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單組分聚脲防水涂膜及其應用
發布時間:2014-08-09
摘要:介紹了單組分聚脲的概念、反應原理、防水涂膜的物理性能及其在建筑防水工程上的應用。

關鍵詞:單組分聚脲;防水涂膜

1 聚脲


通常,我們所說的聚脲是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或低分子組合物。A組分和R組分混合后迅速反應生成聚脲(端—NCO基團與端—NH2反應非?,其反應形成脲鍵),其作用時間通常只有幾秒至1分鐘。

—NCO+—NH2→—NHCONH—

如果將R組分分子中的多氨基換成多羥基—OH(如聚醚多元醇,聚酯多元醇),則反應形成氨酯鍵(氨基甲酸酯),即為雙組分聚氨酯。

—NCO+—OH -→—NHCOO—

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和水分的條件下不會與含一NC0的組分發生化學反應,能夠共存于同一體系中。其混合物=旦與空氣接觸,封端多元胺在水分作用下封閉解除,釋放出端氨基一NH2或—NH—,迅速與—NCO發生反應形成脲鍵。這就是單組分聚脲的反應原理。

2單組分聚脲與單組分聚氨酯的比較

2.1單組分聚氨酯

單組分聚氨酯是由含多羥基的多元醇與多異氰酸酯在一定條件下生成含有多一NCO的高分子預聚體與粉體填料、增塑料劑、稀釋劑、催化劑和助劑等在隔絕空氣的條件下混合構成的;旌狭弦坏┡c空氣中的水分作用,則反應交聯形成橡膠膜。

—NCO+H2O→—NHCOOH→NH2+CO2↑

一NH2+—NCO→-NHCONH—

在交聯固化過程中,每一個水分子將消耗兩個一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陷,降低性能。    

      

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的速度。另外,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也能減少二氧化碳氣泡。

2.2單組分聚脲                    

單組分聚脲由含多異氰酸酯一NCO的高分子預聚體與經封端的多元胺(包括氨基聚醚)混合,并加入其它功能性助劑所構成。在無水狀態下,體系穩定,儲存期在9個月以上。一旦開捅施工,在空氣中水分的作用下,迅速產生多元膠,多元胺迅速與異氰酸酯—NCO反應,整個過程沒有二氧化碳產生,也就不會有氣泡產生。它與單組分聚氨酯相比,在分子設計上是有差異的:

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,可以任意厚度成膜,能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。而單組分聚脲因不含增塑劑、白油和粉料,對混凝土或大多數基材都有良好附著力。

③單組分聚脲可進行個性化設計。如本體強度可從0.2~15MPa任意設計,針對不同的防水部位可設計不同的強度值。

④單組分聚脲不像單組分聚氨酯(加粉料)那樣多相成核,因此其耐久性更長。一般情況下材料本身有近15~20a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,在陽光下暴露,其耐久性至少在10a以上。

3 單組分聚脲的主要指標

國內聚脲產品尚沒有統一的國家標準或應用規范,F以森聚柯公司開發的產品為例,從A型至F型都為粘稠液體,固體含量都在90%以上,都能以任意厚度一次成膜,
4 施工作業


從A型至F型產品最簡便的施工方法就是將單組分聚脲傾倒在地上,用刮板刮平(帶齒形的刮板效果更好)。該材料有一定的自流平性能,允許作業時間在2h以上,涂布兩遍效果更佳。也可以用硬質的刷子、硬質滾筒或特殊噴槍涂布。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。應用于室內,建議厚度為1.3~1.7 mm,即平均1.5 mm。應用于屋頂,建議厚度為1.8~2.2mm,即平均2 mm。

5 單組分聚脲在建筑防水上的應用前景

聚脲產品不像聚氨酯和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、丙烯酸和JS涂料。但從其耐久性、使用年限和質量上綜合考慮,使用聚脲產品還是比較合算的。單組分聚脲在建筑防水上的應用前景有待開發。

1)屋頂防水。傳統屋頂防水的做法一直以卷材類防水材料為主。單組分聚脲具有抗紫外線性能和抗太陽暴曬性能,并具有-40℃的低溫柔性,能適應高寒地區的低溫環境(-35~-40℃),尤其是能抵抗低溫時混凝土開裂引起的形變而不滲漏。在高寒地區的屋頂采用單組分聚脲應成為一種可能,因為聚脲有良好的附著力。

2)女兒墻、水落口、泛水、管根等細部的防水。單組分聚脲在這些細部的應用具有優勢:一是對基材的附著力良好(化學粘合);二是具有良好的柔性;三是具耐暴曬和抵抗紫外線的能力;四是能長期耐水浸泡達10a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)混凝土潮濕基面的防水。施工聚脲涂層時,一般要求基層表面含水在9%以下,此時粘結性良好。但如果是非常潮濕的混凝土基面,則應使用特殊底涂劑,底涂劑在吸收水分的同時與混凝土表面一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,防水層能長期耐水浸泡。

4)異形面的防水。對于多管道、多管線、穿孔、樁等異形面的防水,如廚房、衛生間、地下室等,聚脲的防水效果良好,可一次成膜,施工方便,不會產生空鼓現象。

5)抗穿刺自愈合。本文表1中的A型單組分聚脲可以設計成自愈合型,表現在:第一天涂布單組分聚脲,第二天即可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 d時間里進人鋼釘孔眼的聚脲或鋼釘周邊的聚脲仍在進行交聯反應,12 d后交聯反應基本停止,孔眼自動愈合完成。如果在12 d后再打入鋼釘,則難以愈合。

6)防止窗臺滲漏。窗戶安裝后,由于各種材料膨脹系數不一致,不可避免地導致臺面和各基材的界面開裂。如在安裝窗戶時使用單組分聚脲將整個窗臺和窗戶洞口(已填砂漿或發泡劑)及窗框邊緣涂布一遍(約5~l0 mm)。就能從根本上解決滲漏問題。


7)舊屋頂的防水維修。傳統做法是將舊的SBS、APP、 PVC等全部鏟掉。再重新做新的防水層。如果采用單組分聚脲做防水維修.則無須去掉舊的防水層.只需先作細部處理后,就可直接在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)彩鋼屋頂的防滲。暴露型單組分聚脲優異的附著力和耐候性能,從根本上為彩鋼屋頂的滲漏問題提供了解決方案。               

6 討論                   

l)聚脲作為一種新型材料,在建筑防水工程上有較好的應用前景,是一種高等級的涂膜防水材料。  

2)聚脲在建筑防水效果、性能和耐久性方面具準一定優勢。對于要求有10 a以上保證的建筑防水工程,或者高檔住宅防水工程、重大公共防水工程,該材料有一定的應用前景。

3)聚脲在制備上,難以填充粉料和添加溶劑.因此它在市場上難以產生劣質產品,這有利于規范市場。

4)聚脲材料可否向預制卷材方向發展,值得探討。


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