聚脲材料基础理论

高铁喷涂聚脲防水技术培训教材聚脲材料基础理论①高铁喷涂聚脲防水技术培训教材目录喷涂聚脲的定义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/缺点第一代喷涂聚氨酯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-5000T-3000T-403D-4000D-2000D-2303332225000300040040002000230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高铁喷涂聚脲防水技术培训教材二官能度的D系列三官能度的T系列JEFFAMINE®D-2000JEFFAMINE®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H5C2NH2C2H5NH2CH3CH3C2H5H5C2NH2NH2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CH3NH2NH2SCH3SCH3NH2NH2CH3SCH3SCH3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CH2NHCHNHCHCH3CH3C2H5C2H5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RNCO+R'OHRNHCOR'O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RNCO+RNHCNHOR'R'NH2脲键右图是尿素的分子结构聚脲被称为有机石头NH2CNH2O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RNCO+H2ORNH2+CO2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,Unilink4200NOCCH2NCOCH2NCONCOCH2NCONCO4,4'-MDI2,4'-MDI2,2'-MDI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OCNOHCH2NHCOO[O]OCNOHCHNCOOOCNONCOOC一醌亚胺二醌亚胺高铁喷涂聚脲防水技术培训教材OCNCH2CNO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CH3CH3CH3CH2NH2NH2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：ASTMG-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,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GusmerH-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