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喷涂聚脲相关技术及现状

更新日期:2020年9月8日 大字 小字
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一、聚脲防水材料介绍
聚脲涂料(polyureacoatings)技术是国外近20年来,为适应环保及特殊领域防水要求而研制、开发的一种无溶剂、无污染的绿色施工技术,其主要特点如下:
(1)涂料不含催化剂,快速固化,可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型,无流
挂现象,5s凝胶,1min即可达到步行强度。
(2)涂料对水分、湿气不敏感,施工时不受环境温度、湿度的影响。
(3)涂料100%固含量,不含任何挥发性有机物(VOC),对环境友好。
(4)具有优异的理化性能,如抗拉强度、伸长率、柔韧性、耐磨性、耐老化、防腐
蚀等。
(5)具有良好的热稳定性,可在120℃下长期使用,可承受150℃的短时热作用。
二、聚脲产品发展史
1937年德国法本公司(拜耳公司前身)的奥拓.拜耳博士用异氰酸酯合成了聚氨酯。但喷涂聚氨酯弹性体没有很好解决体系的发泡问题,在室外应用中经常出现一些缺陷。20世纪80年代中期,美国Texaco公司在世界上率先开发出喷涂聚脲弹性体材料。澳大利亚于1993年引进该技术;日本和韩国也分别于1995年和1997年引进该技术,并相继投入商业应用;我国也在1995年开始研发此项技术,获得了很好的商业应用业绩,所研发的系列产品应用涉及防腐、防水、防滑、装饰、布景、道具、耐磨、耐酸、耐碱、耐老化、抗冲击等众多领域。欧洲地区2000年开始也逐渐接受该技术并推广应用。为了更好地推动聚脲技术在世界各地的蓬勃发展,2000年美国成立了“聚脲发展协会”。协会的宗旨是:发展新的营销策略,促进聚脲及PDA的成长;为会员构建一个讨论聚脲问题的专门场所;为聚脲产品建立相关的标准;明确聚脲的定义;每年定期召开讨论会;定期举办聚脲操作培训课程。欧洲聚脲发展协会于2007年末成立并召开了首届年会,这标志着聚脲技术正式向全世界大规模发展。2005年7月25~27日,在北京研究院举行了“首届中国聚脲弹性体应用论坛”。中美两国的聚脲专家做了精彩演讲及演示活动,交流了聚脲弹性体应用技术,大大推动了该技术在我国的发展。
三、目前市场上统称为“聚脲”的防水材料比较(聚氨酯、聚氨酯/聚脲、纯聚脲体系)
体系名称
A组分
B组分
主要优/缺点
喷涂
聚氨酯
MDI基
半预聚物
端羟基树脂
EO封端多元醇、二醇扩链剂
催化剂
优点:价廉
缺点:对水敏感,极易发泡,力学性能差等。
MDI基
半预聚物
端羟基树脂
二胺扩链剂
催化剂
优点:价格适中
缺点:发泡、力学性能一般
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,力学性能好,耐老化性能好。
缺点:价格高
由于价格及化学合成工艺不同,市场上出现许多不同配方的喷涂聚氨酯(脲)。在喷涂聚氨酯(脲)弹性体配方设计中,排除水分对材料力学性能的影响是最为关键的考虑因素。为了使体系中A组分与R组分的混合更加充分、完善,两者的粘度应尽量接近。由于纯聚脲部分原料价格较贵,使得纯聚脲技术难以在短期内大规模普及。在一些用户要求不高、环境比较干燥的场合,喷涂聚氨酯或者聚氨酯(脲)弹性体也是一种较为经济实用的办法。但是,杂合体系统对施工人员的操作水平及现场技术质量保证体系提出了更高的要求,因此,美国PDA至今未把杂合体列入聚脲定义范围内。聚脲行业国内与国外产品档次差距较大,主要与我们国家的产品价位、市场接受能力、经济消费水平较低有关。北美地区经济发达,用的基本是纯聚脲,性能方面都能保证。而在我国,为降低材料成本,一般都用杂合体,特别是在户外/野外现场施工时可能更复杂。杂合体中如果掺入了聚氨酯,就会出现发泡、起皮现象,影响聚脲的施工质量和应用效果。特别是有些设计人员及现场施工操作人员并未真正理解杂合体体系的特点,忽视杂合体配方体系现场施工需要更高的技术要求这一特点,造成涂层质量未能达到设计要求,严重影响了聚脲的应用效果,也为聚脲涂料的进一步发展及应用带来了负面影响。聚脲涂料技术经过20年的应用,目前在世界范围已基本成熟,成功案例比比皆是。但同时在应用过程中也出现了不少问题,造成返工现象,主要是由于材料性能选择、项目/体系设计、现场施工及质量保证体系过程等方面的不完善造成的。喷涂聚脲涂料技术的特点和优点十分明显,但在实际应用时,底材及底漆是关键。当用于混凝土表面时,就特别需要注意基面的处理;基面处理的好坏,直接影响到施工质量。聚脲的固化速度极快,通常在尚未充分浸润混凝土表面时就已经固化,影响了涂层与混凝土的粘结力;聚脲固化时的发热量很大,混凝土表面毛细孔里含有的空气或水分受热后便会膨胀或蒸发,造成涂层表面出现针眼和气泡。因此,聚脲喷涂施工前混凝土基面一定要涂布底漆,以增加粘结力和封闭毛细孔洞。目前新近开发的专用底漆,系水乳化的聚氨酯体系,其特点是可在潮湿混凝土基面上直接涂布,渗透力强、固化快,底漆施工后3h即可喷涂聚脲;涂层与混凝土的粘结力大于5MPa;可有效解决喷涂聚脲在混凝土表面施工的基面处理问题。聚脲防水施工大多数在应用现场进行,而现场施工环境一般较为复杂,同时聚脲涂料反应速度较快,施工要求相对于普通油漆喷涂难度更大。国内目前还没有专门的培训机构,合格的施工技术人员比较短缺。应该说,聚脲施工行业的门槛较高,即使是聚脲理论知识丰富的人,如果在施工技术(如:项目管理、材料选择、底材处理、设备操作等)方面没有3年以上时间的锻炼,操作时是很难达到设计质量要求的,所以对于聚脲,行业内称为“一分聚脲九分施工”。
判断是否为纯聚脲可通过检测红外光谱图中是否含有氨酯基对聚氨酯(脲)和聚脲进行鉴别。如果含有氨酯基则为聚氨酯(脲),没有则为聚脲。
四、聚脲防水涂料标准及相关技术规程的制定
2008年9月,具有里程碑意义的中国《喷涂聚脲防水涂料》国家标准历经4次工作会议,经过来自全国32个单位、38名代表以及12名标准审查专家的热烈讨论和认真审查,形成了我国(也是世界上)第一部聚脲防水涂料标准的报批稿。标准规定了喷涂聚脲防水涂料的术语和定义、分类和标记、一般要求、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输与贮存。标准将适用于建设工程、基础设施防水用喷涂聚脲涂料。该标准在对聚脲科学定义的同时,结合我国国情,将聚氨酯(脲)(又称半聚脲)也纳入标准控制范围。但该标准没有对“半聚脲”的设计使用及应用范围(特别是户外/野外施工)作出限制,因此设计单位、总包商以及业主出于价格方面的考虑,可能将更多地设计、采用半聚脲体系,这就对施工提出了更高的要求,特别是在底材处理、现场喷涂操作、质量保证体系等方面。
五、聚脲专用喷涂设备
聚脲技术的问世依赖两个关键技术的突破:一是端氨基聚醚和端氨基扩链剂的研制成功;二是高压撞击混合设备的研制成功。美国GUSMER公司是高压碰撞混合设备的先驱,后来美国CRACO固瑞克公司先后兼并了美国GUSMER公司和GLAS-CRAFT公司,成为国际高档聚脲喷涂设备的重要代理商。
美国Graco(固瑞克) 公司H-XP3 型聚脲专用喷涂机
喷涂施工设备必须具备如下基本要求:
㈠、平稳的物料输送系统
抽料泵是最常用的物料输送系统,其作用是为主机供应充足的原料。
㈡、精确的物料计量系统
物料计量系统通常称之为主机,喷涂聚脲弹性体技术多采用往复卧式高压喷涂机,主要由液压或气压驱动系统、A、B两个组分的比例泵、控温系统等组成。A、B物料经抽料泵抽出后进入主机进行计量、控温和加压。
㈢、均匀的物料混合系统
应使用性能优秀的物料输送、对冲撞击混合(喷涂工艺的核心部分)的设备。采用最大供给压力达到3500psi,最大温度达到70℃的混合系统。
㈣、良好的物料雾化系统
聚脲对喷枪的要求就是使物料能够尽可能快地在混合腔内混合、喷出。采用直接对冲撞击混合型的喷枪。
㈤、方便的物料清洗系统
在喷涂结束时,抽料泵和主机一般不需要清洗,只需清洗混合雾化系统即可。可采用专门的枪清洗罐。
六、采购注意事项
俗语说:买的没有卖的精。因此,购买聚脲的时候,要设好规则,才好对比价格,以免受骗上当,出现质量问题。
常见采购规则:
技术要求:例如统一要求是国标II型,硬度95A。
明确采购条件:如现款现货采购材料,要求增值税票,确认运费承担方式。
采购数量:根据项目厚度要求,让销售方计算需求用量。
施工要求:具有三年以上施工经验的施工单位
现场把控:现场喷涂出来的样品,必须达到技术要求、厚度要求(厚度直接影响价格及整体质量)。
设备要求:要求施工方采用聚脲专用喷涂设备,并配备经过专业培训的人员进行聚脲喷涂服务。
细部处理方案:结构分隔缝、沉降缝的处理。聚脲在看台上的分割方式、连接方式、收边方式的处理等。