淺談建筑聚氨酯和聚脲防水涂料應(yīng)用技術(shù)

陳 杰

(重慶市建設(shè)技術(shù)發(fā)展中心重慶400015)

淺談建筑聚氨酯和聚脲防水涂料應(yīng)用技術(shù)

陳 杰

(重慶市建設(shè)技術(shù)發(fā)展中心重慶400015)

國(guó)務(wù)院之“高鐵”規(guī)劃將會(huì)提速我國(guó)防水涂料市場(chǎng)，特別是高性能聚氨酯防水涂料的需求將大大增加，這都與它們作為防水材料的顯著特點(diǎn)密不可分的[1]-[5]。在此，我們對(duì)聚氨酯防水涂料及聚脲防水涂料進(jìn)行系統(tǒng)的介紹。

1 聚氨酯防水涂料的組成及其分類[4]-[6]

聚氨酯防水涂料。它是以聚氨酯樹脂為主要成膜物質(zhì)的一類防水材料。聚氨酯防水涂料所用的多異氰酸酯目前通常是甲苯二異氰酸酯（TDI）和多苯基多亞甲基多異氰酸酯（PAPI）。由于它們的分子結(jié)構(gòu)和支化度的不同，表現(xiàn)在反應(yīng)活性和材料性能上也有不同。

聚氨酯防水涂料的分類一般可按原料組成分為溶劑型、無溶劑型和水性涂料，按反應(yīng)物的包裝組成又可分為雙組分和單組分2種形式。聚氨酯防水涂料系液態(tài)雙組分反應(yīng)固化型涂料或單組分潮氣固化型涂料,單組分與雙組分聚氨酯防水涂料的性能無多大差異,但單組分涂料價(jià)格較高,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合性能較差；在國(guó)外,建筑工程一般都采用雙組分產(chǎn)品。

聚氨酯防水涂料所用的多元醇有豐富的分子結(jié)構(gòu)和支化度，俗稱聚醚，分子量在1500～5000，支化度為2和3。使用分子量越小和支化度越高的聚醚，材料的硬度和強(qiáng)度越高；而使用分子量越大和支化度越低的聚醚，材料的硬度越低但彈性越高。通?？偸菍⒉煌肿恿亢筒煌Щ鹊木勖鸦旌鲜褂茫缘玫讲煌阅艿木郯滨シ浪苛?。

2 聚氨酯防水涂料的特點(diǎn)及性能[4]-[6]

聚氨酯防水涂料性能優(yōu)異、價(jià)格適中，因此在眾多的合成防水材料中占有重要的地位。對(duì)于不同組成和類型的聚氨酯防水涂料，其相應(yīng)的特點(diǎn)和性能也有所不同，聚氨酯防水涂料的主要特點(diǎn)有：

（1）反應(yīng)活性高，固化速度快，在室溫甚至在低溫下可固化成型。

（2）施工工藝簡(jiǎn)單，可手工涂刮和滾涂，也可機(jī)械噴涂。

（3）材料的延伸率和撕裂強(qiáng)度大，耐沖擊、抗?jié)B透、耐油性好，對(duì)中度以下的酸、堿、鹽有良好的抗腐蝕性，耐磨性優(yōu)良。

（4）耐老化性和耐水解性好，與混凝土基面有良好的粘結(jié)力。

（5）低溫柔韌性優(yōu)良，使用溫度可在-40～100℃。

單組分與雙組分聚氨酯防水涂料的性能比較見表1。

表1 單組分與雙組分聚氨酯防水涂料的性能比較[6]

3 聚脲防水涂料的組成及其分類[4]-[6]

噴涂聚脲防水涂料(spray polyurea w ate r-proofing coatings):以異氰酸酯類化合物為甲組分，胺類化合物為乙組分，采用噴涂施工工藝使兩組分混合、反應(yīng)生成的彈性體防水涂料。一般地講，聚脲涂料的特征是配方中使用端胺基聚醚為胺基化合物，這是與聚氨酯區(qū)別的關(guān)鍵。

聚脲原液通常也是以雙組分形式包裝，A組分為異氰酸酯預(yù)聚體，B組分為端氨基聚醚及其它助劑的混合物。多異氰酸酯通常使用甲烷二苯基二異氰酸酯（MDI），與TDI和PAPI相比，以MDI為基礎(chǔ)的材料具有更好的力學(xué)性能。聚脲涂料所用的端氨基聚醚，與聚氨酯體系中的聚醚多元醇類似，有不同的支化度和分子量可供選擇。支化度一般為2或3，分子量為400～5000。支化度越低、分子量越大，材料的彈性就越大，反之，材料的硬度和強(qiáng)度就越大。實(shí)際使用時(shí)常常是幾種端氨基聚醚配合使用。由于聚脲的反應(yīng)速度極快，因此配方中不使用催化劑。聚脲的擴(kuò)鏈劑通常是芳香族或酯環(huán)族的二元胺，近年來聚脲用的擴(kuò)鏈劑開發(fā)一直很熱，主要目的是增加位阻效應(yīng)，以降低聚脲體系過高的反應(yīng)活性。聚脲一般不使用填料，這主要是因?yàn)橐ＷC體系適當(dāng)?shù)偷酿ざ?，便于噴涂。其余的助劑如消泡劑、流平劑、防老劑和顏料等，根?jù)需要適量加入。

4 聚脲防水涂料的特點(diǎn)及性能[4]-[6]

聚脲通常也是雙組分反應(yīng)成型，但由于反應(yīng)速度極快，幾秒鐘內(nèi)即固化，手工操作根本無法實(shí)現(xiàn)，因此聚脲一般都采用專門的機(jī)械噴涂成型。噴涂聚脲防水涂料的主要特點(diǎn)如下：

（1）固化快，施工效率高。聚脲噴涂后的固化速度極快，一般在幾秒鐘內(nèi)就凝膠不粘手，數(shù)小時(shí)后即達(dá)到步行強(qiáng)度，施工現(xiàn)場(chǎng)可進(jìn)入下道工序。聚脲噴涂成型的厚度可任意設(shè)定，從不到1 mm至幾毫米均可一次施工完成。在垂直面甚至是頂面上噴涂施工也能保證平整光滑，不會(huì)出現(xiàn)流淌現(xiàn)象。這些都賦予了噴涂聚脲工藝極大的施工效率。

（2）可帶濕施工。由于聚脲在常溫的反應(yīng)速度極快，在這個(gè)體系中水分子來不及與異氰酸酯反應(yīng)。因此，環(huán)境周圍的濕氣不會(huì)對(duì)涂層的質(zhì)量和表面產(chǎn)生不良影響，大大方便了施工。

（3）強(qiáng)度高。噴涂聚脲的模量類似于橡膠，即在具有較高的斷裂伸長(zhǎng)率的同時(shí)，仍能保持較高的強(qiáng)度。通過配方調(diào)節(jié)，噴涂聚脲的抗張強(qiáng)度可以在10～22 MPa內(nèi)變化，這個(gè)范圍基本上涵蓋了塑料、橡膠和玻璃鋼的性能，對(duì)于用作防水材料非常有利。

（4）耐老化性能優(yōu)良。由于聚脲特定的分子結(jié)構(gòu)以及配方中不含催化劑，噴涂聚脲的耐老化性能特別優(yōu)良。雖然芳香族體系的材料在使用后不久會(huì)出現(xiàn)泛黃現(xiàn)象，但不會(huì)影響使用性能。脂肪族體系的聚脲涂料的耐老化性能更加優(yōu)異。

（5）耐鹽腐蝕性好。噴涂聚脲涂料如作為防腐涂料，可耐受稀酸和稀堿腐蝕。對(duì)于鹽水或鹽霧的腐蝕具有突出的耐受性，因此特別適合用于沿海地區(qū)。

（6）不含溶劑。噴涂聚脲配方中不含溶劑，因此有利于施工環(huán)境保護(hù)。

5 聚氨酯及聚脲防水涂料的應(yīng)用及選用原則[4]-[7]

聚氨酯或聚脲涂料是一種高級(jí)耐用的合成樹脂涂料，涂層具有優(yōu)異的粘接性、耐磨性、柔韌性、回彈性、耐化學(xué)腐蝕性、耐溶劑性、光澤性等，從而集裝飾性與保護(hù)性于一體。應(yīng)用領(lǐng)域主要包括以下幾個(gè)方面：飛機(jī)、船舶、車輛涂裝；木材、塑料、橡膠、皮革的表面涂裝；建筑物涂裝；防腐涂裝，等等。聚氨酯防水涂料在建筑物防水領(lǐng)域的應(yīng)用有屋頂、外墻、地下室等防水；浴室、廚房等室內(nèi)防水；貯水池、游泳池、屋頂花園、屋頂養(yǎng)魚池等防水；地鐵、地下建筑、地下管道等防水防腐；混凝土構(gòu)件縮縫、密封及其它防水；氣密性倉庫、道路、橋梁等其它防水。

選擇聚氨酯或聚脲防水涂料，首先需要考慮的是采用脂肪族體系還是芳香族體系。脂肪族體系的原料成本相對(duì)昂貴，但它們的耐紫外光性能和顏色穩(wěn)定性卻是所有工業(yè)涂料中最好的，因此它們通常使用在戶外或者對(duì)顏色穩(wěn)定性要求較高的地方；而芳香族體系的原料成本相對(duì)便宜，它們通常應(yīng)用在室內(nèi)或地下涂裝，因?yàn)楫?dāng)芳香族體系的涂料暴露在日光下數(shù)月甚至數(shù)天后，會(huì)泛黃變色，影響外觀。但在一般情況下，顏色泛黃后并不會(huì)明顯損害涂層的物理和力學(xué)性能。

聚脲和雙組分聚氨酯防水涂料的性能比較見表2。

表2 聚脲和聚氨酯防水涂料的性能比較[6]

6 聚氨脂及聚脲防水涂料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

GB/T 19250-2003聚氨酯防水涂料。

GB/T23446-2009噴涂聚脲防水涂料。

7 建議

聚氨酯或聚脲防水涂料已獲得廣泛的認(rèn)同，但是仍需進(jìn)一步引進(jìn)國(guó)外防水材料的先進(jìn)技術(shù)及關(guān)鍵設(shè)備，開發(fā)環(huán)保型聚氨酯防水涂料及高性能聚氨酯防水涂料。譬如，近年來，納米技術(shù)已經(jīng)逐漸引入到傳統(tǒng)建筑材料領(lǐng)域中來[3],[8],[9]，通過結(jié)合納米材料的優(yōu)異特性，勢(shì)必會(huì)開發(fā)出來新型的聚氨酯或聚脲防水涂料。

[1]奚光宇．CCW-525單組份聚氨酯防水涂料在北京地鐵車站的應(yīng)用[J]．鐵道建筑，2010,(9)：58-61．

[2]“高鐵”規(guī)劃提速我國(guó)防水涂料市場(chǎng)[J]．表面工程資訊，2010,(2)：21．

[3]沈春林．中國(guó)防水材料現(xiàn)狀與發(fā)展建議[EB/OL]．環(huán)球聚氨酯網(wǎng)，28-34．

[4]沈春林,等．建筑防水涂料[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2003．

[5]徐峰,等．功能性建筑涂料[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2005．

[6]郁維銘．聚氨酯及聚脲防水涂料技術(shù)綜述[J]．新型建筑材料，2009(12):64-67．

[7]尚倩倩,劉虎,肖國(guó)民．功能性水性聚氨酯防水涂料的研究進(jìn)展[J]．化工縱橫,2009,(23):60-65．

[8]劉曉英,霍世超,趙春新．涂料用納米TiO2改性的研究進(jìn)展[J]．中國(guó)建材科技，2010,（6）:56-60．

[9]周詩彪,郝愛平,曹文訓(xùn),等．納米TiO2/ZnO/SiO2在石油瀝青聚氨酯防水涂料中的應(yīng)用研究[J]．新型建筑材料，2010, (1):63-65．

[10]劉曉英．納米TiO2改性外墻涂料的研究[D]．重慶大學(xué), 2011．

責(zé)任編輯：余詠梅

On Application Technology of Polyurethane and PolyureaWaterproof Coating

本文對(duì)新型建筑防水材料中聚氨酯及聚脲防水涂料技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并從其組成、特點(diǎn)、性能及應(yīng)用等方面進(jìn)行了分析和總結(jié)。關(guān)鍵詞：聚氨酯；聚脲；防水涂料；應(yīng)用

The technology of polyurethaneand polyurea coatings,two kindsof new-typewaterproofmaterials,are briefly introduced and their composition,characteristics,performanceaswellasapplication arealso analyzed and summarized in thisarticle.

polyurethane;polyurea;waterproof coating;app lication

TU 56+1.65

A

1671-9107（2011）09-0047-03

10．3969／j．issn．1671-9107．2011．09．047

2011-08-24

陳杰（1975-），男，助理工程師，主要從事建筑外墻涂飾材料技術(shù)研發(fā)、技術(shù)改進(jìn)以及工程應(yīng)用研究工作。