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單組分聚脲液體防水涂膜的性能與應用技術

發布時間：2014-08-09

一、  聚脲：
    通常，我們所說的聚脲是指由兩個組分所構成的。其中A組分為含有多個-NCO 的小分子或高分子（預聚體）。R組分為含有二個或二個以上端氨基的高分子和低分子組合物。A組分和R組分混合迅速反應形成聚脲，其作用時間通常只有幾秒鐘至1分鐘就發生凝膠。端-NCO基團與端NH2- 反應非常快。
~~NCO+NH2~~  →~~NHCONH~~~

其反應形成脲鍵
如果將分子中多氨基-NH2換成多羥基（如聚醚多元醇，聚酯多元醇-OH）則其為雙組分聚氨酯。
~~NCO+ HO~~→~~NHCOO-~~
其反應形成氨酯鍵（氨基甲酸酯）。
      如果將R組分中端氨基進行化學封閉，封閉后的中間體在隔絕空氣（水份）條件下不會與含NCO的組分發生化學反應，能夠共存于同一體系中。其混合物一旦其與空氣接觸，封端多元胺在水份作用下封閉解除，釋放出端氨基，而氨基-NH2或-NH-則迅速與-NCO發生反應，形成脲鍵。此就是單組分聚脲反應原理。
二、單組分聚氨酯與單組分聚脲的相似點和相異點：
1、單組分聚氨酯
    單組分聚氨酯是以含多羥基多元醇與多異氰酸酯在一定條件下合成含有多-NCO的高分子預聚體與粉體填料，增塑劑，稀釋劑，催化劑，助劑等在隔絕空氣下混合所構成。混合料一旦其與空氣中水份作用，則反應交聯形成橡膠膜。
-NCO+H2O→~~NHCOOH →~~NH2+CO2 ↑
~~NH2+NCO~~ →~~~ NHCONH~~~
    在交聯固化過程中，每一個水分子，消耗兩個-NCO官能團，產生一個脲鍵，并產生一個二氧化碳分子。
因此單組分聚氨酯因有二氧化碳產生易形成氣泡。如果在涂膜時，涂膜厚度太厚，二氧化碳形成的氣泡（氣孔）會使固化后的橡膠產生缺隙。密集的氣泡會使聚氨酯橡膠涂膜產生缺隙降低使用期限。
    因此，許多單組分聚氨酯生產商想盡辦法來減少二氧化碳氣泡。如采用物理吸附劑或化學吸附劑在膠層內吸附二氧化碳，或者控制反應速度，使聚氨酯在固化過程中釋放二氧化碳的速度低于二氧化碳從橡膠膜中逸出速度。另外，一個更有效的辦法就是采用潛伏性固化劑，但其儲存穩定性和施工溫度均受到影響。施工過程采用多遍成膜。
2、單組分聚脲
    單組分聚脲以含多異氰酸酯-NCO的高分子預聚體和經封端的多元胺（包括氨基聚醚）混合，并加入其它功能性助劑所構成的組合物。在無水狀態下，體系穩定，儲存期在9個月以上，一旦開桶施工，在空氣中水份作用下，迅速產生多元胺，多元胺與異氰酸酯-NCO反應迅速。整個過程沒有二氧化碳產生。也就不會有二氧化碳氣泡產生。它與單組分聚氨酯相比，在分子設計上有其差異性：
①  單組分聚氨酯固化過程中，易產生二氧化碳，單組分聚脲無二氧化碳產生�？稍谌我夂穸瘸赡�。其大大提高施工工效。并避免施工錯誤。
②  單組分聚氨酯中加入大量的礦物粉料如硫酸鋇、碳酸鈣、粘土粉、滑石粉以及增塑劑、廢油、石腦油、芳香油等。其對混凝土的粘接需要底涂劑。而單組分聚脲因其不含增塑劑、白油、粉料，其對混凝土或大多數基材有良好附著力。
③  單組分聚脲在分子設計上，可進行個性化設計。如從0.2Mpa~15Mpa可任意設計。針對不同的防水部位，應有不同的強度值。

④  單組分聚脲不象單組分聚氨酯（加粉料）那樣多相成核。其耐久性長。一般情況下材料本身有近15-20年以上的實際使用壽命。
⑤  單組分聚脲可以設計成無須保護層的產品，其在陽光下暴露，耐久性至少在10年以上。
三、森聚柯公司單組分聚脲的主要指標：
    聚脲產品沒有統一的國家標準。單組分聚脲無統一規范。以森聚柯公司開發的產品為例，介紹如下：
型號 A B C D E F
狀態粘稠液體粘稠液體粘稠液體粘稠液體粘稠液體粘稠液體
固體含量% ＞90 ＞90 ＞90 ＞90 ＞90 ＞90
比重（g/ml） 1.0~1.05 1.0~1.05 1.0~1.05 1.0~1.05 1.0~1.05 1.1~1.2
TFT表干時間 12~24小時 4~6小時 3~6小時 3~6小時 3~6小時 3~6小時
實干/天24小時 10-12天2mm ＞2mm ＞2mm ＞2mm ＞2mm ＞2mm
一次成膜厚度任意任意任意任意任意任意
本體強度（Mpa） 0.2~1.2 1.5~2.5 2.5~3.5 3.5~4.5 4.5~5.5 10~15
斷裂延長率 500~700% 350~500% 300~450% 250~300% 200~250% 100~200%
防水應用
部位變形大的部位和抗穿刺自愈合的場所衛生間
水房
地下室衛生間
水房
地下室
房頂
彩板隧道
地下室
車庫隧道
地下室
  耐磨耐壓防水一體化部位
體育場看臺
火車站站臺
加油站
油庫
露天廣場

四、施工作業：
    從A型至F型最簡便的方法就是將單組分聚脲倒在地上，用刮板刮平，用帶齒形的刮板效果更好。該材料有一定的自流平性能。開放時間在2小時以上。涂布兩遍效果更佳。也可以用硬質的刷子，硬質滾筒涂布，也可用特殊噴槍涂布。其厚度可以通過面積和用料量來控制，也可用刮板齒的高度控制。對于室內，建議厚度為1.3mm~1.7mm，即平均1.5mm。對于屋頂建議厚度為1.8 mm~2.2mm，即平均2mm。
五、單組分聚脲在建筑防水上的應用前景：
    聚脲產品不象聚氨酯和JS涂料那樣，可以加入大量的稀釋劑和礦物粉體料。因此聚脲的成本大大高于聚氨酯和丙烯酸、JS涂層的成本。但從其耐久性，使用年限和質量上綜合考慮，其綜合成本要低的多。單組分聚脲在建筑防水上有其待開發的應用前景。
1、在屋頂，傳統上做法一直采用卷材類防水材料做防水層。單組分聚脲是有抗紫外線性能，抗太陽暴曬性能，且其有-40℃的低溫柔性。對于高寒地區（如東北、內蒙等）。冬季低溫可能達到-35℃至-40℃，在如此之低的溫度環境下，大多數卷材失去了柔性。單組分聚脲能適應這種低溫環境。尤其是能抵抗低溫時混凝土的開裂引起的形變，而不引起滲漏。在此類地區，三元乙丙橡膠也不失為一種好的防水材料，但三元乙丙橡的膠粘劑一直存在一些問題。原因在于膠粘劑的物理粘接力（靠分子間作用力）有限。在高寒地區的屋頂采用單組分聚脲應成為一個可能。聚脲有良好的附著力。
2、在我國大部分地區，屋頂用卷材SBS、APP、PVC、EPDM等非常普遍。但是女兒墻、水落口、泛水，管根等細部總是防水的薄弱環節。單組分聚脲在這些細部做防水具有其優勢。其一是對基材的附著力良好（化學粘合）；其二是其具有良好的柔性；其三是耐暴曬和抵抗紫外線能力；其四，其能長期耐水浸泡達10年以上。如能將單組分聚脲推廣到這些部位使用，則能大大提高屋頂防水工程的質量和耐久性。
3、對于混凝土潮濕基面的防水。中國每年的建筑工程在全球是最大的，實際施工現場很復雜，對于防水層施工，表面含水本應在9%以下，其粘接性是良好的。但如果是非常潮濕的混凝土基面應用特殊底涂劑。這種特殊底涂劑，一方面吸收水份，同時與混凝土表面-SiOH發生化學結合形成牢固的化學粘合。在底涂表面再涂布單組分聚脲，其能長期耐水浸泡。

4、異形面的防水。對于有多管道、多管線、穿孔、樁等異形面的防水，如廚房、衛生間，地下室等。其在這些異形部位防水效果良好，可一次成膜，施工方便。不會產生空鼓現象。
5、抗穿刺自愈合型。對于做完防水層后需要打釘的部位曾有商家采用自粘型卷材，其具有一定的自愈合性。這些通常為瀝青與丁基類橡膠類增粘劑的物理粘合。本文中A型單組分聚脲在分子設計上，可以設計成自愈合型。其表現在第一天涂布單組分聚脲，第二天上人并可在其上垂直打釘。此時，聚脲處于半交聯狀態。在2-12天時間里進入鋼釘孔眼的聚脲或鋼釘周邊聚脲仍在進行交聯反應。12天后交聯反應基本停止�？籽圩詣佑贤瓿伞Ｈ绻�12天后再打入鋼釘。則難以愈合。
6、窗臺滲漏水是建筑物一個通病。許多人士錯誤地認為門窗安裝時，洞口沙漿填充不實，或者投訴沒有填充發泡劑，或者投訴硅酮膠（或其它密封膠）施工不佳等造成滲漏水現象。其實上述均不是關鍵原因，即使上述環節都做好了，還會發生滲漏水現象。關鍵原因在于窗戶安裝后多種材料膨脹系數不一致而不可避免地在臺面和各基材的界面會開裂，且發泡劑和砂漿并不防水。在安裝窗戶時如用單組分聚脲將整個窗臺和窗戶洞口（已填砂漿或發泡劑）及窗框邊緣（約5-10mm）涂布一遍，能從根本上徹底解決滲漏問題。
7、中國有大量的舊屋頂需做防水維修工作程。傳統做法是將舊的SBS、APP、PVC等全部鏟掉，廢棄，再重新做新的防水層。如果采用單組分聚脲做防水維修，則無須全部去掉所有舊的防水層。只需先作細部處理后，可直接在其舊的防水層上涂布單組分聚脲，無需保護層。可大大節省工時，且保護環境。
8、彩鋼屋頂滲漏一直是一個難解決問題。暴露型單組分聚脲為其帶來了福音，它優異的附著力和耐候性能為彩鋼屋頂從根本上解決滲漏問題。
六、討論：
1、聚脲作為一種新型材料用在建筑防水工程上有較好的應用前景，其為一種高等級的涂膜防水材料。
2、聚脲在建筑防水效果和性能、耐久性方面具有一定優勢。但其價格較高，一般建筑防水工程有無可能采用？目前的建筑法規對建筑防水工程只有五年的要求。對于要求有十年以上保證的建筑防水工程或在高檔住宅防水工程、重大公共防水工程上其應存在一定的應用前景。
3、聚脲從其材料性能上，難以填充粉料和添加溶劑，其在市場上難以產生劣質產品。這有利于規范市場。
4、在中國建筑防水市場上，聚脲材料可否向預制卷材方向發展，值得討論。

上一條高分子蠕變型防水自粘卷材研制概述
下一條卡萊爾三元乙丙橡膠防水卷材施工工法

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