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噴涂聚脲防水涂料及其最新技術進展

編輯:[潘多拉魔盒] 時間:2021-10-14 瀏覽數: 相關欄目:防水涂料

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    噴涂聚脲作為一種新型無溶劑、無污染的綠色材料,具有防腐、防水、耐磨、耐腐蝕等優異性能,廣泛應用于建筑與市政環保等領域。除了聚脲材料本身優異的性能外,噴涂聚脲技術還具有環保、快速固化、對濕氣不敏感等施工優勢,成為市政環保工程應用的新寵。在此,為大家梳理噴涂聚脲技術的定義和發展史,并對噴涂聚脲的最新技術進展與今后發展方向做簡述。

    01、噴涂聚脲防水涂料

    聚脲在結構上屬于聚氨酯家族中的一員,根據美國聚脲協會(PDA)的定義,聚脲是由異氰酸酯組分(A組分)與氨基化合物(B組分)反應形成。其中,A組分可以是單體、聚合體、異氰酸酯的衍生物,也可以是由端氨基或端羥基化合物與異氰酸酯反應得到的預聚物和半預聚物等;而B組分是由端氨基樹脂和端氨基擴聯劑組成。

    但是,由于端氨基聚醚與異氰酸酯的化學反應速度太快難以控制,且合成半預聚體的工藝也較繁瑣,所以市面上存在的聚脲并不是化學上的純聚脲,而是含有一定比例氨基甲酸酯鍵的混合物。圖1分別列舉了聚氨酯和聚脲的反應式。

    image.png

    圖1   聚氨酯(a)和聚脲(b)的化學反應式

    02、聚脲發展簡史

    20世紀80年代中期,美國Texaco公司在世界上率先開發出噴涂聚脲彈性體技術,解決了困擾施工界的“噴涂”難題。國內方面,海洋化工研究院在1995年率先研發了聚脲技術,產品涉及防腐、防水、耐磨等領域,獲得了很好的商業應用;2000年后,江蘇省化工研究所、湖南湘江涂料集團、煙臺華特聚氨酯有限公司等陸續開展了聚脲相關的研究和應用,國內的聚脲發展進入了百花齊放的階段。

    在21世紀,國內聚脲市場進入了一個爆發期,噴涂聚脲相繼在京津城際、奧運場館、國家大劇院、毛主席紀念堂等一系列重大工程中成功應用。近年來,眾多研究人員在聚脲材料的多功能化、高性能化、高品質化的方向上進行了有益的探索,噴涂聚脲逐漸在軍工領域和市政環保工程領域中得到大量應用。

    03、聚脲的性能

    1)物理性能

    噴涂聚脲具有拉伸強度高、斷裂伸長率高、撕裂強度高、附著力好等優點,表1列舉了國內外主流廠家噴涂聚脲材料的物理性能。可以看出,國內新型噴涂聚脲的拉伸強度最高可達47.5 MPa,遠超目前國外同類產品。

    表1   國內外噴涂聚脲的物理性能

    image.png

    2)防水與防腐性能

    表2對比了新型噴涂聚脲與防水卷材、防水涂料在各種介質中的耐受性,可見噴涂聚脲在0.4 MPa水壓下不透水性長達120 min,具有優異的防水性能。在海水、酸、堿、鹽等腐蝕介質中,噴涂聚脲也表現出良好的耐受性。

    表2   三種材料的耐腐蝕性對比

    image.png

    3)附著力

    噴涂聚脲在鋼、鋁、混凝土等底材上具有良好的附著力,表3對比了新型高性能噴涂聚脲在不同基材上測得的附著力與GB/T 23446—2009《噴涂聚脲防水涂料》要求的對比。可以看出,新型噴涂聚脲的附著力在橡膠、木材等基材上也具有優異的附著力,能夠實現長期使用不脫落。

    表3   新型噴涂聚脲在不同基材上的附著力

    image.png

    4)耐久性

    由于噴涂聚脲常外露使用,聚脲材料的耐老化性能、美觀性常作為考核指標之一,耐老化性能的差異源于原材料選擇和配方設計水平。表4中列舉了新型噴涂聚脲在耐老化測試前后的性能,可以看出聚脲具有良好的耐老化性能,在人工老化后主要性能保持率都大于90%。

    表4   新型噴涂聚脲老化前后的性能對比

    image.png

    04、聚脲的最新技術進展

    1)阻燃聚脲

    聚脲彈性體的阻燃問題一直是材料與施工界關注的重點,聚脲材料阻燃性能的突破將進一步提高其在建筑、市政工程領域的應用。

    針對目前市場上對阻燃聚脲的迫切需求,我司成功研發出一種新型的阻燃型聚脲涂料,其各項性能指標見表5。對比GB/T 23446—2009種Ⅰ型產品的指標要求,可以看到阻燃型聚脲完全滿足國標Ⅰ型產品的各項要求,同時阻燃性能達到B2級。目前,該阻燃聚脲已在70周年國慶花車、液化天然氣船以及多項市政工程中得到了成功應用。

    表5   新型阻燃型聚脲性能指標

    image.png

    2)防爆聚脲

    在防爆領域,除了要求材料具有較高的物理性能,還需在高速沖擊下具備良好的抗撕裂性能,常規聚脲產品目前很難滿足要求。針對這一技術難點,眾多聚脲材料研發團隊開展了碳納米管改性聚脲復合材料研究工作,主要方法是先將碳納米管功能化,然后接入到聚脲樹脂體系中,利用碳納米管的高強度和高模量提高材料受到高速沖擊時的撕裂強度和拉伸強度。

    我司通過制備功能化碳納米管以實現聚脲材料的性能增強,具體方案是將碳納米管預先功能化,通過高壓湍流分散與化學反應相結合的方式將其接入到聚脲樹脂中。由于整個過程不含非反應型顏填料,摒棄了填料對材料的物理補強,也避免了通過提高樹脂體系中硬段含量來補強低溫柔性差的缺陷。該材料已用于軍民建設及防爆吸能防護裝備中,能有效抵御爆炸產生的沖擊波與碎片。

    05、結語

    隨著中國制造、中國創造和中國建造的共同發力,我國的高質量發展進程得到進一步確立,精品市政工程如雨后春筍涌現。噴涂聚脲材料作為一種新型防水防腐材料,具有強度高、伸長率高、無接縫、耐老化、施工效率高等特點,在市政工程中具有廣泛的應用場景。聚脲行業唯有堅持高性能化、多功能化、高品質化的發展方向,在材料技術和施工技術上不斷進步、不斷突破,加強行業自律和標準化進程,才能推動聚脲行業的健康可持續發展,為中國建造升級作出新的貢獻。

    來源:聚王牌防水招商網

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