噴涂聚脲彈性體技術(shù)孔維

噴涂聚脲彈性體技術(shù)孔維第1頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月緒論噴涂聚脲彈性體（Spraypolyureaelastomer，簡稱為SPUA）技術(shù)是國外近十年來繼高固體分涂料、水性涂料、輻射固化涂料、粉末涂料等低（無）污染涂裝技術(shù)之后為適應(yīng)環(huán)保需求而研制、開發(fā)的一種新型無溶劑、無污染的綠色施工技術(shù)。它集塑料、橡膠、涂料、玻璃鋼多種功能與一身，與傳統(tǒng)的環(huán)保型涂裝技術(shù)相比，SPUA具有以下優(yōu)點。第2頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月SPUA優(yōu)點如下：1、不含催化劑，快速固化，5s凝膠，1min即可達到步行強度。2、對水分、濕氣不敏感，受施工環(huán)境影響小。3、100%固含量，不含任何揮發(fā)性有機物（VOC）。4、可以按體積比1:1進行噴涂，一次施工厚度范圍較大，克服了多次施工的弊病。5、優(yōu)異的理化性能，如拉伸強度、伸長率、柔韌性等。6、具有良好的熱穩(wěn)定性，可以在120℃下長期使用，可以承受150℃的短時熱沖擊。7、可以像普通涂料一樣加入顏料制成不同顏色的制品。第3頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月8、配方體系任意可調(diào)，手感從橡皮（卲爾A30)到硬彈性體（卲爾D65）。9、原型再現(xiàn)性好，涂層連續(xù)、致密、無接縫、無針孔，美觀實用。10、實用成套設(shè)備，施工方便，效率極高；一次施工即可達到設(shè)計厚度的要求，克服了以往多層施工的弊病。第4頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)保型涂裝技術(shù)的比較第5頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月SPUA在國際、國內(nèi)的發(fā)展噴涂聚脲材料的產(chǎn)量從每年幾十噸迅速發(fā)展到幾千噸，在防水、防腐和耐磨等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，在國外，SPUA已經(jīng)成為主流的涂料，在我國，雖然起步比較慢，但也有了很快的發(fā)展，如在京津高速鐵路路基和橋梁面防護中的應(yīng)用尤其引入注目。而且聚脲應(yīng)用于京滬高鐵成為全球迄今為止最大的聚脲防水項目。第6頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月噴涂聚氨酯、聚氨酯（脲）、聚脲的定義根據(jù)最近美國”聚脲發(fā)展協(xié)會”對噴涂聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲的定義是：噴涂聚氨酯：由異氰酸酯組份（A）與樹脂組份（B或R）反應(yīng)生成的彈性體物質(zhì)。異氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中的A組份可以是單體、聚合體、異氰酸酯的衍生物、預(yù)聚物和半預(yù)聚物；預(yù)聚物和半預(yù)聚物是由端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得。其中的R組份必須是由端羥基樹脂(例如：二元醇、三元醇、多羥基聚合物多元醇等)和端羥基(芳香族或脂肪族)擴鏈劑組成，在端羥基樹脂中，必須含有用于提高反應(yīng)活性的催化劑。第7頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月噴涂聚氨酯(脲)：預(yù)聚物和半預(yù)聚物是由端氨基或者端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得。其中的R組份既可以端羥基基樹脂，也可以是端胺基樹脂和擴鏈劑組成，在樹脂組份中，可以含有用于提高反應(yīng)活性的催化劑。噴涂聚脲：其中的R組份必須是由端氨基樹脂和端氨基擴鏈劑組成，在端氨基脂中，不得含有任何羥基成分和催化劑，但可以含有便于顏料分散的助劑。第8頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月生產(chǎn)工藝流程第9頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月原材料噴涂聚脲彈性體用的原料主要有三大類，即端氨基聚醚、異氰酸酯和擴鏈劑。除此之外，有時為了改善粘度、阻燃、附著力等性能，還需加入稀釋劑、阻燃劑等助劑。在SPUA中，將異氰酸酯和聚醚多元醇生成的半預(yù)聚體組分定義為A料；將含有端氨基聚醚、液體胺類擴鏈劑和其他助劑的組分定義為B或R料。第10頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月異氰酸酯異氰酸酯大體可分為三類：1、芳香族異氰酸酯：MDIPAPI第11頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月MDI在室溫下長期儲存會產(chǎn)生自聚反應(yīng)，易生成不溶解的二聚體，使產(chǎn)品顏色變黃，液體將變得渾濁，對制品性能產(chǎn)生不良影響。故在芳香族SPUA中，一般采用改性的MDI，通過把MDI和聚醚多元醇制成預(yù)聚物，可以改善原料體系的相容性，而且對于控制反應(yīng)物的粘度、反應(yīng)活性、反應(yīng)放熱和聚合物的結(jié)構(gòu)也是有利的。第12頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月2、常規(guī)脂肪族異氰酸酯六亞甲基二異氰酸酯（HDI）是典型的脂肪族異氰酸酯，屬于不變黃的異氰酸酯，反應(yīng)活性比芳香族低得多。HDI產(chǎn)品的反應(yīng)活性小，因其揮發(fā)性較大，毒性也大，所以常以HDI與水反應(yīng)生成的縮二脲三異氰酸酯和HDI的三聚體作為商品銷售。近年來，HDI三聚體產(chǎn)量日益增加，主要優(yōu)點如下：1、粘度小，有利于少用溶劑，可配置高固含量產(chǎn)品2、比較穩(wěn)定，不易變質(zhì)，久儲后黏度變化不大3、耐光性較好，并且硬度較高所以，HDI主要用于制備聚天冬氨酸酯SPUA材料，是繼普通脂肪族SPUA材料之后的第三代噴涂聚脲。第13頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月3、聚天門冬氨酸酯聚脲聚天門冬氨酸酯聚脲是聚脲工業(yè)領(lǐng)域出現(xiàn)的一種新型脂肪族類、慢反應(yīng)、高性能涂層材料，被稱為第三代聚脲。聚天門冬氨酸酯聚脲由HDI三聚體和聚天門冬氨酸酯反應(yīng)而成(見圖4)，具有以下主要特點：a:固化速度可調(diào);b:具有高拉伸強度、高光澤度、優(yōu)異的耐磨性能;c:與各種底材具有優(yōu)異的附著力;d:具有優(yōu)異的防腐性能及耐紫外光性能;e:可以采用常規(guī)的高壓無氣噴涂機施

第14頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月聚醚在SPUA技術(shù)中用到的聚醚有兩類：一類是用于芳香族A料合成的端羥基聚醚；另一類是用于脂肪族A料合成和B料制備的端氨基聚醚。第15頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月端氨基聚醚的優(yōu)點氨基化合物與異氰酸酯的反應(yīng)速度比羥基快，可縮短反應(yīng)的時間。

由氨基化合物與異氰酸酯生成的化合物聚脲，在相鄰的雙氫鍵作用下，其極性要強。因此，聚脲中分子間的作用力特別強，硬鏈段和軟鏈段的分離更加明顯，表現(xiàn)在性能上為聚脲的物理性能和耐熱性能遠優(yōu)于聚氨酯。一般脂肪族的活性較高，粘度較低，更適合SPUA工藝。第16頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月擴鏈劑噴涂聚脲彈性體的配方有很多種，但其合成工藝過程一般使用一步半法。它是將二異氰酸酯和低聚物多元醇或氨基聚醚反應(yīng)先合成半預(yù)聚物。要將預(yù)聚物加工成制品，還需要加入胺類擴鏈劑和氨基聚醚的混合物使之反應(yīng)。擴鏈劑主要起擴鏈、交聯(lián)作用。第17頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月助劑在SPUA材料的生產(chǎn)和儲存中，由于自身的特點，往往需要加入助劑來改善工藝和貯存穩(wěn)定性，提高產(chǎn)品的質(zhì)量以及擴大應(yīng)用范圍。常用的有稀釋劑、分散劑、著色劑、阻燃劑、填充劑、光穩(wěn)定劑等。第18頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月SPUA材料是由含異氰酸酯封端的預(yù)聚物（A組分）和伯胺或仲胺（B組分）反應(yīng)生成的高聚物，其中A組分由軟段聚醚和硬段異氰酸酯合成。大體可以分為三大類（如右圖所示）。四、噴涂聚脲彈性體結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系SPUA種類A料B料應(yīng)用領(lǐng)域占有的份額軟段硬段芳香族羥基聚醚MDI端氨基聚醚和液體胺類擴鏈劑70%脂肪族端氨基聚醚IPDI端氨基聚醚和脂肪胺類擴鏈劑5%天冬氨酸HDI三聚體聚天冬氨酸酯25%第19頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1、芳香族SPUA材料

4.1.1預(yù)聚物官能度4.1.22,4’體MDI含量4.1.3降低反應(yīng)速度4.2脂肪族SPUA材料4.3聚天冬氨酸酯SPUA材料4.3.1物理化學(xué)特性4.3.2反應(yīng)活性4.3.3材料性能第20頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月①隨著官能度的增加，預(yù)聚物的密度和黏度增大。②官能度增加，反應(yīng)速度加快，表干時間和凝膠時間縮短，表干時間縮短快。③官能度增加，斷裂伸長率下降、撕裂強度下降、拉伸強度下降。物理交聯(lián)是硬段之間的氫鍵作用，即微相分離④官能度增加，硬度幾乎無明顯變化。⑤官能度提高，耐介質(zhì)性能下降、耐磨性下降。4.1.1預(yù)聚物官能度第21頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗證明，隨著2,4’體MDI含量的增加，配方的黏度在增大。2,4’體MDI對提高SPUA材料的綜合性能，降低A、B料的反應(yīng)活性，延長膠凝時間，改善噴涂體系的流平性和表面狀態(tài)，增加對底材的附著力等方面，具有重要作用。4.1.22,4’體MDI含量第22頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月4.1.3降低反應(yīng)速度為了降低反應(yīng)速度，延長膠凝時間，增加對底材的親和力，提高材料的強度，人們總結(jié)出了兩方面的方法：Ⅰ、在芳香族預(yù)聚物中引入2,4’體MDI；Ⅱ、在B料中加進位阻型胺類擴鏈劑。第23頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月4.2脂肪族SPUA材料芳香族SPUA材料是研究比較早的材料，但是其在紫外線的作用下很不穩(wěn)定，而脂肪族材料卻有著較高的穩(wěn)定性。所以當(dāng)涂層暴露在紫外線下需要很高的穩(wěn)定性時，必須選用脂肪族涂層體系如在室外。但這種涂層往往過于柔軟，剛性不足，一般采用改性的擴鏈劑來解決。第24頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月4.3聚天冬氨酸酯SPUA材料第25頁，課件共34頁，創(chuàng)作于2023年2月第2