聚脲基础知识

聚脲基础知识

发布时间：2009年4月21日 20时38分

1.1 聚脲涂料的化学原理

的高分子材料。

聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类，其原材料品种繁多，配方多种多样，可调范围大。聚氨酯弹性体硬度范围宽，低至邵A10以下的低模量橡胶，高至邵D85的高抗冲击弹性材料。所以聚氨酯弹性体的性能范围很宽，是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料。

聚氨酯化学结构的特性是其大分子主链中含有重复的氨基甲酸酯链段。聚氨酯大分子主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段（亦称软链段或软链）和玻璃化温度高于室温的刚性链段（亦称硬链段或硬段）嵌段而成的。低聚物多元醇（如聚醚、聚酯等）构成软链段，二异氰酸酯和小分子扩链剂（如二胺和二醇）构成硬链段。在聚氨酯弹性体分子结构中，软链段占的比例比较大，约50％～90％，硬链段约占10％～50％。由于硬链段的极性强，相互间引力大，硬链段和软链段在热力学上具有自发分离的倾向，即不相容性。所以

)RIM

弹性体

用了端胺基聚醚和胺扩链剂作为活性氢组分，与异氰酸酯组分的反应活性极高，无须任何催化剂，即可在室温（甚至0℃以下）瞬间完成反应，从而有效地克服聚氨酯弹性体在施工过程中，因环境温度和湿度的影响而发泡，造成材料性能急剧下降的致命缺点。各反应的化学方程式如下：

聚氨酯反应： R-NCO + R′OH RHNCOOR′

聚脲反应： R-NCO + R′NH2 RNHCONHR′

异氰酸酯与水的反应：R-NCO + H2O RNHCOOH

RNHCOOH RNH2 + CO2↑(气体)

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：成本高

2002年美国成立的聚脲发展协会（简称PDA协会）对聚脲体系做了界定：凡聚醚树脂中胺或聚酰胺的组分含量达到80%或以上时，称为聚脲；凡聚醚树脂中多元醇含量达到80%或以上时，称为聚氨酯（有刚性和弹性两种）；凡在这个参数之间的涂料体系称为聚胺酯/聚脲混合体系。

100

（脲）

体技术，1989年首次发表研究论文。喷涂聚氨酯（脲）弹性体技术在90年代发展较快。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；经过不断的总结和提高，目前，北美地区已基本淘汰聚氨酯体系，推广聚脲体系。开发喷涂聚氨酯（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。

喷涂聚氨酯（脲）技术在国内开发历史虽不长，但由于其成型快速、适应性强、可喷涂厚涂层等优点，受到业界的重视，发展较快，在化工防腐、军事工程、农业、矿业等部门得到了应用。

1997

次施工达到厚度要求，克服了以往多层施工的弊病。

（4）优异的物理性能，如抗张强度、柔韧性、耐磨性等。

（5）具有良好的热稳定性，可在150℃下长期使用，可承受350℃的短时热冲击。

（6）可加入各种颜填料，制成不同颜色的制品。

（7）配方体系任意可调，手感从软橡皮（邵A30）到硬弹性体（邵D65）。

（8）可以引入短切玻璃纤维对材料进行增强。

（9）使用成套喷涂、浇注设备，施工方便，效率高。

（10）设备配有多种切换模式，既可喷涂，也可浇注。

(脲)

1。

（5）固化速度尽量快，但凝胶时间大于5s，以免撞击混合时凝胶，一般凝胶时间在60s以内，立面喷涂时凝胶时间应短一些，以免流挂。

（6）需用专门设计的高压无气喷涂设备。

1.3 聚脲涂料的原料及制备工艺

聚氨酯弹性体的性能由于化学组成的不同可以在很宽的范围内调节。用于喷涂聚氨酯（脲）的主要原料有异氰酸酯、低聚物多元醇(多元胺)、扩链剂、助剂等。

喷涂聚脲弹性体体系最常用的二异氰酸酯是MDI和液化MDI（如碳化二亚胺改性MDI），

半预

面喷涂，而且力学强度较以聚醚多元醇为主要原料的产品高。这种端氨基聚氧化丙烯可使涂层具有较低的湿气透过率。Huntsman公司的伯胺基聚氧化丙烯产品（商品牌号为Jeffamine）有两个系列：其中三官能度的T系列品种有T－5000及T－3000，其分子量分别是5000及3000；二官能度的D系列品种有D-4000、 D-2000, 它们的分子量分别是4000、2000。Jeffamine聚醚多胺在喷涂聚脲的技术发展中起了很大的作用。

常用的小分子二醇及二胺类扩链剂都可用于喷涂聚氨酯（脲）体系。但目前主要采用芳香族二胺。

采用二胺作为扩链剂，主要原因如下：①二胺扩链剂固化的涂层的力学强度明显高于二元醇扩链的；②胺类扩链剂反应速度远较醇类高，可以少用甚至不用催化剂；③胺类扩链剂具有优异的抗潮气敏感性，这一性能极为重要，因为在露天对潮气过于敏感而引起涂层发泡，涂层性能将大大下降。胺基的反应活性远高于羟基和水，因此可有效抑制发泡。

，

），芳

），低

在配方中可添加有机硅偶联剂，以提高涂层与基材的附着力。实验表明，添加适当的硅氧烷助剂可使附着力成倍提高。典型的有机硅偶联剂如氨乙基胺丙基三甲氧基硅烷，用量一般为配方总量的0.1％～1.0％。

用于露天的涂层容易受到光和氧气的作用而发生降解，加入适当的抗氧剂和紫外光吸收剂，可显着提高材料的抗粉化变色能力。通常采用受阻酚类或亚磷酸酯类抗氧剂，如抗

氧剂1010、抗氧剂246、抗氧剂1076等。紫外光吸收剂通常采用苯并三唑类，如Ciba公司的Tinuvin327、Tinuvin328、Tinuvin P等。

用于某些场合要求材料有阻燃性能，在配方中可添加阻燃剂。一般，含较多磷或溴元素的液体阻燃剂阻燃效果较好，可与固体阻燃剂如氢氧化铝、硼酸锌结合使用。

为了使涂层具有美观的颜色，可加入各种色料。

A R

含量的

A组分 NCO% 10.0 12.5 14.0 16.4

R组分配方

D-2000 37.2 26.6 24.2 17.3

T-5000 31.4 29.7 25.7 19.7