2016-05-23 08:45:59
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什么是喷涂聚脲弹性体？
聚脲弹性体是由异氰酸酯与氨基聚醚及氨基扩链剂反应生成的一种具有脲基重复结构单元的聚合物。在国外，喷涂聚脲材料被称为可常温施工的液体防水卷材。该材料100％固含量、固化速度快 、对温度／湿度不敏感、物理强度高等特点。因此自1985年诞生以来，在防水领域获得了巨大的商业应用。20世纪末我国也开始将该产品应用于各类地坪、建筑防水、地铁车站防水等工程中。
一、．喷涂聚脲材料应用于防水工程的优点
喷涂聚脲材料是国外近10年来继高固体份涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低(无)污染涂装技术之后为适应环保需求而研制开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。
喷涂聚脲材料被国外称之为液体防水卷材。与传统的防水材料相比具有以下优点：
1)100％同含景，无挥发性有机物，符合环保要求；
2)不含催化剂，快速固化，可在曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，不产生流挂现象，对于凹凸、拐角、边角具有很强的保持性；
3)快速却可控的同化速度保证了T程能够快速的重新投入使用：
4)对水气、湿气不敏感，施=【=不受环境湿度、温度的影响；
5)可进行喷涂或浇注，一次施工的厚度可从数百微米到数厘米，克服了以往多次施工的诸多不便，缩短了施工周期；
6)优异的物理性能，如抗拉强度、撕裂强度、延伸率、耐磨性、耐刺穿、耐磕破、防湿滑等。高伸长率使其具有很强的裂缝弥合能力，对混凝土开裂的防护性非常优异；
7)优异的防腐性能，可耐大部分腐蚀介质，酸、碱、盐、海水、氯离子等的长期浸泡；
8)整体无缝、组织致密、坚韧，可用于迎水面防水，亦可应用于背水面防水：
9)对各种底材附着力高且持久，不会因为冷热交替出现脱落现象。
二、喷涂聚脲施工质量控制
1、底材处理
聚脲产品有着非常快的反应速度和同化速度，因此表面处理对于能否成功应用聚脲具有很大的影响。据不完全统计，聚脲工程的失败大约80％与底材表面处理不当有关。
(1)金属底材的处理
对于金属底材，喷涂前表面处理的方法很多，如酸洗磷化、机械打磨、喷砂抛丸等。而喷砂迄今为止仍是最佳的选择。原因有二：其一，喷砂后钢材表面清洁度有保证(>Sa2．5)；其二，喷砂后表面粗糙度有保证(Rz 40．751am)。而且涂装前底材具有一定的表面粗糙度不仅可大幅度增加聚脲与底材接触的表面积，还为附着提供了合适的表面几何形状，有利于聚脲与底材之间的粘接和涂层厚度分布的均匀一致；刚喷砂后的钢材，表面能增大，处于活化态，3小时之内喷涂配套底漆，是涂料分子与金属表面极性基团之问相互吸引与粘接的最佳时期。涂装前表面处理除了喷砂除锈外，还应包括喷砂前除油和除去可溶性盐等污染物。而一般施工者认为喷砂可以把它们清除，但实际上喷砂只是把大部分的污染物深深嵌入钢材的表面，形成更加隐蔽、危险性更大的污染。
(2)混凝土底材的处理
混凝土底材的情况十分复杂，是最难施工的底材之一，它多孔、透气、透水并且表面强度低。这种多孔性会使很多污染物渗透进来，如果这些污染物没有清理掉，就会对聚脲工程造成极大的破坏。表面强度低，呈现出一个脆弱的粘合界面。这些问题会潜在地造成聚脲体系与底材分层或起泡。所以，混凝土上层的浮浆以及混凝土上的污染物必须要清理掉，混凝土表面的凹陷一定要预先填平。处理的主要目的是除去表面浮尘和杂物以利封闭底漆渗透。
混凝士基材的处理，首先要抛丸或打磨，增加粗糙度，保证附着力。然后修补表面的孔洞和裂缝。
最后清除灰尘，施工一道封闭底漆。混凝土基材要采用表干慢、渗透时间长的底漆，让其充分渗进底材、反应固化后锚固底材。底漆渗得越多，工程质量越有保障。另一个对混凝土非常重要的要考虑的是，潮气透过混凝土的散发以及渗透压，这会潜在地造成所用涂层的分层和起泡。
有许多的标准可以用来检测混凝十表面的处理情况。一个比较常用的标准是：SSPC．SPl3“混凝土表面处理”。该标准引用了混凝七表面处理方面的其他的标准和检测方法。
2、喷涂设备及喷枪
聚脲体系是由两个化学活性极高的组分组成，混合后快速反应造成粘度迅速增大，如果没有适当的输送、计量、雾化和清洗设备，这一反应将是无法控制的，所以喷涂聚脲工艺需要有专业的喷涂，这一点完全不同于以往的普通涂料施工。喷涂设备是喷涂聚脲技术的的基础，也是喷涂技术推广应用的难点。对喷涂设备的基本要求是1)能够产生高压；2)能够对原料预热；3)设备的供料能力要大于喷枪的输出量。实际喷涂的配置对材料的物理性能产生重要影响。表3、4为聚脲的物理性能与工作压力和工作温度的关系。
3、原料的搅拌及预热
喷涂聚脲体系的R组分通常是加入颜料的。加入颜料的主要作用是用来增加聚脲产品的装饰性、耐紫外线性能、物理性能等。但是由于颜料的密度、界面状态与纯树脂均存在差异，经过一段时间后都有沉积到底部的趋势。即使加工时使用高剪切分散技术，仍难避免这种情况。在喷涂之前，没有搅拌原料，颜料将沉积。而喷涂设备仍然按1：1的体积比进行计量。毋庸质疑，在输送高颜料部分时将有一部分反应性的树脂被颜料所取代，出现比例失调。这将带来一系列的问题：发泡、鼓泡、雾化效果差、涂层颜色不均匀、涂层物理性能差等。
4、喷涂环境的控制
大量文献介绍喷涂聚脲弹性体施工时不受施工温度、湿度的影响，这是相当片面的。相对于聚氨酯类的涂料，由于胺基聚醚与异氰酸酯反应速度很快，体系中不存在催化剂，因此聚脲受施工温度、湿度的影响较小，但并不代表温度、湿度不对其产生负面影响。
(1)温度对聚脲性能的影响
化学反应速度及反应程度受温度的影响很大，一般化学反应，当温度每升高lO℃时，反应速度大约增大2"4倍，聚脲也不例外。同时，聚脲反应过程是一个玻璃化温度逐步升高的过程，当其玻璃化温度接近固化温度(通常是室温)时，链段被冻结，反应速度变得异常缓慢，甚至停止。因此，低温固化聚脲的物理强度通常较高温固化的低10---20％。
(2)湿度对聚脲性能的影响
如果湿度很大(如大于90％)，底材表面会形成一层薄薄的水膜。这可能对聚脲本身的物理性能不会产生太大的影响，但对附着力会产生致命的影响。湿度很大时，喷涂聚脲弹性体容易形成微泡。
聚氨酯或聚脲涂层发泡存在两种机理1)异氰酸酯与水反应，生成C02，这属于化学发泡；2)水分在喷涂过程中被裹进涂层中，而聚氨酯或聚脲的化学反应是一个放热反应，水遇热汽化、膨胀，这属于物理发泡。由于胺基聚醚或胺基扩链剂反应速度很快，一般不会产生化学发泡，但物理发泡是难以避免的。在高湿度下施工的聚脲涂层较干燥状态下施工的涂层密度下降10％左右，物理强度下降20％左右。
(3)聚脲的后固化对其性能的影响
喷涂聚脲是一种瞬问反应、快速同化的新涂层体系，但这并不代表聚脲喷涂完毕后就达到较好的力学强度。原因之一，由于聚脲反应速度很快并释放出大_!阜=的热，导致涂层在交联初期产生较大的内廊力，而内应力的释放通常需要一定时间，因此材料的物理性能／1i会很快达到最高值。原因之二，从化学原理上来讲，聚脲反应是逐步加成反应，这不同于自由基聚合，分子量是逐步增长的，只有分了量达到一定数值，才能宏观表现出一定的力学强度。这与实际喷涂状况是完全一致的：聚脲在最初的几个小时内呈现的是一种乳酪状状态，没有什么强度。因此，聚脲施T完毕后至少要在24小时到48小时甚至更长的时间之后才能投入使用，否则很容易造成前期损坏。
(4)聚脲的收缩率
聚脲产品是一种热同性材料，所有的热同性材料在周化时都有收缩现象。热收缩率与所选择的聚脲配方体系和操作条件是有点接关系的。大多数工业应用的聚脲体系的收缩率都在0．5％左右，而配方设计不当的聚脲体系收缩率高达5％，这对于实际应用是完全不可接受的。聚脲的收缩大多出现在最初的24小时内，然而有些在72小时后也有进一步的收缩，这主要取决于工艺和施‘T设备。一般固化速度在3～10秒的聚脲体系，具有较高的拉伸强度和较低的伸长率(100～300％)，并且具有较高的收缩率。而凝胶速度在15～45秒的喷涂体系中收缩率相对较低，且其伸长率都大于400％。聚脲的线性收缩率也受施工条件的影响。快速同化聚脲体系在施rT过程中需要加热，如果施工过程中不加热，或者加热温度达不到要求，虽然它能够固化，但是会导致产品具有比较大的收缩率。在许多情况下，收缩产生的力量可能大于聚脲产品初始的拉伸强度，并且在纤维底材上的产品会发生断裂。
(5)聚脲涂层的厚度
首先，聚脲不是一个薄涂层施工技术，由于100％同含量，粘度低，所采用的树脂分予嚣较小，成膜能力差，喷涂必须达到一定的厚度才能形成连续的涂膜，从实践经验来看，聚脲涂层总体厚度不能低于0．8mm。同时，每道聚脲施T的厚度也不要太薄，聚脲反应是放热反应，涂层需要集中放热来加强同化，这样才能达到很好的力学强度。对于防水T程来说我们一般推荐喷涂厚度为l一2 mm比较适宜，这样既节约了成_=串=又达到了很好的防水效果。
美国PDA协会曾做过一个调查．喷涂聚脲材料中的60％应用于混凝七保护，5％应用于屋面防水工程中。而混凝土保护工程中大部分应用是混凝十防水，包括高速公路防水、隧道防水、建筑防水、储水池应用等，也包括一些含有腐蚀介质的混凝土底材的防水应用，如废水处理池等。由于聚脲具有优异的弹性，因此非常适合于作为底材如混凝土的防护材料。因为混凝土材料容易脆裂，而聚脲具有非常好的裂缝延伸性。曾经一个实验对其延伸性做了检测。将涂有SPUA材料的样品从1．8米高处自由落下，砼自身被震裂，但SPUA材料毫无损伤，并将砼的碎块牢牢地聚集在一起。由于SPUA材料自身优异的柔韧性和力学强度，即使在混凝土开裂的情况下，聚脲材料不但自身不会断裂，而且还能将混凝土材料紧紧“抓住”，起到防水和保护作用。