聚脲材料基础理论

高铁喷涂聚脲防水技术培训教材①聚脲材料基础理论高铁喷涂聚脲防水技术培训教材目

录1聚脲化学反应原理2喷涂聚脲技术优点3聚脲发展简史4聚脲材料性能5喷涂聚脲的定义

高铁聚脲技术指标6配套材料性能78聚脲应用实例9最新技术进展10聚脲热点问题探讨高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第一章喷涂聚脲的定义高铁喷涂聚脲防水技术培训教材喷涂（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。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材喷涂聚氨酯(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。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材(纯)聚脲、聚氨酯（脲）主要区别在B组分阶段体系名称A组分B组分主要优/缺点第—代喷涂聚氨酯MDI基半预聚物端羟基树脂醇类扩链剂催化剂优点：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，低温固化较慢第二代喷涂聚氨酯（脲）MDI基半预聚物端羟基树脂二胺扩链剂催化剂优点：性能可调节范围宽，固化速度可调缺点：对湿气较敏感，低温固化速度稍慢第三代喷涂(纯)聚脲MDI基半预聚物端氨基聚醚二胺扩链剂优点：固化快，对温度/湿气不敏感缺点：价格高，性能可调小。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材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。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。端氨基聚醚一览表牌号官能度分子量备

注T-500035000辅助原料T-300033000未商业化T-4033400环氧固化剂D-400024000未商业化D-200022000主要原料D-2302230环氧固化剂高铁喷涂聚脲防水技术培训教材二官能度的D系列

JEFFAMINE®

D-2000三官能度的T系列

JEFFAMINE®

T-5000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。１．二乙基甲苯二胺（DETDA,E-100）

反应快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。２．二甲硫基甲苯二胺（DMTDA，E-300)反应慢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。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。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第二章聚脲化学反应原理高铁喷涂聚脲防水技术培训教材聚氨酯的化学反应原理氨基甲酸酯基团(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聚脲的化学反应原理脲

键右图是尿素的分子结构聚脲被称为有机石头高铁喷涂聚脲防水技术培训教材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。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材聚氨酯、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，性能调节小高铁喷涂聚脲防水技术培训教材喷涂聚脲分为：芳香族聚脲脂肪族聚脲聚天门冬氨酸酯聚脲高铁喷涂聚脲防水技术培训教材芳香族聚脲（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高铁喷涂聚脲防水技术培训教材芳香族聚脲在世界大量应用，京沪高铁、津秦、宁杭等使用优点：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高铁喷涂聚脲防水技术培训教材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等高铁喷涂聚脲防水技术培训教材脂肪族聚脲优点：突出的耐候性能；优异的耐低温性能缺点：物理性能稍差；耐高温和耐腐蚀差；价格贵项目

保持率拉伸强度＞95%伸长率100%撕裂强度＞98%硬度100%粉化无光泽保持率＞90%检测标准：ASTM

G-53，UVB-313，3000小时高铁喷涂聚脲防水技术培训教材聚天门冬氨酸酯聚脲Ａ组分是脂肪族异氰酸酯，如HDI三聚体B组分是聚天门冬氨酸酯（仲胺），由二烷基马来酸酯与脂肪族伯二胺经过Michael加成反应而成（一个亲电的共轭体系和一个亲核的碳负离子进行共轭加成）高铁喷涂聚脲防水技术培训教材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,Direct

to

Metal)；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高铁喷涂聚脲防水技术培训教材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。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第三章喷涂聚脲技术优点高铁喷涂聚脲防水技术培训教材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’s,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，如抗张强度、伸长率高、耐介质、耐磨、抗冲击等。6.硬度可调节的范围大（弹性体/刚性体）高铁喷涂聚脲防水技术培训教材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。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第四章聚脲发展简史高铁喷涂聚脲防水技术培训教材年代国家重大事件1937年德国德国I.G.Farben公司的奥托·拜尔博士OttoBayer首先将异氰酸酯用于聚氨酯合成1941年德国德国拜尔公司将聚氨酯工业化1969年德国德国拜尔公司将DETDA用于聚氨酯RIM1970s美国Jefferson化学公司合成端氨基聚醚，主要用做环氧固化剂，商品牌号Jeffamine®1973年美国世界上首个“聚脲”产品，溶剂型，固化快1984年美国Jeffamine端氨基聚醚用于聚脲RIM高铁喷涂聚脲防水技术培训教材年代国家重大事件1986年美国Texaco公司Austin实验室1989年美国Primeaux发表研究论文，引起轰动，聚脲首次在德克萨斯州的某屋面防水成功应用1991年北美聚脲开始商业化，主要用于混凝土防腐、钢结构防腐和皮卡耐磨等领域1993以后欧洲/东南亚各国纷纷引进聚脲技术，并进行商业化1995年中国海洋化工研究院（青岛）开始前期探索1997年中国海化院引进第一台喷涂机Gusmer

H-35001998年中国喷涂聚脲首次在青岛某会议室地面应用高铁喷涂聚脲防水技术培训教材左图1997年海化院引进中国首台喷涂机世界聚脲发明人Dudley来青讲学高铁喷涂聚脲防水技术培训教材左图1998年海化院的第一个聚脲地坪工程右图1999年聚脲首次在户外应用高铁喷涂聚脲防水技术培训教材时间标准类型标准名称主起草单位2006年化工行业HG/T3831-2006喷涂聚脲防护材料海洋化工研究院2008年国家标准GB/T23446-2009喷涂聚脲防水涂料苏州非金属矿工业设计研究院2008年行业标准JGJ报批稿喷涂聚脲防水工程技术规程中国建筑科学研究院2009年客运专线客运专线铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件中铁工程咨询公司中国铁道科学研究院青岛理工大学国内聚脲标准高铁喷涂聚脲防水技术培训教材国际聚脲标准美国防护涂层协会SSPC《基于性能的、快速或中等固化速度的脂肪族聚脲面漆》本标准明确规定包含聚氨酯/脲，即半聚脲高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第五章聚脲材料性能高铁喷涂聚脲防水技术培训教材硬段：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，产生微相分离高铁喷涂聚脲防水技术培训教材拉伸强度，MPa最高可达28邵氏硬度A30-D65断裂伸长率最高可达1000%撕裂强度，KN/m43-105100%模量，MPa3.44-13.8低温柔韧性/-40℃无裂纹耐磨性/(750g/500r)/mg≤40物理性能高铁喷涂聚脲防水技术培训教材耐老化性能项目老化前老化后拉伸强度，MPa18.716.2断裂伸长率，%522480撕裂强度，KN/m8480硬度，邵A9092低温弯折性／℃-40-40不透水性0.4MPa,2h不透水0.4MPa,2h不透水高铁喷涂聚脲防水技术培训教材耐化学介质性能（常温，一年）介质名称浸泡结果介质名称浸泡结果10%醋酸很好海水很好10%盐酸很好二甲苯不推荐20%硫酸很好原油很好30%磷酸好变色汽油不推荐20%氨水很好柴油很好20%氢氧化钾好变色机油很好50%氢氧化钠好变色液压油很好饱和盐水很好硝酸铵很好高铁喷涂聚脲防水技术培训教材耐高温性能说明：芳香族聚脲可在125℃的高温空气下连续使用，而高铁在夏天的短时高温不超过80℃，聚脲满足使用要求。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材吸水率结论：硬段含量越高，吸水率越小。高铁要求吸水率小于

5%，聚脲完全满足技术要求。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材抗冲磨性能试验水流含沙率为10%，流速为40m/s，冲磨时间60min材料种类重量损失

g磨损率g/cm2·h磨损体积cm3表面状态耐磨聚脲弹性体2.50.0272.45涂层表面基本没有变化，无可见的沟痕。二级配混凝土骨料为石灰岩f28=66.5MPa414.00.440159.2试件冲磨后内壁有很多沟痕等缺陷。二级配混凝土骨料为花岗岩f28=65.6MPa98.00.10437.7试件冲磨后内壁有很多沟痕等缺陷。结论：喷涂聚脲防水涂料具有优异的耐磨性能，适合高铁动态应力下的无限次摩擦。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材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。故聚脲很适合高铁这种有动态应力形变的重点工程。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材附着力底材类别附着力,MPa混凝土（潮湿）2.5＊混凝土（干燥）4.8＊钢（喷砂Sa2.5级）>14铝（喷砂Sa2.5级）>14胶合板1.75＊氯丁橡胶8.9＊＊底材破坏高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第六章客运专线聚脲技术指标高铁喷涂聚脲防水技术培训教材序号项目技术指标试验方法1拉伸强度（MPa）≥16.0GB/T167772拉伸强度保持率加热处理（%）80-1503碱处理（%）80-1504酸处理（%）80-1505盐处理（%）80-1506机油处理80-1507荧光紫外老化（%）1500h80-150GB/T182448断裂伸长率无处理（%）（纯）聚脲≥400聚氨酯（脲≥

450GB/T167779加热处理（%）保持率90%以上10碱处理（%）11酸处理（%）12盐处理（%）13机油处理高铁喷涂聚脲防水技术培训教材序号项目技术指标试验方法15低温弯折无处理GB/T1677716性加热处理≤-40℃，无裂纹17碱处理18酸处理19盐处理20机油处理21荧光紫外老化，1500hGB/T1824422耐碱性，饱和Ca(OH)2溶液，500h无开裂、起泡、剥落GB/T926523凝胶时间≤45s见注（1）24表干时间≤120sGB/T1677725不透水性0.4MPa，2h不透水26加热伸缩率（%）≥-1.0，

≤1.027固体含量（%）≥9828与基层粘结强度（MPa）干燥基层≥2.5高铁喷涂聚脲防水技术培训教材30与基层剥离强度（N/mm）≥6.0GB/T279031直角撕裂强度（N/mm）≥60.0GB/T52932硬度（邵A)≥90GB/T53133耐冲击性落锤高度100cm无裂纹、皱纹及剥落现象GB/T173234耐磨性（阿克隆）cm3/1.61km≤0.5GB/T168935吸水率%≤5.0GB/T146236可行驶重载车辆时间24小时可承受接地比压0.6MPa实测高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第七章配套材料性能高铁喷涂聚脲防水技术培训教材一、修补腻子高铁喷涂聚脲防水技术培训教材一、修补腻子序号项目技术指标试验方法1外观质量均匀粘稠体，无凝胶、结块目测2表干时间（h）≤

4GB/T16777GB/T52103实干时间（h）≤

244粘结强度（MPa）潮湿基面≥3.0干燥基面高铁喷涂聚脲防水技术培训教材一、修补腻子修补腻子的类型一般为聚氨酯和环氧树脂。推荐采用满刮工艺来修补孔洞。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材二、基层处理底涂作用：①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②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，建议采用喷涂施工。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材二、基层处理底涂

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，一般可分为低温(0～15℃)，常温（15℃～35℃）和高温（>35℃）型。底涂选用不当会导致分层或脱落。序号项目技术指标试验方法1外观质量均匀粘稠体，无凝胶、结块目测2表干时间（h）≤

4GB/T16777GB/T52103实干时间（h）≤

244粘结强度（MPa）潮湿基面≥2.5干燥基面高铁喷涂聚脲防水技术培训教材二、基层处理底涂高铁喷涂聚脲防水技术培训教材三、搭接专用粘结剂以下情况必须使用层间粘合剂:１.新旧涂层的时间间隔超过了厂家规定的复涂时间（如下雨）２.经检测厚度不足的涂层应进行二次加厚时３.涂层修补时。

4.

二次施工时高铁喷涂聚脲防水技术培训教材三、搭接专用粘结剂序号项目技术指标试验方法1外观质量均匀粘稠体，无凝胶、结块目测2表干时间（h）≤

4GB/T167773间隔25天粘结剥离强度(N/MM)≥6.0或涂层破坏高铁喷涂聚脲防水技术培训教材四、脂肪族面层高铁要求防水层使用60年以上芳香族聚脲易黄变、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。根据性价比和高铁的实际情况，客运专线选用了脂肪族聚氨酯面层方案（中灰色）。（要求面层强度高、柔性好，与聚脲配套好）高铁喷涂聚脲防水技术培训教材序号项目技术指标试验方法1涂层颜色及外观浅灰色，半光，表面均匀一致目测2不挥发物含量%≥60GB∕T17253细度µm≤50GB∕T6753.14干燥时间h表干≤4，实干≤24GB∕T17285弯曲性能Φ10mm弯折≤—30℃，无开裂、无剥离GB∕T67426耐冲击性落锤高度100cm漆膜无裂纹、皱纹及剥落等现象GB∕T17327附着力（拉开法）MPa≥4.0GB∕T52108耐碱性NaOH

5%240h240h，涂层无起泡、起皱、变色、脱落等现象GB∕T92749耐酸性H2SO4

5%240h10耐盐性NaCl

3%240h11耐油性

机油

240h高铁喷涂聚脲防水技术培训教材序号项目技术指标试验方法12耐水性

48h涂层无气泡、起皱、明显变色、脱落GB∕T173313耐人工气候加速试验经过1500h，涂层无明显变色和粉化，无起泡、无裂纹。GB∕T1452214拉伸强度Mpa≥4.0GB∕T1677715断裂伸长率%≥200GB∕T1677716耐磨性（750g∕500r）mg≤40GB∕T1768高铁喷涂聚脲防水技术培训教材脂肪族聚氨酯面层宜在聚脲施工完毕后6小时内完成，保证面层和聚脲之间良好的粘结。脂肪族聚氨酯面层施工前，应对聚脲防水层表面进行清洁

处理，保证聚脲防水层表面干

燥、无灰尘、油污和其他污染

物；与聚脲防水层施工间隔时

间超出规定时，应采用搭接专

用粘结剂做预处理。脂肪族聚氨酯面层施工可采用辊涂或喷涂工艺，边角沟槽辅以刷涂施工。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材五、涂层修补材料１．涂层有鼓泡、针孔及损伤等缺陷时。２．测试附着力后的破坏点针孔应逐个用涂层修补材料修补。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。项目性能要求实验方法表干时间（h）≤2GB∕T1728拉伸强度（MPa）≥10GB∕T16777断裂伸长率（%）≥300GB∕T16777粘结强度（MPa）≥2.0GB∕T5210高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第八章聚脲热点问题探讨高铁喷涂聚脲防水技术培训教材一、聚脲强度的时间依赖性·

“One

has

to

be

very

careful

there

though

because

polyurea

systems

may

setand

give

an

initial

cure

very

quickly

that

will

allow

this

return

to

service

vequickly,

but

not

develop

ultimate

elastomer

physical

properties

for

24

hoursmore.

This

all

depends

on

the

exact

system

formulation.”高铁喷涂聚脲防水技术培训教材二、关于潮湿基层施工聚脲对湿度不敏感是相对于聚氨酯而言的，不能类比环氧、水性丙烯酸树脂。

聚脲可以在水上或冰上喷涂固化成型，但把它理解成聚脲能在潮湿界面上工程应用是片面的，因为水会对附着力造成致命影响。

在实际工程中，基材内大量的水分在受热后蒸发变成水蒸气，体积扩大1700倍，体积膨胀会导致聚脲涂层大面积鼓泡甚至脱落。高铁喷涂聚脲防水技术培训教材Primeaux

said

“Whilepolyurea

system

may

showinsensitivity

to

moisture,

thatdoes

not

mean

they

can

beappliedover

a

wet

substrate.The

polyurea

will

react

overwater,

but

the

applied

systemwill

not

bond

to

the

substratein

that

area.”二、关于潮湿基层施工高铁喷涂聚脲防水技术培训教材三、各层的配套性◆聚脲防水层是一个完整体系，需要腻子、底涂和面漆配套在不同的施工环境（温度/湿度）下选用不同的配套底涂配套不好会导致大面积脱落，后果是致命的。青岛佳联公司SPUA-D450底涂天数DayDayDayDayDay附着力3.5

MPa4.2

MPa4.6

MPa5.3

MPa6.2

MPa高铁喷涂聚脲防水技术培训教材四、培训的重要性高铁聚脲用量大、工期紧、熟练工人少，中国建筑防水协会受铁道部和京沪公司的委托，举办了1次京沪高层培训、3次监理和检验人员培训（300多人）、5次全国范围内的施工人员培训（400多人）。短期培训不是“万能丹”，不可能靠3天的培训解决今后所有问题。但培训的作用是显而易见的，不培训肯定会更糟糕。结论：培训+自己努力钻研高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第九章聚脲应用实例高铁喷涂聚脲防水技术培训教材防水工程防腐工程海洋工程工业地坪运动场地影视道具军事领域高铁喷涂聚脲防水技术培训教材1.

防水工程－－高速铁路高铁喷涂聚脲防水技术培训教材1.

防水工程－－高速铁路京沪高铁沪杭高铁高铁喷涂聚脲防水技术培训教材1.

防水工程－－隧道高铁喷涂聚脲防水技术培训教材1.

防水工程－－奥运场馆高铁喷涂聚脲防水技术培训教材1.

防水工程－－国家重点项目高铁喷涂聚脲防水技术培训教材1.

防水工程－－水池高铁喷涂聚脲防水技术培训教材1.

防水工程－－屋面高铁喷涂聚脲防水技术培训教材1.

防水工程－－黄河小浪底水利枢纽高铁喷涂聚脲防水技术培训教材2.

防腐工程－－管道/储罐高铁喷涂聚脲防水技术培训教材3.

海洋工程高铁喷涂聚脲防水技术培训教材4.

工业地坪高铁喷