眼、分层、粘结不牢等现象。
3、底涂处理不当。
喷涂聚脲弹性体反应速度很快,这是它最大的优点,但也带来负面的影响,即对底材的浸润时间短,附着力差,因此选择一种配套性好的底涂是至关重要的。
虽然底涂用量很少,但如选择不当,会带来灾难性的后果,而这种后果远大于其它类型的涂层缺陷(如鼓泡、针孔、局部发粘等)。
同时,喷涂聚脲弹性体对底涂的选择性很强,市售的一般底涂与聚脲弹性体的附着较差。
因此施工者在选择配套底涂时,一定要进行验证试验,以免铸成大错。
底涂施工完成之后,一定要严格根据原材料厂商的要求控制施工间隔,如施工间隔过长,也会导致附着力的丧失。
基层湿度太大(大于90%),底材表面可能会形成一层薄薄的水膜,这对聚脲本身的物理性能不会产生多大的影响,但对聚脲与底材的附着性会有不良影响,容易使聚脲与基层脱层、空鼓、微泡。
据不完全统计,聚脲工程的失败大约80%与底材表面处理不当有关。
对于金属底材,喷涂前表面处理的方法很多,如酸洗磷化、机械打磨、喷砂抛丸等,而喷砂抛丸是最常用的。
喷砂后钢材表面清洁度有保证,喷砂后表面粗糙度有保证。
底材具有一定的表面粗糙度,不仅可大幅度增加聚脲与底材接触的表面积,还为附着提供了合适的表面状态,有利于聚脲与底材之间的粘接和涂层厚度分布的均匀一致。
对于钢材基面,喷砂除锈外,还应注意喷砂前把油污和可溶性盐类等污染物去除。
一般施工者认为喷砂可以把它们清除,但实际上喷砂只是把一部分污染物深深嵌入钢材的表面,形成更加隐蔽、危险性更大的污染。
对于混凝土底材,注意混凝土强度要符合规范要求。
否则极易出现涂层与基材脱壳现象。
那类表面光洁性、硬度、强度均很好的混凝土或水泥砂浆表面,为了增加粗糙度保证附着力,宜采用抛丸或打磨,然后清除灰尘,薄涂一道封闭底漆。
4、成品的被破坏。
喷涂聚脲涂层完工后其他工种在后续施工时应保证不破坏已做好的涂层。
聚脲凝胶速度及表干都很快,但并不代表聚脲喷涂完毕后就达到应有的力学强度。
原因之一,由于聚脲反应速度很快并释放出大量的热,导致涂层在交联初期产生较大的内应力,而内应力的释放通常需要一定时间,因此材料的物理性能不会很快达到最高值。
原因之二,从化学原理上来讲,聚脲反应是逐步加成反应,这不同于自由基聚合,分子量是逐步增长的,只有分子量达到一定数值时,才能在宏观上表现出一定的力学强度。
这与实际喷涂状况是完全一致的:聚脲在最初的几个小时内呈现的是一种乳皮状状态,强度不高。
因此,聚脲施工完毕后,至少要在24小时之后才能投入使用,否则很容易造成前期损坏。
目前,我国高铁防水设计多采用喷涂聚脲,由于喷涂聚脲涂料是一种新型防水、防护材料,它虽有优异的物化性能,但只有正确施工,才能发挥良好的功能。
虽然材料很好,若选用不当,照样会造成工程事故。
高速铁路是一项百年大计的工程,其安全性、耐久性极其重要,因此施工队伍一定要接受专业的培训,了解材料性能和特点,熟悉喷涂设备操作,掌握喷涂施工技术,以高度责任感和质量意识去施工,这样才能达到预期效果。