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聚脲弹性体探讨 1 目录 喷涂聚脲的定义 聚脲应用实例 喷涂聚脲技术特点 2 前言 3 喷涂聚脲弹性体技术 SPUA 喷涂聚脲弹性体 SprayPolyureaElastomer简称SPUA 技术是国外近十年来 为适应环保需求而研制 开发的一种新型无溶剂 无污染的绿色环保施工技术 该材料具有力学强度高 耐磨 耐腐蚀 耐油 耐水 耐老化 耐交变温度 压力 等突出性能 在施工方面具有施工速度快 整体性能优异 环保性好等特点 现已针对不同底材和应用要求开发出凝胶时间从几秒到几十分钟 由弹性体至刚性材料的系列产品及配套底漆 层间粘合剂 填充材料等 经大量工程应用表明 它能够很好地保护橡胶 混凝土 玻璃钢 EPS泡沫 木材 钢 铝等材料 施工工艺和材料配套成熟可靠 应用领域非常广泛 受到用户好评 4 环保型施工技术比较 5 第一章喷涂聚脲的定义 狭义讲 喷涂 纯 聚脲 俗称纯聚脲 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 喷涂 纯 聚脲涂料 7 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 喷涂 半 聚脲涂料 8 纯 聚脲 聚氨酯 脲 主要区别在B组分 9 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 A组份 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 端氨基聚醚一览表 11 端氨基聚醚 二官能度的D系列三官能度的T系列JEFFAMINE D 2000JEFFAMINE T 5000 12 扩链剂 二乙基甲苯二胺 DETDA E 100 反应快 13 扩链剂 二甲硫基甲苯二胺 DMTDA E 300 反应慢 14 扩链剂 3 N N 二烷基甲基二胺 UNILINK 4200 反应慢 15 颜填料 助剂 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 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 18 聚脲的化学反应原理 右图是尿素的分子结构聚脲被称为有机石头 19 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 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 20 聚氨酯 聚脲化学反应 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 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 23 芳香族聚脲在世界大量应用 优点 优异的物理性能 价格低 缺点 在光照下黄变 易老化 在紫外线下自氧化生成醌亚胺 24 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 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 25 脂肪族聚脲优点 突出的耐候性能 缺点 物理性能稍差 耐高温和耐腐蚀差 价格贵 检测标准 ASTMG 53 UVB 313 3000小时 26 聚天门冬氨酸酯聚脲优点 1 固化速度可调至15分钟以上 2 高拉伸强度 高光泽度 优异的耐磨性能 3 优异的附着力 DTM DirecttoMetal 4 优异的防腐性能及耐紫外光性能 5 可以刷涂也可以常规高压无气喷涂机施工 缺点 价格昂贵弹性稍差原料品种少 27 芳香族聚脲不但黄变 而且易粉化和失色 而脂肪族聚脲长期使用不变色 物理性能保持率高 国外研究表明 芳香族聚脲耐紫外光3800小时后性能保持率80 以上 而脂肪族聚脲6000小时后性能保持率90 以上 28 第三章喷涂聚脲技术优点 29 技术特点 1 固化快 10秒凝胶 10分钟达到步行强度 复杂曲面不流挂 停工期短 业主欢迎2 对温度和水分不敏感 施工时受环境温度 湿度影响小 3 100 固含量 零VOC 对环境友好 4 一次施工达到厚度 克服多层施工的弊病 5 优异的物理性能 如拉伸强度 断裂伸长率高 耐介质 耐磨 抗冲击等 6 配方体系任意可调 弹性体 刚性体 30 技术特点 7 涂层致密 无接缝 形成皮肤式结构 防水 防腐效果极佳 8 与混凝土和钢等底材附着力好 不分层 9 耐候性好 脂肪族体系户外可长期使用 10 施工速度快 单机日施工1000m2以上 11 投入使用后不需要维护 节省了昂贵的维护费用 一次投资 终生受益 31 关键设备要求 该技术对所需专业化设备的基本要求 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 32 标准设备配置 1 DF主机1台 DF 7喷枪1把 2 抽料泵2支 洗枪罐1个 3 加热保温管15 30米 4 10公斤 0 8立方米空压机1台 5 10 15KW电源 33 设备工作原理 A B双组分原料于枪头混合室内经高压对撞混合后喷出 A组分原料 B组分原料 混合双组分原料 34 典型配置 提料泵 主机 加热软管 鞭管 喷枪 35 分步说明 喷涂聚脲的主机 核心 以H xp3为例 36 套的加热管道 可达88 承压240公斤 专门配套 控制在主机上 37 专用聚脲喷枪 AP Air Purge 空气自清洁MP Mechanical purgeSprayGun 机械自清洁喷枪 38 技术优点总结 1 涂层致密 连续 无接缝 防护性能十分突出 2 将材料保护和喷涂技术有机地结合起来 大大提高工程质量和进度 3 色彩艳丽 任意可调 将彻底改变我国钢结构 流黄水 的面貌 4 施工速度快 一台设备需3 4人操作 每天可施工1000平方米以上 是传统工艺的15 20倍 最大限度地减少了气候对施工进度的影响 5 材料柔韧性好 强度高 抗腐蚀 耐老化 户外使用可达10 20年 6 在施工和使用中 均无毒 无污染 被誉为 绿色材料 绿色技术 39 第四章聚脲材料性能 40 硬段 异氰酸酯 胺或醇扩链剂软段 聚醚多元醇 氨基聚醚 硬段之间静电力很强 而且有大量的氢键 产生微相分离 41 SPUA的性能 力学性能 42 基材的附着力 43 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 44 物理性能 45 SPUA 103屋面防水材料3000h人工紫外加速老化试验 46 耐老化性能 47 耐化学介质性能 常温 一年 48 吸水率 结论 硬段含量越高 吸水率越小 49 抗冲磨性能 试验水流含沙率为10 流速为40m s 冲磨时间60min 结论 喷涂聚脲防水涂料具有优异的耐磨性能 适合京沪高铁动态应力下的无限次摩擦 50 裂缝追随性 实验表明 三点弯曲实验后裂缝产生 当裂缝为10mm时聚脲未断裂 故聚脲很适合京沪高铁这种有动态应力形变的重点工程 51 附着力 底材破坏 52 第五章配套材料性能 53 一 基层处理底涂 作用 封闭混凝土表面的气孔 微裂纹和气泡等缺 减少聚脲涂层喷涂后出现针孔现象 要求 粘度低 渗透性好 提高聚脲涂层与混凝土底材的附着力 增强防护效果 底漆类型 环氧 聚氨酯施工方法 刷涂 辊涂 喷涂 54 聚脲施工常见缺陷 针眼 55 56 二 基层处理底涂技术指标 基层处理底涂的选型应根据地域施工环境的气候条件确定 一般可分为 0 15 15 35 和 35 底涂选用不当会导致分层或脱落 57 优势 聚脲可以在水上 冰上施工而正常固化问题 附着力差解决方法 使用潮湿界面的专用底漆潜在风险 聚脲可正常固化且当时附着良好但受光照或受热后水分蒸发仍会导致鼓泡 三 关于潮湿基层施工 58 四 脂肪族面层 芳香族聚脲易黄变 粉化和失色 不宜在轨道板以外的部位长期暴露使用 根据国外的成功经验 芳香族聚脲表面可以使用脂肪族聚脲或其他耐候性面漆 要求面层强度高 柔性好 与聚脲配套好 59 60 61 五 搭接专用粘结剂 以下情况必须使用层间粘合剂 新旧涂层的时间间隔超过了厂家规定的复涂时间 如下雨 经检测厚度不足的涂层应进行二次喷涂 并使用层间粘合剂 涂层修补时 62 六 涂层修补材料 涂层有漏涂 鼓泡 针孔及损伤等缺陷时 应进行修补 对于面积小于250cm2的应采用涂层修补料进行修补 面积大于250cm2时宜采取二次喷涂的工艺进行修补 3 针孔应逐个用涂层修补材料修补 4 修补后的涂层厚度不应小于原涂层厚度 且表面质量符合要求 63 第六章聚脲常见问题 64 鼓泡与脱层 65 阳光曝晒对聚脲有何影响 A 芳香族聚脲户外使用会发生变黄现象 中色至深色会变得更深而白色或浅色则会变黄 但不会影响其物理性能 如需外观色彩持久 可使用脂肪族聚脲或其它耐候面漆来加以解决 怎样确定工程项目应采用的膜厚 A 应根据使用目的 磨蚀情况和要求的质保期限而定 例如屋面保温防水应用中 喷涂于聚氨酯泡沫保温材料上的聚脲 如不经常踩踏 推荐厚度为1mm 如作为水泥砂浆处理设备中使用的内衬 出于耐磨需要 要求最少3mm的干膜厚度 聚脲的理论涂布率是多少 A 由于聚脲不含任何挥发性物质 100 固含量 因此很容易计算其涂覆面积 聚脲涂覆面积计算公式如下 S W h 式中 S为涂覆面积 单位平方米 W为聚脲用量 单位千克 为聚脲材料的密度 单位克每立方厘米 聚脲密度一般在1 00 1 05g cm3之间 h为聚脲施工厚度 单位毫米 例如 设计厚度为1mm 材料密度为1g cm3 理论上1kg聚脲可涂覆1平方米面积 66 聚脲施工过程和施工后是否对环境敏感 A 纯聚脲对环境湿度 温度不敏感 施工不受环境条件的影响 甚至可在 40 时施工 施工使用专用喷涂设备 施工速度快 单机日施工面积在1000平方米以上 施工后 可在 40 120 下长期使用 其物理稳定性好 不会在低温时脆裂或高温时软化 聚脲可以防火吗 A 聚脲并非一种防火产品 其耐火等级为火焰蔓延率 25 但亦有不少厂家针对用户防火需求开发出了阻燃聚脲产品 在什么情况下聚脲用作内衬 A 可应用于管道内壁 内径 50cm以上 石油化工储罐二级围堰内衬 水池内衬装饰 矿山设备衬里设计 卡车耐磨衬里 垃圾填埋场等 67 为什么聚脲是比其他涂层更好的选择 A 聚脲具有优异的物理性能 如高抗冲击性 高拉伸强度 高伸长率 高至900 以及卓越的耐磨 耐老化 耐化学腐蚀和防水性能 其硬度 颜色随意可调 此外它具有不依附于基材的自身强度 即可作为涂料也可作为衬里使用 可以说 聚脲是一种集塑料 橡胶 涂料 玻璃钢之大成的产品 聚脲可应用在何处 A 聚脲具有广泛的用途 可用在任何需要工业涂料的地方 它可用于钢结构防腐 管道 化工储罐等 混凝土保护 屋面防水保温 水池防护内衬 涂层无接缝 工业地坪 耐磨衬里 垃圾填埋处理以及影视道具 建筑装潢 浮力材料 水上娱乐等领域 68 聚脲需要什么样的表面预处理 A 这取决于聚脲所应用的底材 聚脲的表面预处理要求与其他工业涂层相似 喷砂 机械清除 化学清除和水洗是标准的工业表面与处理方法 也适用于聚脲 聚脲需要底漆层吗 A 聚脲与钢 铝 混凝土 木材 玻璃钢 PU EPS泡沫等各类底材均有良好的附着力 通常 聚脲生产厂家会向用户推荐使用与其产品配套的底漆以保证聚脲与底材更为优异的附着力 详情可向供应商咨询 69 聚脲是一种环保产品吗 A 聚脲是一种100 固含量 无挥发性有机物 零VOC 的涂料 符合环保要求 在施工及使用过程中不散发蒸气 烟雾或化学物质 适用于封闭空间及食品加工 处理应用 其完工材料也是惰性的 并且处理到垃圾填埋场也是安全的 聚脲可用作垃圾填埋场的内衬 聚脲施工需用何种设备 A 施工聚脲必须使用高温 高压撞击式混合设备 常用的设备有美国Gusmer公司的H 20 35主机及GX 7 GX 8喷枪 美国Graco公司Reactor主机和Fusion喷枪 美国Glas Craft公司的MH主机和LS喷枪 可参考 喷涂聚脲的施工过程 A SPUA材料的施工分为 底材处理 弹性体喷涂 面漆施工 非必选项 有的材料需要制造防滑粒料过程和密封胶施工 70 SPUA与现有高档防水材料性能对比 71 72 第七章应用领域 客户方向 73 74 75 76 77 应用领域 车间地坪 大型广场 活动园区 运动场地 看台的铺设 主题公园 影视场景 城市雕塑的制作 隧道 建筑 储罐 跨海 江 大桥 洞库的防水以及防腐蚀材料 车辆 轿车 底盘的防石击 防水密封 防腐蚀涂层 戏水游乐 护舷 航标 救生 固体浮力材料制作 水利设施 矿山输送 码头装卸的耐冲击 耐磨损材料 78 应用实例 水池防渗漏 79 混凝土看台防护 80