聚脲喷涂弹性体的研制
喷涂聚脲弹性体技术与应用全文(PPS) - SPUA喷涂聚脲弹性体技术及
喷涂聚脲弹性体技术与应用前言喷涂聚脲弹性体(SprayPolyurea Elastomer简称SPUA)技术是一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。
SPUA技术采用专用设备现场喷涂施工,形成具有防水、防腐、耐磨、抗湿滑、耐热和装饰等多功能的纯聚脲材料。
PDA 2002年统计资料SPUA技术已在美国、日本、以及西欧等国家的建筑、交通运输、电子、医药、化工、娱乐、食品等领域大规模应用。
表1 SPUA技术发展简史国别开发年代商业化年代美国1986 1991 澳大利亚1993 1993 日本1995 1995韩国1997 1997中国1997 19992002年PDA统计资料全球聚脲的最大消费在美国,其次为亚洲和欧洲,应用地区分布如下:美国占85%亚洲占10%欧洲占4%其它占1%表2环保型施工技术之比较类别项目高固体份涂料水性涂料UV涂料粉末涂料SPUA材料VOC含量(g/L)50~150 0~150 0 0 0 施工方法常规常规新型新型新型防腐性能好一般一般优秀优秀适用底材不限不限木材为主金属不限施工环境0℃以上5℃以上厂房内厂房内不限一次成膜厚度<150μm <100μm <50μm <800μm 无限制技术特点1.快速固化,可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型,不产生流挂现象,5s凝胶,1min达到步行强度。
2.对湿气、温度不敏感,施工不受环境温度(可在冰上施工及-28℃下施工;)、湿度的影响。
3.100%固含量,对环境友好。
4.使用成套喷涂、浇注设备,一次施工达到厚度要求,效率高。
技术特点5.优异的物理力学性能,如抗张强度、柔韧性、耐老化、耐介质、耐磨性等。
6.良好的耐高低温性能,可在- 50℃~150℃下长期使用,可承受350℃的短时热冲击。
7.可加入各种颜、填料,制成不同颜色的制品。
8.配方硬度任意可调,手感从软橡皮(邵A30)到硬弹性体(邵D65)。
化学原理组成:A/R=1:1A:半预聚体;R:氨基聚醚、胺扩聚氨酯、聚脲反应方程式:关键设备该技术对所需专业化设备的基本要求:1. 平稳的物料输送系统2. 精确的物料计量系统3. 均匀的物料混合系统4. 良好的物料雾化系统5. 方便的物料清洗系统关键设备——连接实物图关键设备—喷射实物图(GUSMER)材料性能——表3综合力学性能项目指标抗张强度(MPa)10 ~ 28硬度(Shore)A30~D65伸长率(%)15 ~ 1000撕裂强度(KN/m)43.9~105.4100%伸长模量(MPa) 3.4~13.7材料性能——表4低温韧性材质项目脂肪族芳香族(25℃)脂肪族芳香族(-20℃)抗张强度(MPa) 8.9 11.4 12.3 14.1 伸长率(%) 420 180 350 130 剪切强度(KN/m)43.9 67.7 105 102 硬度(Shore D) 35 51 ---- ----材料性能—表5户外耐老化性能芳香族SPUA(50℃,3871h )项目老化前老化后抗张强度(MPa)13.5 13.4伸长率(%)137 110 剪切强度(KN/m)76.4 84.4硬度(Shore D)59 63材料性能——表6耐介质性能介质名称结果介质名称结果10%醋酸良好二甲苯No10%盐酸良好防冻液良好10%磷酸良好正己烷良好20%硫酸良好汽油良好20%氨水良好煤油良好20%氢氧化钾变色、好柴油良好50%氢氧化钠变色、好液压油良好饱和盐水良好硝酸铵良好材料性能——表7附着力芳香族脂肪族分类底材砼(纯材料)400★400★砼(带底漆)1000★700●钢(喷砂至Sa2.5级)>2000 1250●铝>2000 ---胶合板250●250●注:★指底材破坏;●指内聚破坏。
高铁专用喷涂聚脲弹性体防水材料研发及应用
摘要喷涂聚脲弹性体(Spray Polyurea Elastomer ,简称SPUA)是国外近20年来兴起的一种新型环保涂料。
其具有快速固化,对湿气、温度不敏感,100%固含量,对环境友好,一次喷涂施工,效率高;优异的物理力学性能,如抗张强度、柔韧性、耐老化、耐介质、耐磨性等,良好的耐高低温性能等特点。
聚脲凭借其优异的综合性能成为了高铁桥面防护尤其是无碴轨道表面防水耐磨的理想选择。
2009年6月铁道部科技司颁布了《京沪高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》标准,将聚脲的性能指标由传统的拉伸强度10MPa,断裂伸长率250%,提高到拉伸强度16MPa,断裂伸长率400%以上。
因此需要改进传统聚脲的配方并探索适宜的施工条件以满足铁道部的新标准。
本文阐述了聚脲的发展历程,反应原理,对聚脲配方进行了改进,制作出了符合高铁要求的高弹性聚脲;并解决了高铁施工中底漆选择,潮湿条件施工等问题,具体内容如下:1) 通过对比市面上常用的喷涂聚脲A组分材料,确定合理的NCO值为15.5左右,力学性能符合高铁喷涂聚脲的要求。
2) 通过对各种MDI单体的筛选,确定采用高2,4体含量的液体MDI-50作为聚脲A组分的主要合成原材料并确定了配方。
3) 通过对常用氨基扩链剂E100、E300、W6200等材料的筛选搭配,发现扩链剂E100:W6200=5:2时具有合适的反应时间,力学性能接近高铁喷涂聚脲标准的要求。
4) 通过对B组分主要原材料端氨基聚醚的选择搭配,确定了喷涂聚脲的配方。
送检样品技术指标符合高铁喷涂聚脲暂行技术指标的要求。
5) 对聚脲设备进行描述,并依据高铁施工现场指定的施工规范,确定了最佳施工参数。
6) 对高铁施工中遇到的问题进行了分析研究并提出了解决方法。
关键词:喷涂聚脲;高速铁路铁;防水涂料SPUAAbstractSpray polyurea elastomer (referred SPUA) is a new green paint, which developed 20 years ago abroad.SPUA has lots of characteristics, such as fast-curing, moisture, temperature insensitive, 100% solids, environmentally-friendly, and high efficiency; excellent physical and mechanical properties such as tensile strength, flexibility, anti-aging, anti-media, anti- grinding, etc., good resistance to high temperature performance and so on.Polyurea with its excellent performance, has been the best choice for high-speed rail bridge surface protection, especially non-ballast track surface ideal for waterproof wear.In June 2009, "Beijing-Shanghai high speed railway bridge concrete bridge deck waterproofing spray polyurea Interim technical conditions" was approved by Ministry of Railway Technology, the performance quota of polyurea was raised from the traditional tensile strength 10Mpa with 250% elongation at break to tensile strength 16Mpa with 400% elongation at break.Therefore need to improve traditional polyurea formulations and explore the construction of suitable conditions to meet the new standards the Ministry of Railways.This paper describes the polyurea development process and reaction principle, by adjusting the formula of polyurea to produce high elastic polyurea which meets the requirements of high-speed rail, and the formula also solves the primer selection, wet condition construction and other issues in the high-speed rail construction, as follows:1, By comparing the common market A component polyurea spray materials, fix the NCO reasonable value of about 15.5, which meets the polyurea waterproofing mechanical properties requirements most for the high-speed rail.2, Through a variety of MDI monomer screening, choose high content of 2'4 body as a liquid MDI-50 A component polyurea raw materials and identified the main formula.3, Through the screening and collocation of common amino chain extender E100, E300, W6200 and other materials, determine the chain extender selection of E100: W6200 = 5:2 or so can reach the appropriate reaction time, it is closest to the requirements of the mechanical properties of high-speed rail.4, Through the screening and collocation of main raw material B component - terminal amino polyether, ultimately determine the basis formulations for spray polyurea. And send sampletest for high-speed rail Provisional technical requirements of the performance testing.5, Come to understand the polyurea equipment, to determine the optimum construction parameters, and work out reasonable on-site construction specifications for the high-speed rail. 6, Tracking the high-speed rail polyurea construction, analyzing and solving the problems during high-speed rail construction.Key words:spray polyurea; high-speed railway iron; waterproof coating ;SPUA目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1中国高速铁路建设概况 (1)1.1.1中国高速铁路发展规划 (1)1.1.2高速铁路桥梁防护的重要性 (1)1.1.3目前铁路应用主要防水材料 (2)1.1.4喷涂聚脲防水涂料在高铁中应用 (2)1.2喷涂聚脲弹性体材料 (3)1.2.1喷涂聚脲弹性体材料简介 (3)1.2.2喷涂聚脲弹性体材料特点 (3)1.2.3喷涂聚脲弹性体材料发展历程 (4)1.2.4喷涂聚脲弹性体的化学反应原理 (5)1.2.5喷涂聚脲弹性体的结构特征 (6)1.2.6喷涂聚脲弹性体的分类特征 (7)1.2.7喷涂聚脲弹性体材料在国内外发展现状 (8)1.3京沪高铁专用喷涂聚脲防水材料性能要求 (10)1.3.1京沪高铁概况 (10)1.3.2国内喷涂聚脲防水材料性能概况 (11)1.3.3高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件 (11)1.4本研究的目的和主要研究内容 (13)第二章高铁专用喷涂聚脲弹性体的制备 (14)2.1喷涂聚脲弹性体的体系介绍 (14)2.2喷涂聚脲弹性体测试仪器及测试方法 (14)2.2.1聚脲弹性体漆膜制备方法及设备参数设定 (14)2.2.2主要性能指标的测试仪器及方法 (15)2.3喷涂聚脲弹性体主要原材料 (18)2.3.1聚脲A组分主要原材料 (18)2.3.2聚脲B组分主要原材料 (22)2.4高铁专用喷涂聚脲弹性体的合成 (30)2.4.1聚脲配方设计原理 (30)2.4.2聚脲合成工艺 (32)2.4.3聚脲A组分NCO值的确定 (32)2.4.4聚脲A组分材料的选择和配方确定 (35)2.4.5聚脲B组分扩链剂的选择 (37)2.4.6聚脲B组分端氨基聚醚的选择 (38)2.4.7聚脲B组分材料搭配和配方确定 (39)2.5本章小结 (40)第三章喷涂聚脲弹性体在京沪高铁上的应用 (41)3.1喷涂聚脲施工设备介绍 (41)3.1.1聚脲主要设备供应商和设备历史 (41)3.1.2喷涂设备的基本构成 (42)3.1.3GRACO公司Reactor H-XP3喷涂设备介绍 (44)3.1.4喷涂辅助设备 (46)3.2喷涂聚脲配套材料简介 (47)3.2.1聚脲基层处理剂 (47)3.2.2聚脲修补材料 (47)3.2.3聚脲面漆 (47)3.2.4聚脲层间搭接剂 (48)3.3喷涂聚脲在京沪高铁的应用 (48)3.3.1秀珀聚脲在京沪高铁应用概况 (48)3.3.2京沪高铁喷涂聚脲防水施工规范 (49)3.3.3喷涂聚脲防水材料在高铁上的施工图 (51)3.4高铁聚脲施工中遇到的问题及解决方案 (52)3.4.1聚脲材料施工中堵枪现象及解决方案 (52)3.4.2聚脲附着力问题及底漆材料的选择 (53)3.4.3聚脲施工中鼓泡现象分析及解决方案 (56)3.4.4聚脲施工中针孔现象和避免方案 (57)3.5本章小结 (58)第四章总结与展望 (59)4.1论文总结 (59)4.2本论文产生的效益 (59)4.3聚脲产品应用展望 (60)参考文献 (61)致谢 (62)附件-喷涂聚脲检测报告 (63)第一章绪论1.1中国高速铁路建设概况1.1.1中国高速铁路发展规划随着国家经济的快速发展,目前的公路铁路运输网络已经满足不了日益增长的运输需求。
聚脲弹性体介绍SPUA
材料性能---4. 耐介质性能
介质名称
10%醋酸 10%盐酸 10%磷酸 20%硫酸 20%氨水 20%氢氧化钾 50%氢氧化钠
结果
很好 很好 很好 很好 很好 变色、好 变色、好
介质名称
二甲苯 防冻液 正己烷 汽油 煤油 柴油 液压油
结果
变色、好 很好 很好 很好 很好 很好 很好
饱和盐水
很好
硝酸铵
0
新型 优秀 金属 厂房内 <800μm
0
新型 优秀 不限 不限
一次成膜 厚 度
无限制
2002 年PDA统计资料
全球聚脲的产量达到1.13万吨,销售额7500
万美元 ,应用领域分布如下:
混凝土保护 - 60% 耐磨衬里 - 15% 防水保温- 5% 钢结构防腐 - 10% 影视道具等 - 10%
伸长率(%) 剪切强度 (KN/m) 硬度(Shore D) 420 43.9 180 67.7 350 105 130 102
材 质
35
51
----
----
材料性能---3.户外耐老化性能
芳香族SPUA
项 目 抗张强度 (MPa) 伸长率(%) 剪切强度 (KN/m) 硬度(Shore D) 老 化 前 13.5 137 76.4 59 老 化 后 13.4 110 84.4 63
(耐压、抗冲击、外表光顺、无接缝)
玻璃钢水滑道修复
现场施工——弯、接头
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油气管道施工喷涂聚脲弹性体技术研究1
油气管道施工喷涂聚脲弹性体技术研究摘要:喷涂聚脲弹性体技术是国外新型喷涂技术,它以优异的理化性能、工艺性和环保性,得到了迅猛发展,在石油天然气管道、场站施工腐蚀防护方面具有广阔的应用前景,显示了强大的生命力。
关键词:喷涂;聚脲;弹性体;防腐目前国内外常用的埋地管道防腐涂层主要有石油沥青、煤焦油瓷漆、熔结环氧粉末(FBE)、双层熔结环氧粉末(双层FBE)、PE胶带、PE夹克层、2PE/3PE结构防腐层以及聚脲弹性体(SPUA)等。
目前国际防腐界对大型、长寿命、安全性要求高的管线防腐层选用有一个基本共识:选择的防腐层性能越优良、越经济。
在这种情况下,SPUA材料以优异的理化性能、工艺性和环保性,广泛应用于石油天然气管道、场站施工腐蚀防护领域,成为目前管道外防腐最理想的选择之一。
一、喷涂聚脲弹性体技术的基本原理根据美国“聚脲发展协会”聚脲的定义如下:喷涂聚脲是由异氰酸酯组分(简称A组分)与氨基化合物组分(简称R组分)反应生成的一种弹性体物质。
异氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。
其中A组分可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。
预聚物和半预聚物由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。
其中R组分一定是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成,在端氨基树脂中,不得含有任何羟基成分和催化剂,但可以含有便于颜料分散的助剂。
基本的反应可用下式表示:R-NCO+R’-NH2→RNHCONHR’二、聚脲弹性体材料的优势性能(一)聚脲弹性体材料的基本性能聚脲弹性体材料致密、连续、无接缝,有效地阻止了外界腐蚀介质的侵入,防腐性能十分突出。
同时,由于其优异的柔韧性,完全能够抵御昼夜、四季环境温度变化带来的热胀冷缩,不会产生开裂和脱落现象。
聚脲弹性体材料的耐介质性能十分突出,除二甲基甲酰胺、二氯甲烷、氢氟酸、浓硫酸、浓硝酸、浓磷酸等强溶解、强腐蚀介质外,它可耐受绝大部分腐蚀介质的长期浸泡(25℃)。
普通的管道防腐材料如熔结环氧粉末的耐盐雾实验一般不超过500小时,实际使用寿命在20年以下。
喷涂聚脲弹性体技术的研发
中图分 类号 :U 6 6 T 5 q. 5
文献 标志 码 : B
随着 我 国建筑 防水 事业 的发 展 .新 型防 水材 料
等 性能 指标 达 到或超 过 《 喷涂 聚脲 防水 涂料 》 的标准
要 求 。在 B组 分 的技 术 路线 上 。 用 了复 合 氨基 聚 选 醚 和胺 类扩 链剂 作 为 固化 剂 .通 过复 合交联 剂 加人
杨保国 . 李海波2吴光晨
(1 徐 州 卧 牛 山新 型 防 水 材 料 有 限 公 司 , 苏 徐 州 . 江
2 15 ; . 州 矿 务 集 团 有 限 公 司 卧 牛 山 煤 矿 , 苏 徐 州 211 2 徐 江
2 15 ) 2 1 1
摘 要 :简 要介 绍 了喷涂 聚脲 弹 性体技 术 自2 0世 纪 9 O年 代从 国外 引进 以来在 我 国的研 发 、
产 品高强 度喷 涂 聚脲 防水涂 料 的技 术路线 上选 用 多
种 型 号 的 多元 醇 聚 醚 进 行 调 节 和 MD 制 备 预 聚 体 I A组 分 通过 控 制聚 醚 的品种 及 不 同的 聚醚 之 间的
配 合 比例 , 使其 抗 拉 强度 、 裂伸 长 率 、 温 柔 性 可 断 低
3 3 出 现 的 问 题 及 处 理 方 法 .
33 1 颜 色不均 匀 . .
6 0 r m 0 i / n
搅拌
。
i
H0i搅 岔I0 4m Ir 季n9m 0 [拌i r ̄0n /, 散 / 。 i
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生产 的 B组 分 材 料 在放 置 后 B料 中颜 料 易 出
完全不 同 于以往 的普通涂 料施 工 喷涂设备 是喷涂 聚脲技 术 的基础 .也是 喷涂 聚脲 技术 推广应 用 的难 点 自从海 洋化工 研究 院 19 9 7年在 国 内首次 引进美
喷涂聚脲弹性体技术的发展历程
喷涂聚脲弹性体技术的发展历程前言喷涂聚脲弹性体(Spray Polyurea Elastomer,以下简称SPUA)技术是国外近十年来,继高固体分涂料、水性涂料、光固化涂料、粉末涂料等低(无)污染涂装技术之后,为适应环保需求而研制开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。
该技术自1999年在我国投人商业应用以来,已经在钢结构防腐、建筑物防水、影视道具制作等领域,得到了广泛的应用。
笔者从大量的国外资讯中去粗取精,并结合在我国研制和开发SPUA技术中的体会,撰写本文,以期进一步推动我国SPUA技术的发展。
2 关于喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲的定义早期对喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲的定义比较含混,即:将R组分中端氨基树脂和端氨基扩链剂含量在80%以上的体系,称为聚脲;将R组分中端羟基树脂和端羟基扩链剂含量在80%以上的体系,称为聚氨酯;介于两者之间的称为聚氨酯(脲)或混合体(hybrid)。
随着喷涂聚脲弹性体技术的发展,其定义也越来越清晰。
美国“聚脲发展协会”(Polyurea Develop-ment Association,简称PDA)对喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲的定义是:喷涂聚氨酯:是由异氰酸酯组分(简称A组分)与树脂组分(简称R组分)反应生成的一种弹性体物质。
异氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。
其中A组分可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。
预聚物和半预聚物由端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。
其中R组分一定是由端羟基树脂(如:二元醇、三元醇、多羟基聚合物多元醇等)和端羟基芳香族或脂肪族扩链剂组成,在端羟基树脂中,一定含有用于提高反应活性的催化剂。
喷涂聚氨酯(脲)也叫混合体,它是由异氰酸酯组分(简称A组分)与树脂组分(简称R组分)反应生成的一种弹性体物质。
异氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。
其中A组分可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。
脂肪族喷涂聚脲弹性体的制备及其应用
Ke r s l h t ; p a o y r a ea tme ; u s— r p lme ; y wo d :ai a i s ry p lu e ls p c o r q a i p e oy r RNH— o y t e ; — — l eh r RNH— h i x e d r p — an e t n e c
喷 涂聚脲弹 性体技 术是 国外近 l 0年来继 高固体
聚脲 的物 理性 能也 已经 较为 理想 。第 三代是 聚 天 门 冬 氨酸酯 聚脲 [] 具有 优异 的耐 黄变 性 , 反 应速 2, -它 3 且 度从 5ri到 2h可调 , 点是硬度 太高 , n a 缺 价格 昂贵 。 现有 的喷涂 聚脲大 多为芳香 族聚脲 体系 , 能优 性
胺基 聚醚和脂 肪胺类 扩链剂 组成 , 因此在保 色性能 上
有 了很 大的 改进 , 并且 随着 技术 的不 断 更新 , 肪族 脂
收稿 日期 :0 10 — 8 2 1- 7 1
不理 想 。本 文通过选 取合适 的仲胺 基聚 醚和扩链剂 , 制备 了新 型脂肪族 聚脲 弹性 体 , 究 了仲 氨基聚 醚对 研
一 撼 聚技专 鬻术栏 脲一 爨曩 奢 羲
脂 肪 族 喷 涂 聚 脲 弹 性 体 的 制 备 及 其 应 用
亓 峰, 孟庆 莉, 刘培礼 , 崔洪犁
( 岛佳 联化 工 新 材料 有 限 公 司 , 青 山东 青 岛 2 60 ) 6 10
摘要 : 研究了仲胺基聚醚和扩链 剂对脂肪族喷涂聚脲弹性体性能的影响 , 结果表明, 采用仲胺基聚醚可以降低半预聚体
聚脲弹性体的发展历程
聚脲弹性体的发展历程喷涂聚脲弹性体技术是在聚氨酯RIM 技术的基础上发展起来的,正如聚氨酯RIM 技术的发展经历了纯聚氨酯、聚氨酯(脲)到聚脲三个阶段一样,喷涂聚脲弹性体技术也经历了三个阶段。
表1喷涂聚脲弹性体技术的发展阶段阶段第一代第二代第三代体系聚氨酯聚氨酯(脲)聚脲异氰酸酯组份MDI 基MDI 基MDI 基活性氢组份伯羟基多元醇、二醇扩链剂、催化剂伯羟基多元醇、芳香族二胺扩链剂、催化剂端氨基聚醚、二胺扩链剂主要优/缺点优点:价廉缺点:对水敏感,极易发泡;力学性能差等优点:价格适中缺点:发泡、力学性能一般优点:对温度及湿度不敏感,力学性能好,耐老化性能突出缺点:成本较高在美国,Texaco(现属Huntsman)公司的Dudley J.PrimeauxⅡ率先研发成功喷涂聚脲弹性体技术,1989年首次发表研究论文。
1991年该技术在北美地区投入商业应用,立即显示出其优异的综合性能,受到用户欢迎。
开发喷涂聚脲体系的公司还有Huntsman、Enviro Chem、Speciality Products Inc、Signature Lining、Mobile Enterprise 和Madison Chemical Industries Inc 等。
澳大利亚于1993年引进该技术,日本于1995年引进该技术,韩国于1997年引进该技术,并相继投入商业应用。
在我国,青岛海洋化工研究院于1995年开始喷涂聚脲技术的前期探索应用,1997年从国外购进了最新的喷涂设备。
湖南德谦从美国引进该技术,经过消化吸收,已开始在皮卡车厢耐磨、电力建设、石油石化防腐、建筑防水等领域大规模的推广应用。
自京津城际高速铁路建设开始我国的新建高速铁路包括国家规划的四纵四横高速铁路的混泥土桥梁面均设计使用聚脲作为防水层,这是聚脲诞生以来全世界范围内用量最大的工程,把聚脲的发展推向一个新高潮。
同时由于有高铁项目的支撑,聚脲从原材料,配方,施工设备及施工工艺等方面均得到了极大的提高和发展,有力推动聚脲在其他行业如:电力,交通,石油等行业的应用和发展。
慢速喷涂聚脲弹性体的研究进展
慢速喷涂聚脲弹性体的研究进展刘培礼 胡松霞 王宝柱 崔洪犁(青岛佳联化工新材料有限公司 266071)摘 要:综述了国内外降低聚脲反应速度的方法、特点及其性能。
通过各种原材料的选择,喷涂聚脲弹性体的凝胶时间可以延长几倍甚至几十倍,在附着力、涂层表观状态、施工容忍度等方面较常规聚脲有明显的提高。
关键词:慢速;喷涂;聚脲;弹性体中图分类号:T Q323.8 文献标识码:A 文章编号:1005-1902(2008)03-0014-04 聚脲弹性体技术是聚氨酯(P U)技术领域的最新发展。
它的两个主要应用领域是反应注射成型(R I M)和喷涂聚脲弹性体。
喷涂聚脲弹性体综合了优良施工性能,如固化速度快和对温度、湿度的不敏感性,同时具有优异的物理性能如拉伸强度、撕裂强度、断裂伸长率、耐磨性以及耐化学性、耐水性等。
由于其特殊的固化特征和优异的材料性能,喷涂聚脲弹性体技术已成功应用于防腐、防水、耐磨等常规材料无法胜任的领域[1~4]。
常规的喷涂聚脲弹性体凝胶时间在5s之内,如此快的反应速度带来一系列的问题:(1)表观状态差,有“橘皮”现象;(2)层间附着力差,施工间隔短;(3)对底材的浸润性差,附着力差;(4)必须采用高温、高压、撞击式混合设备,设备投资高。
因此,如何降低聚脲的反应速度已成为当今研究的热点,为此,在这里对国内外慢速喷涂聚脲弹性体的研究进展进行了综述。
1 合成高2,4′-M D I含量的半预聚体二苯基甲烷二异氰酸酯有三种异构体即4,4′-M D I、2,4′-M D I及2,2′-M D I,其中最常用的为前两种。
由于空间位阻的影响,其2位的N C O基的反应活性约是4位的1/3,因此在喷涂聚脲弹性体半预聚体的合成配方中,如加入一定量的2,4′-M D I,就能有效降低反应速度,延长凝胶时间,提高混合效果及表面状态。
A u r e l i a n o P等[5]通过一系列的研究得出如下结论:高2,4′-M D I含量的半预聚体较常规的4,4′-M D I半预聚体凝胶时间最大可延长1倍,拉伸强度增加20%,伸长率增加25%,撕裂强度增加5%,硬度基本保持不变。
脂肪族喷涂聚脲弹性体的制备及其应用
脂肪族喷涂聚脲弹性体的制备及其应用
及其他形式的广告
脂肪族喷涂聚脲弹性体具有良好的抗拉强度、压缩强度、耐化学性和耐温性等优点,是用于工业装配、各种结构附件粘接的最佳材料。
喷涂聚脲弹性体的制备是通过一定的工艺来完成的,遵循一定的工艺安排,可以产生出符合技术要求的喷涂聚脲弹性体。
脂肪族喷涂聚脲弹性体的制备工艺主要包括聚脲原料选择、稀释剂选择、混合及充填,其中聚脲原料选择是将不同粘度的喷涂聚脲树脂选用进行制备,选择合适粘度的聚脲树脂
可以有效改变粘度并保证表面弹性外观。
稀释剂选择是选择一种合理的稀释剂,该稀释剂有利于降低喷涂聚脲的涂料的粘度,满足需要的喷涂粘度。
混合及充填是将聚脲树脂与稀释剂进行混合,然后将其注入喷涂机中,通过涂料的分布以及所需的表面弹性,最终实现喷涂聚脲弹性体的制备。
脂肪族喷涂聚脲弹性体的应用范围极其广泛,主要用于
工业生产中对密封胶、防水胶、耐热胶等涂料的装配,而且可以避免铅蓬损害环境。
此外,喷涂聚脲弹性体还可以用于结构附件粘接,如螺丝、钉子、垫圈等,可以有效地提高结构附件的固定性和耐久性。
由此可见,脂肪族喷涂聚脲弹性体具有良好的性能和优
越的应用,能够有效地满足工业应用的需求,发挥其优势和作用。
因此,脂肪族喷涂聚脲弹性体的制备及其应用具有重要的意义。
关于喷涂聚脲弹性体几点技术问题的探讨 喷涂聚脲弹性体自1985年
关于喷涂聚脲弹性体几点技术问题的探讨喷涂聚脲弹性体自1985年诞生以来,获得了巨大的商业应用。
但是由于部分原材料厂商、施工商及设备代理商对聚脲一些技术问题理解上的缺失,致使部分工程失败,给客户带来经济损失的同时,也对聚脲在某些行业的发展产生了负面的影响。
笔者根据十几年来从事喷涂聚脲研究工作的经验,就当前我国聚脲工程中若干技术问题,分述如下,抛砖引玉,希望业界行家不吝赐教。
1关于表面处理据不完全统计,聚脲工程的失败大约80%与底材表面处理不当有关。
对于金属底材,喷涂前表面处理的方法很多,如酸洗磷化、机械打磨、喷砂抛丸等。
而喷砂迄今为止仍是最佳的选择!原因有二:其一,喷砂后钢材表面清洁度有保证(≥Sa2.5);其二,喷砂后表面粗糙度有保证(Rz 40-75µm)。
而涂装前底材具有一定的表面粗糙度不仅可大幅度增加聚脲与底材接触的表面积,还为附着提供了合适的表面几何形状,有利于聚脲与底材之间的粘接和涂层厚度分布的均匀一致;刚喷砂后的钢材,表面能增大,处于活化态,3小时之内喷涂配套底漆,是涂料分子与金属表面极性基团之间相互吸引与粘接的最佳时期。
涂装前表面处理除了喷砂除锈外,还应包括喷砂前除油和除去可溶性盐等污染物。
而一般施工者认为喷砂可以把它们清除,但实际上喷砂只是把大部分的污染物深深嵌入钢材的表面,形成更加隐蔽、危险性更大的污染。
对于混凝土底材,就本人所见,混凝土基材强度普遍不高,可能是商品混凝土行业恶性竞争所致,这种底材如处理不当,极易出现涂层与基材脱壳现象。
处理的主要目的是除去表面浮尘和杂物以利封闭底漆渗透,而且要采用表干慢、渗透时间长的底漆,让其充分渗进底材、反应固化后锚固底材,底漆渗得越多,工程质量越有保障。
对于表面光滑、硬度、强度均很好的混凝土或水泥地面(包括高标号混凝土、水磨石、大理石等),本身强度很高,关键是如何增加粗糙度保证附着力,因此地面一定要抛丸或打磨,然后清除灰尘,薄涂一道封闭底漆。
聚脲喷涂弹性体SPUA技术特性-聚脲防水材料
SPUA-聚脲材料舰船护舷应用产品说明护舷是码头或船舶边缘使用的一种弹性缓冲装置,主要用以减缓船舶靠码头或船舶靠船舶的冲击力,防止或消除船舶、码头受损坏。
目前市场上所用的护舷大部分是橡胶和聚氨酯护舷。
但是,由于海水长期浸泡、侵蚀、风浪和潮汐的冲击,以及紫外光照射和交替的昼夜温差及盐雾环境,护舷的腐蚀和老化问题也日趋突出,严重危害其安全性和耐久性。
我公司针对护舷研发的SPUA-护舷防护材料能够很好的解决上述问题,延长使用寿命,达到良好效果。
该技术将新材料、新设备和新工艺邮有机的结合在一起,是传统施工技术的一次革命性飞跃。
应用领域目前我司SPUA-护舷防护材料已成功应用于EVA填充式护舷的保护层。
EVA填充聚脲喷涂护舷利用高弹性、高压缩、快恢复EVA泡沫作为压缩缓冲介质,高性能聚脲作为保护层水上漂浮型护舷,广泛应用于大型偶船舶、码头港口、船舶进出坞作业。
产品特性●抗撞击、耐摩擦、耐挤压、耐油、防水性能优异;●耐候性,耐盐雾性环境性能强;●性能可靠,施工方便;●保养费用低,美观实用;●多颜色根据需求定做,外表美观,表示明显;●能抵抗船底突起和码头配件的戳伤产品的主要的性能1.主要技术指标项目性能指标凝胶时间,min 1-5固体含量,% 100注:以上试验参数均采用美国GRACO H—XP3喷涂主机和AP喷枪在实验室条件下喷涂,室温固化7天后测试的物理性能,由于现场条件的差异,实测的数据可能与上述数据有差异。
2.耐介质性能3.耐盐雾性能由于聚脲涂层致密、连续、无接缝,所以其耐盐雾性能十分优异。
YW SPUA-护舷防护材料经过10000小时的盐雾试验,结果表明:即使最薄的1mm涂层,也没有出现任何腐蚀迹象,其使用寿命可高达50年以上。
4.耐老化性能由于聚脲特定的分子结构以及体系中不含催化剂,YW SPUA-护舷防护材料表现出优异的耐老化性能。
虽然在芳香族聚脲中,会出现泛黄现象,但不会粉化和开裂。
芳香族聚脲材料经过50℃、3871小时人工加速老化实验前后的性能变化见下表。
钢结构防护用喷涂聚脲弹性体(SPUA)研究报告
钢结构防护用喷涂聚脲弹性体(SPUA)研究报告本项目拟以通过对不同体系的聚脲弹性体材料进行分析、对比和实验室试验,筛选并确定符合钢结构防护性能要求的聚脲弹性体原材料及配方。
标签:钢结构;聚脲弹性体;生产工艺1 实验原理2 钢结构防护用聚脲弹性体的制备2.1 SPUA材料的基本构成A组分基本配方(%):聚醚:45~55MDI:45~55其它:0~5B组分基本配方(%):扩链剂1:15~20扩链剂2:20~30氨基醚:40~60其它:0~52.2 SPUA材料的生产工艺A组分:将一定的聚醚多元醇加入到反应釜中,在120oC、真空度0.08MPa 真空条件下脱水2h水分合格。
缓慢升温至80oC,恒温反应2h,取样测NCO含量,达到设定的结果后降温至40oC出料。
B组分:将一定量扩链剂、助剂胺基聚醚、色浆混合,投入反应釜中,120℃下真空脱水1小时水分检测合格用200目筛网过滤物料。
使用时采用专用喷涂机按照重量比A:B=1.05:1,体积比A:B=1:1比例混合固化成膜。
3 SPUA配方设计3.1 原材料的选择通过对原材料成本、安全环保和性能的综合考虑,本试验选择聚醚1与聚醚2和MDI合成SPUA材料A组分。
选用端氨基聚醚1和2、扩链剂1与2合成SPUA材料B组分。
3.2 A组分配方及工艺设计随着反应的进行,预聚物体系中羟基和异氰酸酯基含量不断减少,氨基甲酸酯浓度则从零逐渐增加,在预聚反应完全后,羟基含量应为0;若达到终点时,继续延长反应时间则会导致异氰酸酯的副反应发生,这是生产和试验所不希望的。
试验以聚醚1:聚醚2:MDI=4:1:5(质量比)体系为考察对象,反应温度为80oC,反应时间对预聚物体系反应的影响见图。
通过二正丁胺法测定来确定NCO 含量。
由图可知,随着反应时间的延长NCO的含量接近理论值。
当反应2h时含量已经和理论值基本符合;继续反应至2.5h时,体系的NCO含量已经几乎不变,所以预聚时间为2.0h。
喷涂聚脲弹性体技术培训课件
试验时间/mim
质量损失/g
损失率/g/min
环氧树脂
45
91
2.02
乙烯基树脂
140
132.4
0.95
SPUA2.5mm厚
600
9.4
0.015
SPUA1.25mm厚
600
7.3
0.012
SPUA的性能
耐介质性能: SPUA材料致密、连续、无缝,干燥过程无溶剂挥发,无针孔、气泡、缩孔等缺陷,所以防腐性能突出,柔韧性抵御温变带来的热胀冷缩,不会产生开裂和脱落现象,所以表现出优异的耐化学介质性能.
脂肪族
端氨基聚醚、TMXDI、IPDI
端氨基聚醚、脂肪胺类扩链剂
聚天冬氨酸酯
HDI三聚体
聚天冬氨酸酯
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
芳香族聚脲
SPUA的种类
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
SPUA的性能
在—35℃~75℃温度交变25次后,SPUA材料能很好地保护氯丁橡胶及其腻子的开裂、分层、脱落等.试验表明,SPUA具有优异的弹性和低温柔韧性,能很好保护橡胶和钢板结构的复杂边界体系.确保急剧温变下,2种膨胀系数不同的复合材料之间不开裂和脱落.
耐交变温度性能
SPUA的性能
在一种轻质高强度泡沫表面喷涂SPUA材料,制成固体浮力材料,通过了要求耐4.5MPa水压,不吸水不变形,还增压到12MPa泡沫芯材已坏变形,保护层仍完整,吸水为零.
聚氨酯、聚氨酯脲、聚脲
初期的喷涂聚氨酯弹性体简称SPU在施工时,体系容易与周围环境中的水分、湿气反应,产生二氧化碳,生成泡沫状弹性体,造成材料力学性能不稳定;聚氨酯/脲在树脂组分中引人端氨基化合物,能有效地阻止异氰酸酯与水分、湿气的反应,材料力学性能得到了很大的改善,但没有从根本上解决体系的发泡问题;喷涂聚脲弹性体简称SPUA从根本上解决了困扰施工界的重大技术问题,得到了良好的发展.
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2.5 重复性实验
使用相同的 A 、B 组分,保证喷涂机液压泵压
力 5.822MPa(850psi),A 组分主加热器设定温度为
73.9℃(165 F),物料出口压力为(19.179±0.685) MPa
E-3 0 0 1.05 40.3 135 18.4 280 68.6 9 2
T X - 2 1.05 41.6 140 13.6 250 75.0 9 3
注:V(A 组分):V (B 组分) 均为 1:1。
由表 4 可看出:采用 E-300 作为扩链剂的喷涂
弹性体综合力学性能最好,表干时间也符合要求。
黏度按 GB/T 2794 — 1995 测定;密度按 GB/T 4472 — 1984 测定;硬度(邵氏 A)按 GB/T 531 —1999 测定;拉伸强度及伸长率按 GB/T 528 — 1998 测定; 撕裂强度按 GB/T 529 — 1999 测定。
收稿日期: 2008-11-2 3 作者简介: 周文英(196 9 -),女,河南济源人,高级工程师,主要从事聚氨酯弹性体的研究与开发工作。 电子信箱: zhouwylm@163.com
关键词: 喷涂;聚脲;聚氨酯;弹性体 中图分类号: TQ328.3; TU57 文献标识码: A 文章编号: 1672-2191(2009)02-0045-03
喷涂聚脲弹性体技术是国外20世纪末为适应环 境需求而研制的一种新型无溶剂、无污染的绿色施 工技术。聚脲弹性体材料具有较高的机械强度、较 好的弹性、优异的耐磨、耐油、耐低温、耐臭 氧和防辐射等优点,因此获得广泛应用。喷涂聚 脲弹性体技术将多异氰酸酯和端氨基聚醚通过专用 喷涂设备进行高压快速撞击反应而生成聚脲弹性体 涂层。它改变了传统喷涂工艺中普遍存在的溶剂污 染、厚度薄、流挂、固化时间长等缺点,将瞬 间固化、高速反应的特点扩展到整个全新的领域, 拓宽了喷涂技术的应用领域。该材料面世以来即在 建筑、造船、交通、运输等行业得到广泛应用。
②向装有搅拌器、温度计、真空管的烧瓶中 加入计量好的一种或几种聚醚多元醇,在 100 ̄110 ℃下真空脱水 2 ̄3 h,然后降温至 80℃左右,加入 计量好的二胺类固化剂、催化剂等,搅拌均匀即 得固化剂(B 组分)。 1.3.2 涂装工艺
采用聚氨酯弹性体喷涂设备和撞击混合喷枪涂 装。如采用美国 G R A C O / G U S M E R 公司 H -2 0 / 35PRO 设备和 GX-7 喷枪。使用 H-20/35PRO 准确 计量组分并用泵输送到喷枪,两组分物料在喷枪混 合室内进行撞击混合,然后喷出。
表 4 不同胺类扩链剂对弹性体性能的影响 Tab.4 Influence of amine extenders on elastomer performance
扩链剂
异氰 酸酯 指数
硬段 表干
含量/ 时间/
%
s
拉伸 强度/ MPa
伸长 率/ %
撕裂 强度/ (N. mm-1)
邵A 硬度
D E T D A 1.05 38.0 1 0 11.7 230 54.2 9 5
纯聚脲体系喷涂弹性体技术存在着关键原料端 氨基聚醚未实现国产化且价格昂贵等问题。聚脲喷
涂体系凝胶时间一般小于 10 s,只能采用机械喷涂 工艺,在复杂工艺条件下使用受到限制。与聚脲喷 涂体系物料相比,非端氨基聚醚喷涂聚氨酯物料的 优点在于凝胶时间在一定范围内可调、实干时间短 和适应性强。
该研究是根据用户的要求,开发用于机械喷涂 施工的非端氨基聚醚喷涂聚氨酯物料。主要的技术 手段为使用成本较低的高活性醇醚替代高成本的端 氨基聚醚,制得的喷涂物料的性能达到端氨基聚醚 喷涂物料的性能,以降低成本和易于实用。 1 实验部分 1.1 主要原料
首先对设备进行校准,保证原材料配比准确, 然后调节系统压力,最后启动喷枪控制开关,开 始喷涂,喷枪移动速度 0.3 ̄0.5m/s,单层喷涂厚度 2  ̄ 4 m m 。喷涂工艺流程图见图 1 。
空压机
乙组分贮罐
甲组分贮罐
高压计量泵
高压计量泵
喷枪
工件
图 1 喷涂工艺流程 Fig.1 Process flow of spray elastomeric coatings
影响
在其他条件一定的条件下,采用相同的扩链剂
CT,其组成为:m(551C):m(220):m (DETDA):m
(8118)=35.5:40.5:17:0.3,w(NCO)均为 13.0%,考
察了异氰酸酯种类对预聚物黏度及材料性能的影
响,结果见表 2 。
表 2 异氰酸酯种类对预聚物黏度及材料性能的影响 Tab.2 Influence of isocyanate types on
1.4 喷涂原理 采用撞击混合技术使 2 种反应活性极高的液体
在高压驱动下相互撞击,其过程是 2 种液体在一个 很小的混合室中分散并形成湍流而均匀混合,被高 压挤出喷枪后又经过一次雾化再混合,从而保证了 在极短的适用期内有很均匀的混合效果。 2 结果与讨论 2.1 喷涂物料 A、B 组分黏度、密度的控制
组分均无溶剂) 。
表 1 中自制物料 A 组分中 SPU-129、B 组分中
SPU-129B 已与对应的进口料的黏度和密度接近。
通过调整 A、B 组分中软段聚醚种类及比例,使物
料黏度、密度控制在喷涂机要求的工艺参数以内,
从而保证喷涂时出口压力和反应比例符合设计要
求。
2.2 不同异氰酸酯结构对预聚物黏度及材料性能的
根据喷涂机工艺参数要求,喷涂设备两出口压 力差需控制在 2.055MPa(300psi)以内,因此喷涂物 料 A 、B 组分黏度应接近。由于喷涂机是按体积比 来计量的,喷涂物料 A、B 组分密度要控制在 0.95 ̄
1.10g/cm3 之间,才能使喷出等体积 A、B 组分物料
时其质量比约为 1:1,目前制备的喷涂物料 A、B 组
prepolymer viscosity and material performance
异氰酸酯 种类
预聚物 表干 拉伸 黏度/ 时间/ 强度/ (Pa.s) s M P a
MDI 100/MDI 50 (质量比为1:1) 1.34
1 8 15.0
MDI 50
1.33 2 5 4.02
L -M D I
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量比对喷涂聚氨酯物料性能的影响见表 3。
表 3 B 组分多元醇配比对喷涂聚氨酯物料性能的影响 Tab.3 Influence of polyol proportions in B component on
polyurea spray elastomer performance
n(220):n(551c)
聚脲喷涂技术已在欧美、韩国、日本、中国 台湾等地的高速铁路建设中得到了成功应用。主要 用于路基与桥梁防水防渗和混凝土基面防护等,在 中国目前在建的城际高速铁路桥梁防水中聚脲喷涂 技术也开始得到用户认可和应用。
目前,我国的高速铁路客运专线建设正在加速 进行,对客运专线混凝土桥梁配套材料需求量很 大。国内首条城际快速铁路专线已决定采用黎明化 工研究院先期开发的聚氨酯弹性体防水层材料,新 研制的聚氨酯弹性体防水涂层材料在其他新建客运 专线混凝土桥梁中也取得良好的使用效果。但是, 这种室温固化浇注物料主要采用手工刮涂、摊涂等 方法施工,在某些地方冬季施工有一定困难。经用 户试用和比较后,提出希望采用更方便、更高效率 的机械喷涂施工工艺。
1.96 1 0 11.7
MDI 100
1.20 1 6 15.0
伸长 撕裂 邵 A 率/ 强度/ 硬度 % (N. mm-1)
405 54.6 8 5
175 48.1 8
由表 2 可看出,由异氰酸酯 MDI 100/MDI 50、
MDI 50 和 MDI 100 制得的预聚体的黏度较低,使用
分已基本符合要求,具体数据见表 1 。
表 1 进口样与自制物料黏度、密度的比较
Tab.1 Comparison of viscosity and density between
import product and self-made samples
物料
黏度(25℃)/(Pa.s) 密度/(g.cm-3)
聚氧化丙烯二醇(220,210):上海高桥石油化 工三厂;高活性聚醚三醇( E P-5 5 1 C,羟值 56 m g ( K O H ) / g):山东东大化工集团;高活性聚醚三醇 (TEP-330N,Mn=4 800):天津石化三厂;二苯基 甲烷二异氰酸酯( L -M D I ,M D I -1 0 0 ,M D I -5 0 ): 烟台万华聚氨酯股份有限公司;3,5- 二乙基甲苯二 胺(DETDA)、3,5- 二甲硫基 -2,4- 甲苯二胺、3,5- 二甲硫基 -2,6- 甲苯二胺(E-300):美国 Albemarle 公司;2,4- 二氨基 -3,5- 二甲硫基氯苯(TX-2):淄 博方中化工有限公司;有机铋聚氨酯催化剂 (BiCAT8118):美国 Shepchem 公司。所有原料均 为工业级。 1.2 性能表征
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化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
2009 年第 7 卷第 2 期
1.3 合成方法 1.3.1 喷涂聚氨酯物料的制备
①向装有搅拌器、温度计、真空管的烧瓶中 加入聚醚多元醇,在 100 ̄110℃下真空脱水 2 ̄3 h, 降温至 60℃左右。缓缓加入到计量好的二异氰酸酯 中,控制反应温度为 80±5℃,氮气流保护条件下 反应 1 ̄3 h 制成半预聚体(A 组分)。
2009 年第 7 卷第 2 期
化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
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