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： 王寶柱 青島佳聯(lián)化工新材料有限公司,目 錄,第一章 噴涂聚脲的定義,京滬高速鐵路橋梁混凝土橋面噴涂聚脲防水層暫行技術(shù)條件名次和術(shù)語中規(guī)定： 噴涂聚脲防水層：由底涂、噴涂聚脲彈性防水涂料、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(俗稱純聚脲)防水涂料和噴涂聚氨酯(脲)(俗稱半聚脲)彈性防水涂料。,噴涂（純）聚脲防水涂料 噴涂（純）聚脲(俗稱純聚脲)防水涂料是一種A、B 雙組份、無溶劑、快速固化的彈性防水材料；A 組份是由端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得的半預(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，并不得含有任何羥基成分和催化劑，但允許含

2、有少量顏料及分散的助劑；A、B 組分在專用噴涂設(shè)備的噴槍內(nèi)混合噴出，快速反應(yīng)固化生成彈性體防水膜。,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A、B 雙組份、無溶劑、快速固化的彈性防水材料；A 組份是由端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得的半預(yù)聚物；B 組分是端羥基樹脂或端氨基樹脂與端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，在B 組分中可以含有用于提高反應(yīng)活性的催化劑，允許含有少量顏料及分散的助劑；A、B 組分在專用噴涂設(shè)備的噴槍內(nèi)混合噴出，快速反應(yīng)固化生成彈性體防水膜。,(純)聚脲、聚氨酯（脲）主要區(qū)別在B組分,新建京滬高速鐵路工程橋面防水層材料、水泥乳化瀝青砂漿混合料采購(gòu)招標(biāo)公告

3、 上網(wǎng)日期：2009-08-17 招標(biāo)編號(hào)：JTJSZ（09）-86 本次招標(biāo)采購(gòu)范圍包括橋面防水層材料16個(gè)包件，其中噴涂（純）聚脲防水涂料12個(gè)包件。 京滬高鐵將使用聚脲20284噸，脂肪族聚氨酯面漆867噸。 考慮到（純)聚脲對(duì)施工環(huán)境的適應(yīng)性，京滬高鐵全線使用（純)聚脲，材料成本較高。,A 組份是由端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得的半預(yù)聚物 端羥基化合物: 一般是指聚醚多元醇 異氰酸酯組分：一般是指MDI（二苯基甲烷二異氰酸酯）或液化MDI 半預(yù)聚物：由過量的異氰酸酯與端羥基化合物反應(yīng)制得的一種高NCO（異氰酸根）含量的液體。,B 組分是由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，并不得含有

4、任何羥基成分和催化劑，但允許含有少量顏料及分散的助劑。 端氨基聚醚一覽表,二官能度的D 系列 三官能度的T系列 JEFFAMINE D-2000 JEFFAMINE T-5000,B 組分是由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，并不得含有任何羥基成分和催化劑，但允許含有少量顏料及分散的助劑。二乙基甲苯二胺（DETDA, E-100） 反應(yīng)快,B 組分是由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，并不得含有任何羥基成分和催化劑，但允許含有少量顏料及分散的助劑。 二甲硫基甲苯二胺（DMTDA，E-300) 反應(yīng)慢,B 組分是由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，并不得含有任何羥基成分和催化劑，但允

5、許含有少量顏料及分散的助劑。3 N,N-二烷基甲基二胺(UNILINK4200)反應(yīng)慢,B 組分是由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成的混合物，并不得含有任何羥基成分和催化劑，但允許含有少量顏料及分散的助劑。 常用的顏料有鈦白、碳黑、中鉻黃、酞青綠、酞青藍(lán)等。對(duì)京滬高鐵，噴涂聚脲彈性防水涂料應(yīng)選取除黑色外的其它顏色，宜使用深灰色。 分散劑大多是表面活性劑，根據(jù)在水中的離解度，可分為離子型的和非離子型的。離子型的又可分為陽離子型、陰離子型和兩性的表面活性劑。其作用是防止顏料沉降、浮色。,第二章 聚脲化學(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)移的加成聚合反應(yīng)。反應(yīng)在比較活潑的NCO雙鍵

6、上進(jìn)行，活潑氫化合物中的氫原子轉(zhuǎn)移到NCO中的N原子上，余下的基團(tuán)與羰基C原子結(jié)合，生成氨基甲酸酯、脲基等化合物。,聚脲的化學(xué)反應(yīng)原理,右圖是尿素的分子結(jié)構(gòu)聚脲被稱為有機(jī)石頭,異氰酸酯與水的化學(xué)反應(yīng),異氰酸酯與水反應(yīng)先生成不穩(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)生成脲鍵。 此反應(yīng)是濕固化聚氨酯涂料的基礎(chǔ)，也是聚氨酯材料易發(fā)泡的原因。,聚氨酯、聚脲化學(xué)反應(yīng),聚脲與聚氨酯的主要區(qū)別: 優(yōu)點(diǎn)：聚脲使用氨基聚醚，反應(yīng)快，可低溫固化 聚脲對(duì)水不敏感，可在高濕環(huán)境下施工 聚脲不使用催化劑，耐催化老化 缺點(diǎn)：價(jià)格高，性能調(diào)節(jié)小,噴涂聚脲分為： 芳香族聚脲 脂肪族聚脲 聚天門冬氨酸酯

7、聚脲,芳香族聚脲（歷史上曾將一類從植物膠中取得的具有芳香氣味的物質(zhì)稱為芳香族化合物。現(xiàn)在指分子中至少含有一個(gè)苯環(huán)，具有與開鏈化合物或脂環(huán)烴不同的獨(dú)特性質(zhì)的一類化合物 組分是芳香族異氰酸酯，如MDI, LMDI等NCO直接與苯環(huán)相連B組分含芳香胺擴(kuò)鏈劑，如E-100,E-300,Unilink4200,芳香族聚脲 在世界大量應(yīng)用，京滬高鐵使用 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)異的物理性能；價(jià)格低 缺點(diǎn)：在光照下黃變，易老化 在紫外線下自氧化生成醌亞胺,脂肪族聚脲開鏈烴及除芳香族化合物以外的環(huán)狀烴類及其衍生物的總稱組分是脂肪族異氰酸酯，如二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯 HMDI,四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯 TMXDI等B組分含脂

8、肪胺擴(kuò)鏈劑，如IPDA, CLEARLINK1000等,脂肪族聚脲優(yōu)點(diǎn)：突出的耐候性能；優(yōu)異的耐低溫性能缺點(diǎn)：物理性能稍差；耐高溫和耐腐蝕差； 價(jià)格貴,檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：ASTM G-53，UVB-313，3000小時(shí),聚天門冬氨酸酯聚脲組分是脂肪族異氰酸酯，如HDI三聚體B組分是聚天門冬氨酸酯（仲胺），由二烷基馬來酸酯與脂肪族伯二胺經(jīng)過Michael加成反應(yīng)而成（一個(gè)親電的共軛體系和一個(gè)親核的碳負(fù)離子進(jìn)行共軛加成）,聚天門冬氨酸酯聚脲 優(yōu)點(diǎn)：1固化速度可調(diào)至15分鐘以上； 2高拉伸強(qiáng)度、高光澤度、優(yōu)異的耐磨性能； 3優(yōu)異的附著力(DTM, Direct to Metal)； 4優(yōu)異的防腐性能及耐紫外

9、光性能； 5可以刷涂也可以常規(guī)高壓無氣噴涂機(jī)施工。 缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴 彈性稍差 原料品種少,芳香族聚脲不但黃變，而且易粉化和失色；而脂肪族聚脲長(zhǎng)期使用不變色，物理性能保持率高。國(guó)外研究表明：芳香族聚脲耐紫外光3800小時(shí)后性能保持率80%以上，而脂肪族聚脲6000小時(shí)后性能保持率90%以上。,第三章 噴涂聚脲技術(shù)優(yōu)點(diǎn),1.固化快，10秒凝膠，10分鐘達(dá)到步行強(qiáng)度。 復(fù)雜曲面不流掛； 停工期短，業(yè)主歡迎 2.對(duì)溫度和水分不敏感，施工時(shí)受環(huán)境溫度、濕度影響小。 3.100%固含量，零VOCs,對(duì)環(huán)境友好。 4.一次施工達(dá)到厚度，克服多層施工的弊病。 5.優(yōu)異的物理性能，如抗張強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率高、耐介質(zhì)、

10、耐磨、抗沖擊等。 6.硬度可調(diào)節(jié)的范圍大（彈性體/剛性體）,7.涂層致密、無接縫，形成皮膚式結(jié)構(gòu)，防水、防腐效果極佳。 8.與混凝土和鋼等底材附著力好，不分層。 9.耐候性好，脂肪族體系戶外可長(zhǎng)期使用。 10.施工速度快，單機(jī)日施工1000m2以上。 11.投入使用后不需要維護(hù)，節(jié)省了昂貴的維護(hù)費(fèi)用。一次投資，終生受益。,第四章 聚脲發(fā)展簡(jiǎn)史,左圖 1997年海花院引進(jìn)中國(guó)首臺(tái)噴涂機(jī),右圖 聚脲在中國(guó)首次應(yīng)用,國(guó)內(nèi)聚脲標(biāo)準(zhǔn),國(guó)際聚脲標(biāo)準(zhǔn),美國(guó)防護(hù)涂層協(xié)會(huì) SSPC基于性能的、快速或中等固化速度的脂肪族聚脲面漆本標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定包含聚氨酯/脲，即半聚脲,第五章 聚脲材料性能,硬段：異氰酸酯、胺或醇擴(kuò)

11、鏈劑軟段：聚醚多元醇、氨基聚醚,硬段之間靜電力很強(qiáng)，而且有大量的氫鍵，產(chǎn)生微相分離,物理性能,耐老化性能,耐化學(xué)介質(zhì)性能（常溫，一年）,耐高溫性能,說明：芳香族聚脲可在125的高溫空氣下連續(xù)使用，而京滬高鐵在夏天的短時(shí)高溫不超過80，聚脲滿足使用要求。,吸水率,結(jié)論：硬段含量越高，吸水率越小。京滬高鐵要求吸水率小于5%，聚脲完全滿足技術(shù)要求。,抗沖磨性能,試驗(yàn)水流含沙率為10%，流速為40m/s，沖磨時(shí)間60min,結(jié)論：噴涂聚脲防水涂料具有優(yōu)異的耐磨性能，適合京滬高鐵動(dòng)態(tài)應(yīng)力下的無限次摩擦。,裂縫追隨性,實(shí)驗(yàn)表明：三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)后裂縫產(chǎn)生，當(dāng)裂縫為10mm時(shí)聚脲未斷裂。故聚脲很適合京滬高鐵這種

12、有動(dòng)態(tài)應(yīng)力形變的重點(diǎn)工程。,附著力,底材破壞,第六章 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),以上為特殊性能，對(duì)京滬高鐵具有重要意義。,第七章 京滬高鐵技術(shù)指標(biāo),第八章 配套材料性能,一、基層處理底涂 作用：封閉混凝土表面的氣孔、微裂紋和氣泡等缺，減少聚脲涂層噴涂后出現(xiàn)針孔現(xiàn)象。 要求：粘度低，滲透性好 提高聚脲涂層與混凝土底材的附著力，增強(qiáng)防護(hù)效果。 底漆類型： 環(huán)氧、聚氨酯 施工方法：刷涂、輥涂、噴涂，建議京滬采用噴涂施工。,一、基層處理底涂,基層處理底涂的選型應(yīng)根據(jù)地域施工環(huán)境的氣候條件確定，一般可分為低溫(015)，常溫（1535）和高溫（35）型。 底涂選用不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致分層或脫落。,優(yōu)勢(shì)：聚脲可以在水上/冰上施工而

13、正常固化 問題：附著力差 解決方法：使用潮濕界面的專用底漆 結(jié)果：京滬高鐵規(guī)定附著力 2.0MPa 實(shí)驗(yàn)室測(cè)試可以達(dá)到 潛在風(fēng)險(xiǎn)： 聚脲可正常固化且當(dāng)時(shí)附著良好 但受光照或受熱后水分蒸發(fā)仍會(huì) 導(dǎo)致鼓泡。,關(guān)于潮濕基層施工,二、脂肪族面層,京滬高鐵要求防水層使用60年以上 芳香族聚脲易黃變、粉化和失色，不宜在軌道板以外的部位長(zhǎng)期暴露使用。 根據(jù)國(guó)外的成功經(jīng)驗(yàn)，芳香族聚脲表面可以使用脂肪族聚脲或其他耐候性面漆。 根據(jù)性價(jià)比和京滬的實(shí)際情況，京滬高鐵選用了脂肪族聚氨酯面層方案（中灰色）。 （要求面層強(qiáng)度高、柔性好，與聚脲配套好）,三、搭接專用粘結(jié)劑,以下情況必須使用層間粘合劑: .新舊涂層的時(shí)間間隔

14、超過了廠家規(guī)定的復(fù)涂時(shí)間（如下雨） .經(jīng)檢測(cè)厚度不足的涂層應(yīng)進(jìn)行二次噴涂,并使用層間粘合劑 .涂層修補(bǔ)時(shí)。,四、 涂層修補(bǔ)材料,涂層有漏涂、鼓泡、針孔及損傷等缺陷時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)。對(duì)于面積小于250cm2的應(yīng)采用涂層修補(bǔ)料進(jìn)行修補(bǔ)；面積大于250cm2時(shí)宜采取二次噴涂的工藝進(jìn)行修補(bǔ)。 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)小于原涂層厚度，且表面質(zhì)量符合要求。,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(chǎng)地 影視道具 軍事領(lǐng)域,1. 防水工程高速鐵路,1. 防水工程隧道,1. 防水工程奧運(yùn)場(chǎng)館,1. 防水工程國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目,1. 防水工程水

15、池,1. 防水工程屋面,1. 防水工程黃河小浪底水利樞紐,2. 防腐工程管道/儲(chǔ)罐,3. 耐磨工程,4. 海洋工程,5. 工業(yè)地坪,6. 運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地,7. 影視道具,8. 軍事應(yīng)用,8. 軍事應(yīng)用,第十章 最新技術(shù)進(jìn)展,進(jìn)展之一：慢速聚脲 仲胺基氨基聚醚，如Huntsman公司的XTJ-584, XTJ-585, XTJ-586, XTJ-576降低反應(yīng)速度（比伯胺慢）,進(jìn)展之二：防植物穿刺,據(jù)國(guó)外報(bào)道： 聚脲具有良好的抗穿刺性能 埋地管道（蘆葦根/荊棘） 測(cè)試 與現(xiàn)有的防穿刺防水卷材相比， 聚脲整體無接縫，強(qiáng)度高，伸長(zhǎng)好， 在種植屋面防水工程中應(yīng)用前景廣闊,進(jìn)展之三：高性能二胺,聚四氫呋喃二胺 （Poly-THF amine 1700） 優(yōu)點(diǎn)： 1)提高了物理性能 2)提高了對(duì)底材的附著力 3)提高了耐磨性,進(jìn)展之四：新型預(yù)聚體,TDI基半預(yù)聚體 （Innovathane 101，201） 優(yōu)點(diǎn)： 1)降低了反應(yīng)速度，表面光滑； 2)提高了物理性能，特別是強(qiáng)度； 3)提高了耐磨性能； 4)提高了預(yù)