喷涂聚脲弹性体技术的发展历程

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第三代聚脲地坪涂料(1)

第三代聚脲地坪涂料(1)

第三代聚脲地坪涂料-------聚天门冬氨酸酯聚脲涂料前言喷涂聚脲弹性体(Spray Polyurea Elastimer,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/Humtsman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;由端氨基聚醚、液态胺扩链剂、颜料、填料以及助剂色浆组成(R组份),另一组分则由异氰酸酯与低聚物二元醇或三元醇反应制得(A组份)。

A组份与R组份通过美国Gusmer生产的H系列主机和GX-7系列喷枪进行喷涂或浇注聚脲弹性体。

该工艺属快速反应喷涂体系,原料体系不含溶剂。

固化速度快、可在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流挂。

聚脲涂层柔韧有余、刚性十足,它致密、连续、无接缝,完全隔绝空气中水分和氧气的渗入,防腐和防水性能无与伦比。

由于其具备力学强度高、耐磨、耐腐蚀等优异的综合性能,被称为“万能涂料”,近十年来在耐磨、防腐、防水等工程领域得到广泛应用。

SPUA技术全面突破了传统环保型涂装技术的局限,因此该技术一问世便得到迅猛的发展。

随着SPUA在各个领域的推广应用,其突出的性能得到越来越多的用户认可,但同时其缺陷也渐渐暴露出来。

(1) SPUA的反应速度过快,对基面浸润能力较差,容易影响与基面的附着力,导致层间的结合不理想。

(2)芳香族聚脲的耐紫外线、耐老化性能不理想。

在紫外线照射下易氧化生成醌亚胺,使颜色变黄,故不宜在外露的环境条件下长期使用。

(3)脂肪族聚脲的耐紫外线、耐老化性能虽然比芳香族聚脲优越得多,但造价要高2-3倍。

(4)必须通过专用设备施工,不仅要配备价格不菲的专业喷涂设备同时需要配备专业施工人员,且在实际施工中因设备繁重给操作带来了诸多不便,现国内极少施工单位配备此类昂贵的专业喷涂设备,使得喷涂聚脲弹性体涂料的广泛应用受到了极大的限制。

中国的聚脲技术

中国的聚脲技术

中国的聚脲技术聚脲技术是应用于2008北京奥运会、2009济南城运会、2010京沪高铁、2010上海世博会和2011青岛跨海大桥等重点工程的高技术、新材料青岛理工大学——中国聚脲技术的核心研发基地黄微波2012-5-15 上海1999年,从不足100平方米的青岛海豚表演馆起步京沪高铁聚脲防护工程到2009年京沪高铁1200万平方米路基防护极地海洋世界看台2006年北京国家大剧院景观水池•60,000 平方米全国各大电厂循环水池2008年京津城际高速铁路100万平方米2008北京奥运会30万平米看台2009年济南城运会看台16万平米2010 年上海世博会场馆8万平米目录•技术简介•成果现状•合作方式聚脲技术简介◆聚脲技术是21世纪最具前途的高技术和新材料之一◆被誉为二十世纪末涂料、涂装界最伟大的发现◆在基础设施防护、土木、化工、交通、航空航天、水利、电力、军事等领域广泛应用◆2008北京奥运工程、京津城际铁路、京沪高铁和青岛胶州湾跨海大桥等国内外重点工程都毫无例外地采用了这种高新技术◆中国的聚脲技术诞生于青岛,我国已成为世界头号聚脲消费大国,达到国际领先水平◆聚脲在我国国民经济和国防建设中发挥着越来越重要的作用;创造了世界聚脲技术发展的奇迹!采用专用设备现场喷涂施工,形成具有防水、防腐、耐磨、抗湿滑、耐热和装饰等多功能的材料喷涂聚脲弹性体(Spray Polyurea Elastomer简称SPUA )技术是一种新型无溶剂、无污染的绿色材料与施工技术一、简介聚脲技术发展简史国别开发年代商业化年代美国19861991澳大利亚19931993日本19951995韩国19971997中国19971999青岛-中国聚脲技术发源地学科前沿21世纪新技术与新材料14聚脲——诞生在美国,发展在中国Polyurea was born in US, developing in CHINA1999年,青岛海豚馆室外表演水池100平方米2000年,青岛海洋化工研究院篮球场550平方2001年,大连极地海洋世界看台5000平方米2003年,台湾高铁聚脲防护500000平方米2006年,北京国家大剧院60000平方米2007年,京津城际铁路1000000平方米2008年,北京奥运场馆3000000平方米2009年,济南城运会看台160000平方米2010年,京沪高铁聚脲防护12000000平方米聚脲技术特点零VOC,符合环保、节能、减排要求;快速固化,5秒钟凝胶,1分钟即可达到步行强度;优异的理化性能,如拉伸强度、耐老化、抗冲击、耐磨损、耐腐蚀等;对水分、湿气不敏感,施工时不受环境温度、湿度的影响;(可在冰上施工;在-28℃下施工;可在冰柜中固化)一次施工达到厚度要求,克服了以往多层施工的弊病;可在任意形状表面喷涂成型,不产生流挂现象;配方体系任意可调,柔韧有余、刚性十足;具有优异的耐高、低温交变能力;质地像材料、色彩似涂料,综合性能十分突出;喷涂输出量大、施工效率极高。

聚脲基础知识

聚脲基础知识

聚脲基础知识发布时间:2009年4月21日 20时38分聚脲涂料的化学原理随着聚氨酯涂料及聚氨酯弹性体应用领域的不断扩大,传统的涂装工艺在实际应用中遇到不少困难,如一些建筑涂层,矿山机械的高耐磨涂层以及一些特殊场合,需要涂层厚度达几毫米甚至十几毫米,若采用手工刮涂,效率低而且外观差,遇到复杂结构更是难以施工。

另外,由于人们对环保的日益重视,传统的溶剂型聚氨酯涂料的使用越来越受限制。

正是在这种情况下,无溶剂喷涂聚氨酯(脲)弹性体技术被开发成功。

该工艺属快速反应喷涂体系,原料体系不含溶剂、固化速度快、工艺简单,可很方便地在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流挂,因此可部分取代溶剂型聚氨酯涂料,在某些领域还可替代浇注弹性体工艺,是一种新型聚氨酯成型工艺。

聚氨酯弹性体知识简介聚脲涂料又叫喷涂聚脲弹性体,属于聚氨酯弹性体的一种,因此这里对聚氨酯弹性体作一个简单介绍。

所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温,断裂伸长率>50%,外力撒除后复原性比较好的高分子材料。

聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类,其原材料品种繁多,配方多种多样,可调范围大。

聚氨酯弹性体硬度范围宽,低至邵A10以下的低模量橡胶,高至邵D85的高抗冲击弹性材料。

所以聚氨酯弹性体的性能范围很宽,是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料。

聚氨酯化学结构的特性是其大分子主链中含有重复的氨基甲酸酯链段。

聚氨酯大分子主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段(亦称软链段或软链)和玻璃化温度高于室温的刚性链段(亦称硬链段或硬段)嵌段而成的。

低聚物多元醇(如聚醚、聚酯等)构成软链段,二异氰酸酯和小分子扩链剂(如二胺和二醇)构成硬链段。

在聚氨酯弹性体分子结构中,软链段占的比例比较大,约50%~90%,硬链段约占10%~50%。

由于硬链段的极性强,相互间引力大,硬链段和软链段在热力学上具有自发分离的倾向,即不相容性。

所以硬链段容易聚集一起,形成许多微区,分布于软段相中。

这种现象叫微相分离。

聚脲弹性体的结构与性能研究进展

聚脲弹性体的结构与性能研究进展

聚脲弹性体的结构与性能研究进展聚脲弹性体的结构与性能研究进展摘要:聚脲弹性体是为适应环保需求而研制开发的一种新型绿色材料。

聚脲弹性体集多种功能于一身,全面突破了传统环保型涂装技术的局限。

聚脲弹性体优异的理化性能和良好的热稳定性使得其在美国、日本、西欧等发达国家的市场需求非常大。

在中国,聚脲弹性体也开始得到了非常广泛的应用。

但聚脲在国内应用的同时,质量却跟不上国外的步伐,因此对聚脲性能的研究就显得尤为重要。

本文重点研究了聚脲弹性体结构与性能之间的关系。

关键词:聚脲;弹性体;结构;性能Progress in the structure and performance of polyurea elastomer Abstract:Polyurea elastomer is a new type of green materials developed to meet the environmental needs. Polyurea elastomer has many advantages and has totally broken through the limitations of environmental coating technology. The excellent Physical and chemical Properties as well as good thermal stability of Polyurea have made Polyureaelastomer have a great demand in the United States, Japan, Western Europe etc. In China, Polyurea elastomer is also beginning to have a wide range of applications. Though widely needed in our country, the quality of polyurea still fall behind foreign countries. So the research of polyurea’s property is particularly important.The relationship between structure and performance of Polyurea elastomer was our focus in the thesis.Key words: polyurea; elastomer; structure; performance1 引言聚脲材料具有较高的抗冲耐磨性、良好的防渗效果、耐腐蚀性强以及优异的综合力学性能,在国防、工民建及水利水电工程中得到了广泛应用。

聚脲施工技术特点及工艺(ppt)

聚脲施工技术特点及工艺(ppt)
施工过程中,必须穿工作服,戴护目镜、手套、防毒面具等劳保 用品,并保证施工环境通风良好。安全用电,杜绝火源并配备好 相应的消防用品。 防水涂料在运输和保存中,严禁遇水,严禁接近火源,甲乙两种 涂料应分别存放保管。 严禁加入任何稀释剂。 施工前将B组分充分搅拌至完全均匀。 涂料使用前严禁混淆A、B组分进料系统。 严禁雨或6级以上风施工。在空气湿度大于75%的条件下施工时 ,应在A料桶小口外接氮气源或者蓝色硅胶空气干燥过滤器。 环境温度低于10℃应采取保温措施。
施工设备
2
为方便施工,通常在主加热器(主 机)与接枪管之间配备有长管。长 管的长度可随用户的需要而定 (最长达93m),为防止主加热器 加热后的物料在流经长管时冷却, 长管一般具有保温和温度补偿功 能。其核心部分是温度传感器单 元。温度传感器放置在喷枪附近 的液流内,通过准确的温度反馈, 随时对温度进行补偿,从而保证 物料达到设定温度。由于长管直 接连接在喷枪上,所以长管的加 热系统一般采用安全可靠的低压 电源。。
快速固化 SPUA物料反应速度 极快,5秒钟凝胶,不会在垂 直面(包括顶面)产生流淌现 象;10分钟即可达到使用强度 ,并可进行下一道施工。解决 了其它防腐材料由于表干时间 较长造成的施工进度慢、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

施工效率高 采用成套喷涂设备 ,输出量大,可连续操作,施
聚脲类型
P型(半聚脲)
A组分是由异氰酸酯与低聚物二元醇或三元醇 反应制得的异氰酸酯半预聚体。
B组分由端羟基或端氨基聚醚、胺扩链剂、催化 剂、颜料、填料以及助剂组成。
类型比较
■T型(纯聚脲)

成膜质量高,不论是在干燥环境还是在潮湿条件下,喷涂

聚脲涂料概述

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
——————————————
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
——————————————
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。

【行业新闻】喷涂聚脲性能浅析

【行业新闻】喷涂聚脲性能浅析什么是喷涂聚脲弹性体?聚脲弹性体是由异氰酸酯与氨基聚醚及氨基扩链剂反应生成的一种具有脲基重复结构单元的聚合物。

在国外,喷涂聚脲材料被称为可常温施工的液体防水卷材。

该材料100%固含量、固化速度快、对温度/湿度不敏感、物理强度高等特点。

因此自1985年诞生以来,在防水领域获得了巨大的商业应用。

20世纪末我国也开始将该产品应用于各类地坪、建筑防水、地铁车站防水等工程中。

一、.喷涂聚脲材料应用于防水工程的优点喷涂聚脲材料是国外近10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。

喷涂聚脲材料被国外称之为液体防水卷材。

与传统的防水材料相比具有以下优点:1)100%同含景,无挥发性有机物,符合环保要求;2)不含催化剂,快速固化,可在曲面、斜面及垂直面上喷涂成型,不产生流挂现象,对于凹凸、拐角、边角具有很强的保持性;3)快速却可控的同化速度保证了T程能够快速的重新投入使用:4)对水气、湿气不敏感,施=【=不受环境湿度、温度的影响;5)可进行喷涂或浇注,一次施工的厚度可从数百微米到数厘米,克服了以往多次施工的诸多不便,缩短了施工周期;6)优异的物理性能,如抗拉强度、撕裂强度、延伸率、耐磨性、耐刺穿、耐磕破、防湿滑等。

高伸长率使其具有很强的裂缝弥合能力,对混凝土开裂的防护性非常优异;7)优异的防腐性能,可耐大部分腐蚀介质,酸、碱、盐、海水、氯离子等的长期浸泡;8)整体无缝、组织致密、坚韧,可用于迎水面防水,亦可应用于背水面防水:9)对各种底材附着力高且持久,不会因为冷热交替出现脱落现象。

二、喷涂聚脲施工质量控制1、底材处理聚脲产品有着非常快的反应速度和同化速度,因此表面处理对于能否成功应用聚脲具有很大的影响。

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。

(1)金属底材的处理对于金属底材,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。

聚脲弹性体介绍SPUA


材料性能---4. 耐介质性能
介质名称
10%醋酸 10%盐酸 10%磷酸 20%硫酸 20%氨水 20%氢氧化钾 50%氢氧化钠
结果
很好 很好 很好 很好 很好 变色、好 变色、好
介质名称
二甲苯 防冻液 正己烷 汽油 煤油 柴油 液压油
结果
变色、好 很好 很好 很好 很好 很好 很好
饱和盐水
很好
硝酸铵
0
新型 优秀 金属 厂房内 <800μm
0
新型 优秀 不限 不限
一次成膜 厚 度
无限制
2002 年PDA统计资料
全球聚脲的产量达到1.13万吨,销售额7500
万美元 ,应用领域分布如下:
混凝土保护 - 60% 耐磨衬里 - 15% 防水保温- 5% 钢结构防腐 - 10% 影视道具等 - 10%
伸长率(%) 剪切强度 (KN/m) 硬度(Shore D) 420 43.9 180 67.7 350 105 130 102
材 质
35
51
----
----
材料性能---3.户外耐老化性能
芳香族SPUA
项 目 抗张强度 (MPa) 伸长率(%) 剪切强度 (KN/m) 硬度(Shore D) 老 化 前 13.5 137 76.4 59 老 化 后 13.4 110 84.4 63
(耐压、抗冲击、外表光顺、无接缝)
玻璃钢水滑道修复
现场施工——弯、接头
获取更多信息请您联系我们 北京市友联信达商贸有限公司 地址:北京市宣武区育新街47号 清芷园8C105室 邮编:100054 电话:86-010-83502659 传真:86-010-83501208 网址: E-mail:unifriend@

喷涂聚脲弹性体技术的研发


中图分 类号 :U 6 6 T 5 q. 5
文献 标志 码 : B
随着 我 国建筑 防水 事业 的发 展 .新 型防 水材 料
等 性能 指标 达 到或超 过 《 喷涂 聚脲 防水 涂料 》 的标准
要 求 。在 B组 分 的技 术 路线 上 。 用 了复 合 氨基 聚 选 醚 和胺 类扩 链剂 作 为 固化 剂 .通 过复 合交联 剂 加人
杨保国 . 李海波2吴光晨
(1 徐 州 卧 牛 山新 型 防 水 材 料 有 限 公 司 , 苏 徐 州 . 江
2 15 ; . 州 矿 务 集 团 有 限 公 司 卧 牛 山 煤 矿 , 苏 徐 州 211 2 徐 江
2 15 ) 2 1 1
摘 要 :简 要介 绍 了喷涂 聚脲 弹 性体技 术 自2 0世 纪 9 O年 代从 国外 引进 以来在 我 国的研 发 、
产 品高强 度喷 涂 聚脲 防水涂 料 的技 术路线 上选 用 多
种 型 号 的 多元 醇 聚 醚 进 行 调 节 和 MD 制 备 预 聚 体 I A组 分 通过 控 制聚 醚 的品种 及 不 同的 聚醚 之 间的
配 合 比例 , 使其 抗 拉 强度 、 裂伸 长 率 、 温 柔 性 可 断 低
3 3 出 现 的 问 题 及 处 理 方 法 .
33 1 颜 色不均 匀 . .
6 0 r m 0 i / n
搅拌


H0i搅 岔I0 4m Ir 季n9m 0 [拌i r ̄0n /, 散 / 。 i
l L l l 3 n m
生产 的 B组 分 材 料 在放 置 后 B料 中颜 料 易 出
完全不 同 于以往 的普通涂 料施 工 喷涂设备 是喷涂 聚脲技 术 的基础 .也是 喷涂 聚脲 技术 推广应 用 的难 点 自从海 洋化工 研究 院 19 9 7年在 国 内首次 引进美

高性能聚脲弹性体的研究与进展

组 分 的反 应 活 性 远 大 于 聚 氨酯 中 一 H基 与 一 C O N O基
耐磨 、 防水 等领 域 。
1 聚脲 的发 展
2 0世 纪 6 年 代 ,前 苏 联 专 家 0I e omr 】 0 .F d t a . l 与 其 合 作 者 开 始 了 聚 脲 的 合 成 研 究 ] 作 8 代 0年


要 :聚脲 弹性体是 一种 无溶 剂的环 保 型材料 , 有优 异 的力 学性 能和 耐化 学介质 性 。 具 综述 了


芳 香族聚脲 、 脂肪 族聚脲 和 聚天 冬氨 酸 酯聚脲 的研 究现状 。着重 介绍 了聚 天冬氨 酸酯 聚脲 的合成技 术 与 应用领 域 , 并展 望 了聚脲 技 术的发展 趋 势与方 向 。 关 键词 :聚脲 ;弹性 体 ;聚天 冬氨酸 酯 ÷
外 , 含 有氨 酯 键 、 还 酯键 、 键 和 缩 二脲 键 等 , 分 醚 在 子链 之 问有 氧缝 存在 。 以 , 香族 聚脲 涂层 与聚 氨 所 芳 酯 涂 层一 样 , 具有 优 良的 断裂 伸 长率 、 耐磨 性 、 韧 柔 性 和 耐 腐 蚀 性 。而 且 ,聚脲 体 系 中 氨 基 组 分 与 N O C
氨酯 涂层 。
芳 香族 聚脲具 有优 良性 能 的同时 , 也存 在一 些 明 显 的缺点 , 户 外使 用 时容 易 黄变 ;在施 工过 程 中 , 如
两种组 分 混 合后 反应 速 度过 快 ( 凝胶 时 间 3 5s , ~ ) 造 成其 对 底 材 的润 湿 能 力 弱 , 涂层 附 着力 和表 观 状 态
团的反 应 活性 , 避免 』在 潮湿 环境 下施 工 时 , ' 聚氨 酯 发 生 R rg + R— H2C 2 副 反 应 ,使 漆 膜 — ̄ O H 0一 - N +O 的
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喷涂聚脲弹性体技术的发展历程*黄微波王宝柱陈酒姜刘培礼刘东晖(海洋化工研究院青岛 266071)摘要本文重点介绍喷涂聚脲弹性体技术的发展进程和推广普及情况。

关键词: 喷涂、聚脲、弹性体、发展前言喷涂聚脲弹性体(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、光固化涂料、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。

该技术自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、影视道具制作等领域,得到了广泛的应用。

随着SPUA技术的发展,越来越多的人希望了解这一高新技术的发展情况。

国外在组织机构、人员培训、设备研发、推广宣传等方面,开展了大量卓有成效的工作,非常值得我们借鉴。

笔者从大量的国外资讯中去粗取精,并结合在我国研制和开发SPUA技术中的体会,撰写本文,以期进一步推动我国SPUA技术的发展。

一、关于喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲的定义早期对喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲的定义比较含混,即:将R组份中端氨基树脂和端氨基扩链剂含量在80%以上的体系,称为聚脲;将R组份中端羟基树脂和端羟基扩链剂含量在80%以上的体系,称为聚氨酯;介于两者之间的称为聚氨酯(脲)或混合体(hybrid)。

随着喷涂聚脲弹性体技术的发展,其定义也越来越清晰。

根据最近美国“聚脲发展协会”(Polyurea Development Association,简称PDA)对喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲的定义是:喷涂聚氨酯:是由异氰酸酯组份(简称A组份)与树脂组份(简称R组份)反应生成的一种弹性体物质。

异氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。

其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物;预聚物和半预聚物是由端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。

其中的R组份一定是由端羟基树脂(例如:二元醇、三元醇、多羟基聚合物多元醇等)和端羟基(芳香族或脂肪族)扩链剂组成,在端羟基树脂中,一定含有用于提高反应活性的催化剂。

喷涂聚氨酯(脲):也叫混合体,它是由异氰酸酯组份(简称A组份)与树脂组份(简称R组份)反应生成的一种弹性体物质。

异氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。

其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物;预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。

其中的R组份既可以是端羟基树脂(或扩链剂),也可以是端胺* 2003年科技部攻关计划引导项目* 2001年青岛市科技重点发展项目基树脂(或扩链剂);在R组份中,可以含有用于提高反应活性的催化剂。

喷涂聚脲:是由异氰酸酯组份(简称A组份)与氨基化合物组份(简称R 组份)反应生成的一种弹性体物质。

异氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。

其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。

预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。

其中的R组份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。

喷涂弹性体最早起源于上世纪70年代,初期的品种是喷涂聚氨酯弹性体(简称SPU)。

但由于在施工时,体系容易与周围环境中的水分、湿气反应,产生二氧化碳,生成泡沫状弹性体(foamy elastomer),造成材料力学性能不稳定。

因此,人们很快想到在树脂组份中引入端氨基化合物,即喷涂聚氨酯(脲)弹性体(简称SPU[A])。

这样,可有效地阻止异氰酸酯与水分、湿气的反应,材料力学性能得到很大改善,工程应用明显增加。

但是,喷涂聚氨酯(脲)弹性体仍然没有从根本上解决体系的发泡问题,在工程实践中,还是经常出现一些缺陷。

上世纪80年代中期,美国Texaco公司Dudley J Primeaux先生在世界上率先开发出喷涂聚脲弹性体(简称SPUA),因而从根本上解决了困扰施工界的重大技术难题。

国内在海洋化工研究院的带领下,SPUA技术得到了良好的发展,日益受到人们的关注。

我国的喷涂弹性体技术也经历了比较曲折的发展过程:上世纪九十年代,山西化工研究所张全升等人,使用Bayer公司的G31喷涂机开展喷涂聚氨酯弹性体技术的研究与开发。

但是,由于技术和市场的原因,未能得到大规模的商业应用。

1995年海洋化工研究院黄微波等人,在国内率先开展喷涂聚脲弹性体技术的研究与开发,商品牌号为SPUA,获得了很好的商业应用业绩,系列产品涉及防腐、防水、防滑、装饰、布景、道具、耐磨、耐酸、耐碱、耐老化、抗冲击等众多领域,并陆续发表了大量文章,申请了发明专利。

2000年江苏化工研究所郁为铭等人开始喷涂聚氨酯(脲)弹性体的探索,商品牌号为JSU,应用领域涉及隧道防水、水闸防腐等。

2001年湖南湘江涂料集团有限公司贺光辉等人,开展了喷涂聚脲弹性体技术在皮卡车耐磨衬里的研制,商品牌号为“优力”;同年烟台华特聚氨酯公司李洪剑等人开展了喷涂聚氨酯弹性体技术在屋面防水、管道防腐的应用,商品牌号为HTpu7001-SF。

与此同时,美国SPI公司、联合涂料公司、韩国一山聚氨酯公司、国都化学公司等企业,也陆续将它们的产品销往国内市场。

在喷涂聚脲弹性体技术的发展过程中,具有重要历史意义的进展情况见表1表1 喷涂聚脲弹性体技术发展大事记年代重大事件1937~1940 合成高分子工业诞生,制成二异氰酸酯、二元醇、二元胺1940~1950 聚氨酯弹性体和胶粘剂投入商业应用1953 采用高压设备,制造出第一个具有商业价值的聚氨酯泡沫1957 生产出第一批MDI及硬质聚氨酯产品1960~1965 硬质聚氨酯泡沫投入建筑隔热保温应用1968~1973 RIM技术诞生,高压设备用于制造大型模压零部件1970~1980 JEFFAMINE®聚醚工业化,并用作环氧固化剂1978~1985 聚脲专利开始进入商业应用,JEFFAMINE®聚醚用于RIM 1986 第一个芳香族喷涂聚脲弹性体配方在美国Taxco公司喷涂成功1989 第一个脂肪族喷涂聚脲弹性体配方在美国Taxco公司喷涂成功1991 喷涂聚脲弹性体技术在北美地区投入商业应用1991~2000 喷涂聚脲弹性体技术在世界各地蓬勃发展1995 海洋化工研究院开始喷涂聚脲弹性体技术前期研究1996 海洋化工研究院率代表团赴美国考察弹性体喷涂设备1997 海洋化工研究院引进第一台喷涂聚脲弹性体设备1998 第一个芳香族喷涂聚脲弹性体配方在海洋化工研究院喷涂成功1999 黄微波等人在国内连续发表专业文章,喷涂聚脲弹性体技术在我国投入商业应用,青岛海豚表演馆成为第一个应用实例2000 美国“聚脲发展协会”成立,第一届PDA年会召开;国内第一个喷涂聚脲弹性体技术专业网站()建立2001 海洋化工研究院开始在国内申请喷涂聚脲弹性体发明专利2002 第三届PDA年会召开,海洋化工研究院被接纳为会员,黄微波被接纳为海外理事2003 中国聚脲网站()建立,黄微波应邀出席第四届PDA年会及理事会2004 由黄微波等主编的第一部关于喷涂弹性体的专著“喷涂聚脲弹性体技术”即将出版二、关于喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)配方设计要点:虽然喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)存在一些不足,但由于其明显的价格优势,一直引起人们的浓厚兴趣。

通过大量的实验室研究和工程实践积累,人们总结出一些提高喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)体系性能的方法。

这些方法与制备浇注型聚氨酯弹性体非常相似,但更加强调喷涂过程中,对抗击遇水发泡问题的解决,现简要介绍如下:。

(1)A组份在喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)弹性体组成中,为了减少异氰酸酯挥发对施工者和环境的损害,几乎都采用挥发性低、毒性小的二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)及其衍生物,例如:碳化二亚胺化二异氰酸酯(俗称“液化MDI”)、多亚甲基多苯基多异氰酸酯(PAPI)等,基本上不使用甲苯二异氰酸酯(TDI)作为异氰酸酯组份。

A组份中异氰酸酯基团(NCO)的百分含量称为异氰酸酯含量,通常用(NCO%)表示。

体系中的异氰酸酯含量对生成弹性体的性能有着非常重要的影响,在喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)弹性体组成中,异氰酸酯含量的变化范围在3%~30%之间。

采用预先合成预聚物的方法有助于喷涂弹性体总体性能的提高,通常将异氰酸酯含量低于12%的合成产物称为预聚物;将异氰酸酯含量界于12%~25%之间的合成产物称为半预聚物或假预聚物。

A组份中异氰酸酯的含量对其自身的粘度有着明显的影响,见表2。

由于异氰酸酯与空气中水分的反应活性很高,通常需要将盛装异氰酸酯的容器中,充入氮气或干燥空气。

表2 异氰酸酯含量与粘度的关系异氰酸酯含量(NCO%)粘度(cps)10 250016.5 60018 55023 67527 600为了减少水分对喷涂弹性体的影响,尽量选择半预聚物,少选纯异氰酸酯单体或预聚物。

其优点是①对空气中水分的敏感性低;②生成的弹性体力学性能好;③粘度低,适合于喷涂作业;同时,体系中的异氰酸酯指数(NCO Index)控制在1~1.05,这将有利于减少各种微量水分因素对材料性能的影响。

(2)R组份影响R组份的因素比较多,下面分别进行介绍:①聚合物多元醇为了便于喷涂施工,聚合物多元醇常常选用液体聚醚多元醇,而不选用固体或半固体的聚酯多元醇、聚四氢呋喃聚醚(PTMEG)等原料。

从耐水角度考虑,在选用液体聚醚多元醇时,尽量选择氧化丙烯封端,而不要选择氧化乙烯封端。

聚醚多元醇的羟值控制在25~1050;官能度选择范围在2~6之间。

总之,羟值高、官能度高的体系强度大、伸长率小、弹性差;反之则强度小、伸长率大、弹性好。

聚醚多元醇和扩链剂组成的树脂组份也有吸湿性,最大吸湿率可以达到2%,因此,必须密封贮存,最好也像异氰酸酯组份一样,充入氮气或干燥空气。

②扩链剂在早期的喷涂纯聚氨酯体系中,扩链剂全部是含羟基的低分子醇,在湿度大时,难以喷出好的产品。

之后,人们逐渐认识到需要引入低分子胺来调节反应速度和抵抗湿气的干扰,这就是所谓的聚氨酯(脲)混合体。

胺扩链剂的引入还增加了喷涂体系的触变性和整体力学性能,更有利于在垂直面的施工。

美国乙烯公司(Ethyl CO,即现在的雅宝公司,Albemarle)最先开发的两种液体胺类扩链剂:二乙基甲苯二胺(商品牌号Ethacure®-100)、二甲硫基甲苯二胺(Ethacure® 300),对提高喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)弹性体性能发挥了重要作用。

后来,美国UOP公司开发的N,N’-二烷基甲基二苯胺(商品牌号UNILINK® 4200),对进一步提高材料的性能也起到了关键作用。

③催化剂在喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)弹性体中,必须加入催化剂来提高树脂组份的反应活性。

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