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1、京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材聚脲材料基础理论 主讲： 王宝柱 青岛佳联化工新材料有限公司 京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材目 录喷涂聚脲的定义1聚脲化学反应原理2喷涂聚脲技术优点3聚脲发展简史4聚脲材料性能5国家标准6京沪高铁聚脲技术指标7配套材料性能8聚脲应用实例9最新技术进展10京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第一章 喷涂聚脲的定义京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材京沪高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水 层暂行技术条件名次和术语中规定：喷涂聚脲防水层：由底涂、喷涂聚脲弹性防水 涂料、脂肪族聚氨酯面层组成。喷涂聚脲防水涂料：包括喷涂（纯）聚脲(俗称 纯聚脲)防水涂料和喷涂聚氨酯(脲)(俗称
2、半聚脲 )弹性防水涂料。京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材喷涂（纯）聚脲防水涂料喷涂（纯）聚脲(俗称纯聚脲)防水涂料是一 种A、B 双组份、无溶剂、快速固化的弹性防水 材料；A 组份是由端羟基化合物与异氰酸酯反应 制得的半预聚物；B 组分是由端氨基树脂和端氨 基扩链剂组成的混合物，并不得含有任何羟基 成分和催化剂，但允许含有少量颜料及分散的 助剂；A、B 组分在专用喷涂设备的喷枪内混合 喷出，快速反应固化生成弹性体防水膜。京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材喷涂聚氨酯(脲)防水涂料喷涂聚氨酯(脲)(俗称半聚脲)弹性防水涂料 是一种A、B 双组份、无溶剂、快速固化的弹性 防水材料；A 组份是由端羟基化
3、合物与异氰酸酯 反应制得的半预聚物；B 组分是端羟基树脂或端 氨基树脂与端氨基扩链剂组成的混合物，在B 组 分中可以含有用于提高反应活性的催化剂，允许 含有少量颜料及分散的助剂；A、B 组分在专用 喷涂设备的喷枪内混合喷出，快速反应固化生成 弹性体防水膜。京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材(纯)聚脲、聚氨酯（脲）主要区别在B组分阶段体系名称A组分B组分主要优/缺点 第 一 代 喷涂 聚氨酯 MDI基 半预聚物端羟基树脂 醇类扩链剂 催化剂 优点：弹性好，耐磨性好，性 能可调节 范围宽 缺点：对湿气敏感，配方难度 大，低温固化较慢 第 二 代 喷涂聚氨 酯（脲 ）MDI基 半预聚物端羟基树脂 二胺
4、扩链剂 催化剂 优点：性能可调节 范围宽 ，固 化速度可调 缺点：对湿气较敏感，低温固 化速度稍慢 第 三 代 喷涂(纯) 聚脲 MDI基 半预聚物端氨基聚醚 二胺扩链剂优点：固化快，对温度/湿气不 敏感 缺点：价格高，性能可调小。京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材新建京沪高速铁路工程桥面防水层材料、水泥乳化沥 青砂浆混合料采购招标公告 上网日期：2009-08-17招标编号：JTJSZ（09）-86本次招标采购范围包括桥面防水层材料16个包件， 其中喷涂（纯）聚脲防水涂料12个包件。京沪高铁将使用聚脲20284吨，脂肪族聚氨酯面漆 867吨。考虑到（纯)聚脲对施工环境的适应性，京沪高铁全 线使
5、用（纯)聚脲，材料成本较高。京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材A 组份是由端羟基化合物与异氰酸酯反应制得的半预聚物端羟基化合物: 一般是指聚醚多元醇 异氰酸酯组分：一般是指MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）或液化MDI 半预聚物：由过量的异氰酸酯与端羟基化合物反应制得的一种高 NCO（异氰酸根）含量的液体。京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材B 组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合 物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有少 量颜料及分散的助剂。端氨基聚醚一览表牌 号官能度分子量备 注 T-5000 T-3000 T-403 D-4000 D-2000 D-2303 3 3 2 2 2500
6、0 3000 400 4000 2000 230 辅助原料 未商业化 环氧固化剂 未商业化 主要原料 环氧固化剂京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材二官能度的D 系列 三官能度的T系列JEFFAMINE D-2000 JEFFAMINE T-5000京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材B 组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合 物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有少 量颜料及分散的助剂。二乙基甲苯二胺（DETDA, E-100） 反应快 京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材B 组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合 物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有少 量颜料及分散的助剂。二
7、甲硫基甲苯二胺（DMTDA，E-300) 反应慢 京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材B 组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合 物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有少 量颜料及分散的助剂。3 N,N-二烷基甲基二胺(UNILINK4200) 反应慢 京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材B 组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合 物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有少 量颜料及分散的助剂。常用的颜料有钛白、碳黑、中铬黄、酞青绿、酞青 蓝等。对京沪高铁，喷涂聚脲弹性防水涂料应选取除黑 色外的其它颜色，宜使用深灰色。分散剂大多是表面活性剂，根据在水中的离解度， 可分为离子型的和
8、非离子型的。离子型的又可分为阳离 子型、阴离子型和两性的表面活性剂。其作用是防止颜 料沉降、浮色。 京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第二章 聚脲化学反应原理京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材聚氨酯的化学反应原理氨基甲酸酯基团(氨酯键)聚氨酯的化学反应属于氢转移的加成聚合反应。反应 在比较活泼的NCO双键上进行，活泼氢化合物中 的氢原子转移到NCO中的N原子上，余下的基团与羰 基C原子结合，生成氨基甲酸酯、脲基等化合物。京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材聚脲的化学反应原理脲 键右图是尿素的分子结构 聚脲被称为有机石头京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材异氰酸酯与水的化学反应异氰酸酯与水反应先生 成不稳定
9、的氨基甲酸， 氨基甲酸分解成胺和二 氧化碳。胺继续与异氰 酸酯反应生成脲键。此反应是湿固化聚氨酯 涂料的基础，也是聚氨 酯材料易发泡的原因。京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材聚氨酯、聚脲化学反应聚脲与聚氨酯的主要区别:优点：聚脲使用氨基聚醚，反应快，可低温固化聚脲对水不敏感，可在高湿环境下施工聚脲不使用催化剂，耐催化老化 缺点：价格高，性能调节小京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材喷涂聚脲分为：芳香族聚脲脂肪族聚脲聚天门冬氨酸酯聚脲京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材芳香族聚脲（历史上曾将一类从植物胶中取得的具有芳香气味的物质称为 芳香族化合物。现在指分子中至少含有一个苯环，具有与开链 化合物或脂环烃不
10、同的独特性质的一类化合物 组分是芳 香族异氰酸酯，如MDI, LMDI等NCO直接与苯环相连 B组分含芳香胺扩链剂，如E-100,E-300,Unilink4200京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材芳香族聚脲在世界大量应用，京沪高铁使用 优点：优异的物理性能；价格低缺点：在光照下黄变，易老化在紫外线下自氧化生成醌亚胺京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材脂肪族聚脲开链烃及除芳香族化合物以外的环状烃类及其衍生物的总称 组分是脂肪族异氰酸酯，如二环己基甲烷二异氰酸酯 HMDI,四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯 TMXDI等 B组分含脂肪胺扩链剂，如IPDA, CLEARLINK1000等京沪高铁喷涂聚脲防水技术
11、培训教材脂肪族聚脲优点：突出的耐候性能；优异的耐低温性能 缺点：物理性能稍差；耐高温和耐腐蚀差； 价格贵项目保持率 拉伸强度95% 伸长率100% 撕裂强度98% 硬度100% 粉化无 光泽保持率90%检测标准：ASTM G-53，UVB-313，3000小时京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材聚天门冬氨酸酯聚脲组分是脂肪族异氰酸酯，如HDI三聚体 B组分是聚天门冬氨酸酯（仲胺），由二烷基马来酸酯与脂 肪族伯二胺经过Michael加成反应而成（一个亲电的共轭体 系和一个亲核的碳负离子进行共轭加成）京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材聚天门冬氨酸酯聚脲优点：1固化速度可调至15分钟以上；2高拉伸强度、高
12、光泽度、优异的耐磨性能；3优异的附着力(DTM, Direct to Metal)；4优异的防腐性能及耐紫外光性能；5可以刷涂也可以常规高压无气喷涂机施工。缺点：价格昂贵弹性稍差原料品种少京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材芳香族聚脲不但黄变，而且易粉化和失色；而脂肪族聚 脲长期使用不变色，物理性能保持率高。国外研究表明： 芳香族聚脲耐紫外光3800小时后性能保持率80%以上，而 脂肪族聚脲6000小时后性能保持率90%以上。京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第三章 喷涂聚脲技术优点京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材 1.固化快，10秒凝胶，10分钟达到步行强度。复杂曲面不流挂； 停工期短，业主欢迎
13、2.对温度和水分不敏感，施工时受环境温度、 湿度影响小。 3.100%固含量，零VOCs,对环境友好。 4.一次施工达到厚度，克服多层施工的弊病。 5.优异的物理性能，如抗张强度、伸长率高、 耐介质、耐磨、抗冲击等。 6.硬度可调节的范围大（弹性体/刚性体）京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材 7.涂层致密、无接缝，形成皮肤式结构，防 水、防腐效果极佳。 8.与混凝土和钢等底材附着力好，不分层。 9.耐候性好，脂肪族体系户外可长期使用。 10.施工速度快，单机日施工1000m2以上。 11.投入使用后不需要维护，节省了昂贵的维 护费用。一次投资，终生受益。京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第四章 聚
14、脲发展简史京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材年 代 国 家 重 大 事 件1937年 德 国 德国I.G.Farben公司的奥托拜尔博士Otto Bayer首先将异氰酸酯用于聚氨酯合成1941年 德 国 德国拜尔公司将聚氨酯工业化1969年 德 国 德国拜尔公司将DETDA用于聚氨酯RIM1970s 美 国 Jefferson化学公司合成端氨基聚醚，主要 用做环氧固化剂，商品牌号Jeffamine 1973年 美 国 世界上首个“聚脲”产品，溶剂型，固化快1984年 美 国 Jeffamine 端氨基聚醚用于聚脲RIM京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材年 代 国 家 重 大 事 件1986年 美
15、国Texaco公司 Austin 实验 室1989年 美 国Primeaux发表研究论文，引起轰动 ，聚脲首次在德克萨斯州的某屋面防水成功应用1991年 北 美聚脲开始商业化，主要用于混凝土防腐、钢结构防腐和皮卡耐磨等领域1993以后欧洲/东南亚各国纷纷 引进聚脲技术，并进行商业化1995年中国海洋化工研究院（青岛）开始前期探索1997年中国海化院引进第一台喷涂机Gusmer H-35001998年中国喷涂聚脲首次在青岛某会议室地面应用京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材左图 1997年海花院引进中国 首台喷涂机 右图 聚脲在中国首次应用京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材时间标准类型标准名称主起草单
16、位2006年化工行业HG/T 3831-2006喷涂聚脲防护材料海洋化工研究院2008年国家标准 GB/T23446-2009 喷涂聚脲防水涂料苏州非金属矿工业设 计研究院 2008年行业标 准 JGJ 报批稿喷涂聚脲防水工程技 术规 程 中国建筑科学研究院 2009年国家重点项目京沪高速铁路桥混凝 土桥面喷涂聚脲防水 层暂 行技术条件中铁工程咨询公司 中国铁道科学研究院 青岛理工大学国内聚脲标准京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材国际聚脲标准美国防护涂层协会 SSPC 基于性能的、快速或中等固化速度的脂肪族聚脲面漆 本标准明确规定包含聚氨酯/脲，即半聚脲京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材第五章 聚脲材料性能京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材硬段：异氰酸酯、胺或醇扩链剂 软段：聚醚多元醇、氨基聚醚硬段之间静电力很强，而且有大量的氢键，产生微相分离京沪高铁喷涂聚脲防水技术培训教材拉伸强
