01聚脲防水培訓(xùn)教材-基礎(chǔ)理論.ppt

1、聚脲材料基礎(chǔ)理論，主講人：王，青島化工新材料有限公司，內(nèi)容，第一章噴涂聚脲的定義，京滬高速鐵路大橋混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件，排名及術(shù)語：噴涂聚脲防水層：由底漆層、噴涂聚脲彈性防水涂層和脂肪族聚氨酯面層組成。噴涂聚脲防水涂料：包括噴涂(純)聚脲防水涂料和噴涂聚氨酯(脲)彈性防水涂料。噴涂(純)聚脲防水涂料噴涂(純)聚脲防水涂料是一種由甲、乙兩種成分組成的彈性防水材料，不含溶劑，可快速固化；組分a是由端羥基化合物和異氰酸酯反應(yīng)制備的半預(yù)聚物；b組分是由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，不含任何羥基組分和催化劑，但允許含有少量顏料和分散助劑；a組分和b組分在專用噴涂設(shè)備的噴槍中混合噴

2、涂，快速反應(yīng)固化形成彈性體防水膜。噴涂聚氨酯(脲)防水涂料噴涂聚氨酯(脲)(俗稱半聚脲)彈性防水涂料是一種甲乙雙組分、無溶劑、快速固化的彈性防水材料；組分a是由端羥基化合物和異氰酸酯反應(yīng)制備的半預(yù)聚物；組分b是端羥基樹脂或端氨基樹脂與端氨基擴(kuò)鏈劑的混合物，其中可以含有提高反應(yīng)活性的催化劑，允許有少量的顏料和分散的助劑；a組分和b組分在專用噴涂設(shè)備的噴槍中混合噴涂，快速反應(yīng)固化形成彈性體防水膜。(純)聚脲與聚氨酯(脲)的主要區(qū)別在于組分b。新建京滬高速鐵路工程橋面防水材料及水泥乳化瀝青砂漿混合料采購招標(biāo)公告網(wǎng)上日期：2009年8月17日招標(biāo)編號(hào)。JTJSZ(09)-86本次招標(biāo)范圍包括16包橋面

3、防水材料，其中12包噴涂(純)聚脲防水涂料。京滬高速鐵路將使用20284噸聚脲和867噸脂肪族聚氨酯面漆。考慮到(純)聚脲對施工環(huán)境的適應(yīng)性，京滬高速鐵路采用(純)聚脲，材料成本高。組分a是由端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制備的半預(yù)聚物。端羥基化合物：通常指聚醚多元醇異氰酸酯組分：MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)或液化MDI半預(yù)聚物：通過過量異氰酸酯與端羥基化合物反應(yīng)制備的具有高NCO含量的液體。乙組分是端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑的混合物，不含任何羥基組分和催化劑，但允許含有少量顏料和分散助劑。端氨基聚醚的列表，雙官能團(tuán)的D系列和三官能團(tuán)的T系列，組分B是由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，不含任

4、何羥基組分和催化劑，但允許含有少量顏料和分散助劑。二乙基甲苯二胺(DETDA，E-100)反應(yīng)迅速，組分B是由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，不含任何羥基組分和催化劑，但允許有少量顏料和分散助劑。二甲基硫代甲苯二胺(DMTDA，E-300)的反應(yīng)緩慢。組分B是由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，不含任何羥基組分和催化劑，但允許含有少量顏料和分散添加劑。3 N，N-二烷基甲基二胺(UNILINK4200)反應(yīng)緩慢，組分B為端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，不含任何羥基組分和催化劑，但允許有少量顏料和分散助劑。常用顏料包括二氧化鈦、炭黑、中鉻黃、酞菁綠、酞菁藍(lán)等。京滬高速鐵路聚脲彈性

5、防水涂料應(yīng)涂黑色以外的顏色，深灰色應(yīng)第二章，聚脲的化學(xué)反應(yīng)原理，聚氨酯的化學(xué)反應(yīng)原理，聚氨酯的化學(xué)反應(yīng)屬于氫轉(zhuǎn)移加成聚合。該反應(yīng)在相對活性的NCO雙鍵上進(jìn)行，活性氫化合物中的氫原子轉(zhuǎn)移到NCO中的氮原子上，剩余的基團(tuán)與羰基碳原子結(jié)合，生成氨基甲酸酯、脲和其它化合物。聚脲的化學(xué)反應(yīng)原理右圖顯示了尿素的分子結(jié)構(gòu)。聚脲被稱為有機(jī)石材。異氰酸酯和水之間的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致不穩(wěn)定的氨基甲酸，氨基甲酸分解成胺和二氧化碳。胺繼續(xù)與異氰酸酯反應(yīng)形成脲鍵。這種反應(yīng)是濕固化聚氨酯涂料的基礎(chǔ)，也是聚氨酯材料易于發(fā)泡的原因。聚氨酯與聚脲的化學(xué)反應(yīng)，聚脲與聚氨酯的主要區(qū)別：優(yōu)點(diǎn)：聚脲采用氨基聚醚，反應(yīng)速度快，可在低溫下固化，

6、對水不敏感，可在高濕度環(huán)境下施工，不使用催化劑，耐催化老化。缺點(diǎn)：價(jià)格高，性能調(diào)整小，噴涂聚脲可分為芳香族聚脲，脂肪族聚脲，聚天冬氨酸酯聚脲，芳香族聚脲(歷史上，目前， 它是指一類分子中含有至少一個(gè)苯環(huán)的化合物組分，具有不同于開鏈化合物或脂環(huán)族烴的獨(dú)特性質(zhì)。 芳香族異氰酸酯，如二異氰酸酯、低分子量異氰酸酯和其他異氰酸酯，直接與苯環(huán)相連。b組分含有芳香胺擴(kuò)鏈劑，如E-100、E-300、Unilink4200、和芳香聚脲在世界上廣泛使用。京滬高鐵使用的優(yōu)勢：優(yōu)異的物理性能；價(jià)格低的缺點(diǎn)：光照下發(fā)黃，容易老化，在紫外線下自氧化生成醌亞胺。除芳香族化合物及其衍生物外，脂肪族聚脲開鏈烴和環(huán)烴的一般組分

7、是脂肪族異氰酸酯，如二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯HMDI、四甲基苯二異氰酸酯TMXDI和其它含脂肪胺擴(kuò)鏈劑的乙組分，如IPDA、CLEARLINK1000等。脂肪族聚脲的優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)異的耐候性。耐低溫性能優(yōu)異的優(yōu)點(diǎn)：物理性能差；耐高溫性和耐腐蝕性差；昂貴，檢測標(biāo)準(zhǔn)：ASTM G-53，UVB-313，3000小時(shí)，聚天冬氨酸酯聚脲組分是脂肪族異氰酸酯，例如，HDI三聚體B組分是聚天冬氨酸酯(仲胺)，它是由馬來酸二烷基酯和脂肪族伯二胺(親電共軛體系和親核碳陰離子進(jìn)行共軛加成)的邁克爾加成反應(yīng)形成的。2高拉伸強(qiáng)度、高光澤和優(yōu)異的耐磨性；3出色的附著力(DTM，直接接觸金屬)；優(yōu)異的防腐性能和抗紫外線性能；5

8、.它可以通過傳統(tǒng)的高壓無氣噴涂機(jī)進(jìn)行噴涂或施工。缺點(diǎn)：價(jià)格高，彈性稍差，原材料品種少，芳香族聚脲不僅會(huì)變黃，而且容易粉化變色；然而，脂肪族聚脲長期使用后不變色，物理性能保持率高。國外研究表明，芳香族聚脲在3800小時(shí)耐紫外線后性能保持率超過80%，脂肪族聚脲在6000小時(shí)后性能保持率超過90%。第三章噴涂聚脲技術(shù)的優(yōu)勢，1?？焖俟袒?，10秒鐘凝膠，10分鐘步行強(qiáng)度。復(fù)雜的表面不會(huì)下垂；停工期短，受到業(yè)主的歡迎。2.它對溫度和濕度不敏感，在施工過程中受環(huán)境溫度和濕度的影響較小。固體含量3.100%，零揮發(fā)性有機(jī)化合物，對環(huán)境友好。4.一次性施工達(dá)到厚度，克服了多層施工的缺點(diǎn)。5.優(yōu)異的物理性能，

9、如拉伸強(qiáng)度、高伸長率、中等強(qiáng)度、耐磨性和抗沖擊性。6.硬度可調(diào)范圍大(彈性體/剛體)，7。涂層致密、無縫，形成具有優(yōu)異防水防腐效果的表皮狀結(jié)構(gòu)。8.與混凝土、鋼材和其他基材具有良好的附著力，不會(huì)分層。9.耐候性好，脂肪族體系可在室外長期使用。10.施工速度快，單臺(tái)機(jī)器日施工量超過1000m2。11.投入使用后，無需維護(hù)，第四章聚脲發(fā)展簡史：中國第一臺(tái)噴涂機(jī)械于1997年在海華苑推出，左邊是中國第一臺(tái)聚脲應(yīng)用，右邊是國內(nèi)聚脲標(biāo)準(zhǔn)、國際聚脲標(biāo)準(zhǔn)和美國保護(hù)涂料協(xié)會(huì)SSPC脂肪族聚脲面漆，基于性能、快速或中等固化速度。本標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了聚氨酯/尿素，即半聚脲，包括在內(nèi)，以及第五章聚脲材料的性能。硬鏈段：

10、異氰酸酯、胺或醇擴(kuò)鏈劑；軟鏈段：聚醚多元醇、氨基聚醚；硬段之間的靜電力很強(qiáng)，并且有大量的氫鍵，導(dǎo)致微相分離；物理特性；抗老化性；耐化學(xué)介質(zhì)(常溫，一年)；和耐高溫性。結(jié)果表明，芳香族聚脲能在125的高溫空氣中連續(xù)使用，而京滬高速鐵路夏季較短。結(jié)論：硬段含量越高，吸水率越小。京滬高速鐵路要求吸水率小于5%，聚脲完全符合技術(shù)要求。試驗(yàn)流含砂量為10%，流速為40米/秒，沖洗時(shí)間為60分鐘。結(jié)論：噴涂聚脲防水涂料具有優(yōu)異的耐磨性，適用于京滬高速鐵路動(dòng)應(yīng)力下的無限摩擦。試驗(yàn)表明，三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)后產(chǎn)生裂縫，裂縫長度為10mm時(shí)聚脲未斷裂。因此，聚脲非常適合京滬高速鐵路這一具有動(dòng)應(yīng)力和變形的重點(diǎn)工程。附著力

11、、基底損傷、第六章國家標(biāo)準(zhǔn)、是特殊性能，對京滬高速鐵路具有重要意義。第七章京滬高速鐵路技術(shù)指標(biāo)，第八章支護(hù)材料性能，第一，基層處理的打底效果：封閉混凝土表面的孔隙、微裂紋和氣泡，減少噴涂聚脲涂層后的針孔現(xiàn)象。要求：粘度低，滲透性好，提高聚脲涂層與混凝土基體的附著力，增強(qiáng)保護(hù)效果。底漆類型：環(huán)氧和聚氨酯施工方法：刷涂、滾涂和噴涂。建議北京和上海采用噴涂施工。1.基層處理底漆。基層處理底漆的選擇應(yīng)根據(jù)區(qū)域施工環(huán)境的氣候條件來確定。一般可分為低溫(015)、常溫(1535)和高溫(35)。底漆選擇不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致分層或脫落。優(yōu)點(diǎn)：聚脲在水/冰施工中能正常固化問題：附著力差解決方案：濕界面使用專用底漆結(jié)果：

12、京滬高速鐵路規(guī)定附著力為2.0兆帕，實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)可達(dá)到潛在風(fēng)險(xiǎn)：聚脲能正常固化，當(dāng)時(shí)附著力好，但水蒸發(fā)后仍會(huì)在光照或加熱后起泡。關(guān)于濕基層施工，2。京滬高速鐵路脂肪族面層要求防水層使用60年以上，而芳香族聚脲易發(fā)黃、粉化和變色，因此不適合長期暴露在軌道板以外的部位。根據(jù)國外的成功經(jīng)驗(yàn)，脂肪族聚脲或其他耐候面漆可用于芳香族聚脲表面。根據(jù)性價(jià)比和京滬實(shí)際情況，京滬高速鐵路選用脂肪族聚氨酯面層(中灰色)方案。(要求表層強(qiáng)度高、柔韌性好、與聚脲匹配性好)。搭接接頭專用粘合劑。在下列情況下，必須使用夾層粘合劑3360。新舊涂層之間的時(shí)間間隔超過了制造商規(guī)定的重涂時(shí)間(如下雨)。檢測后厚度不足的涂層應(yīng)噴涂兩

13、遍，修補(bǔ)涂層時(shí)應(yīng)使用層間粘合劑。4、涂層修補(bǔ)材料，涂層缺陷如漏涂、起泡、針孔和損壞，應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。對于小于250cm2的區(qū)域，應(yīng)使用涂層修補(bǔ)材料進(jìn)行修補(bǔ)。當(dāng)面積大于250cm2時(shí)，應(yīng)采用二次噴涂工藝進(jìn)行修復(fù)。3.針孔應(yīng)逐個(gè)用涂層修補(bǔ)材料修補(bǔ)。4.修補(bǔ)后的涂層厚度不應(yīng)小于原始涂層厚度，且表面第九章聚脲應(yīng)用實(shí)例，防水工程、防腐工程、耐磨工程、海洋工程、工業(yè)地坪、運(yùn)動(dòng)場、影視道具、軍事領(lǐng)域、防水工程、高速鐵路、防水工程隧道、防水工程奧林匹克體育場、防水工程國家重點(diǎn)工程、防水工程水池、防水工程屋面、防水工程小浪底水利樞紐、黃河。2.防腐工程管道/儲(chǔ)罐，3。耐磨工程，4。海洋工程，5。工業(yè)平臺(tái)，6。運(yùn)動(dòng)場

14、，7。影視道具，8。軍事應(yīng)用，8。軍事應(yīng)用，第10章，最新技術(shù)進(jìn)展，進(jìn)展一：慢聚脲仲氨基聚醚，如亨斯邁公司的XTJ XTJ-576降低了反應(yīng)速度(比伯胺慢)。進(jìn)展2:植物穿刺預(yù)防。據(jù)國外報(bào)道：聚脲具有良好的耐穿刺性。與現(xiàn)有的防穿刺防水卷材相比，聚脲無接縫、強(qiáng)度高、延伸率好，在種植屋面防水工程中具有廣闊的應(yīng)用前景。進(jìn)展3:高性能二胺，聚THF胺的優(yōu)點(diǎn)1700: 1)改進(jìn)的物理性能；2)改善對基底的粘附性；3)提高耐磨性；4)新的預(yù)聚物，基于甲苯二異氰酸酯的半預(yù)聚物；1)反應(yīng)速度降低，表面光滑；2)改善物理性能，尤其是強(qiáng)度；3)耐磨性提高；4)提高了預(yù)聚物的低溫儲(chǔ)存穩(wěn)定性；缺點(diǎn)：合成過程復(fù)雜，不能有游離單體。進(jìn)展4:新預(yù)聚物。噴涂聚脲防水涂料具有強(qiáng)度高、伸長率高、耐磨、耐沖擊、附著力好、施工速度快的優(yōu)點(diǎn)。這是目前京滬高速鐵路等高速鐵路的最佳防水方案。京滬高速鐵路噴涂聚脲防水層是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅需要高質(zhì)量的聚脲防水涂料和配套材料，還需要專業(yè)、嚴(yán)格的施工。京滬高速鐵路聚脲防水工程是世界上最大的聚脲