单组分聚脲液体防水涂膜的性能与应用技术.doc

单组分聚脲液体防水涂膜的性能与应用技术

一、　聚脲：

　　通常，我们所说的聚脲是指由两个组分所构成的。其中A组分为含有多个-NCO 的小分子或高分子（预聚体）。R组分为含有二个或二个以上端氨基的高分子和低分子组合物。A组分和R组分混合迅速反应形成聚脲，其作用时间通常只有几秒钟至1分钟就发生凝胶。端-NCO基团与端NH2- 反应非常快。　
　　~~NCO+NH2~~　→~~NHCONH~~~其反应形成脲键，如果将分子中多氨基-NH2换成多羟基（如聚醚多元醇，聚酯多元醇-OH）则其为双组分聚氨酯。
　　~~NCO+ HO~~→~~NHCOO-~~其反应形成氨酯键（氨基甲酸酯），如果将R组分中端氨基进行化学封闭，封闭后的中间体在隔绝空气（水份）条件下不会与含NCO的组分发生化学反应，能够共存于同一体系中。其混合物一旦其与空气接触，封端多元胺在水份作用下封闭解除，释放出端氨基，而氨基-NH2或-NH-则迅速与-NCO发生反应，形成脲键。此就是单组分聚脲反应原理。
　　二、单组分聚氨酯与单组分聚脲的相似点和相异点：

　　1、单组分聚氨酯

　　单组分聚氨酯是以含多羟基多元醇与多异氰酸酯在一定条件下合成含有多-NCO的高分子预聚体与粉体填料，增塑剂，稀释剂，催化剂，助剂等在隔绝空气下混合所构成。混合料一旦其与空气中水份作用，则反应交联形成橡胶膜　　　　　　　　　　　　　　
　　-NCO+H2O→~~NHCOOH →~~NH2+CO2 ↑　　　　　　　　　
　　~~NH2+NCO~~ →~~~ NHCONH~~~

　　在交联固化过程中，每一个水分子，消耗两个-NCO官能团，产生一个脲键，并产生一个二氧化碳分子。

　　因此单组分聚氨酯因有二氧化碳产生易形成气泡。如果在涂膜时，涂膜厚度太厚，二氧化碳形成的气泡（气孔）会使固化后的橡胶产生缺隙。密集的气泡会使聚氨酯橡胶涂膜产生缺隙降低使用期限。

　　因此，许多单组分聚氨酯生产商想尽办法来减少二氧化碳气泡。如采用物理吸附剂或化学吸附剂在胶层内吸附二氧化碳，或者控制反应速度，使聚氨酯在固化过程中释放二氧化碳的速度低于二氧化碳从橡胶膜中逸出速度。另外，一个更有效的办法就是采用潜伏性固化剂，但其储存稳定性和施工温度均受到影响。施工过程采用多遍成膜。
　　 2、单组分聚脲
　　单组分聚脲以含多异氰酸酯-NCO的高分子预聚体和经封端的多元胺（包括氨基聚醚）混合，并加入其它功能性助剂所构成的组合物。在无水状态下，体系稳定，储存期在9个月以上，一旦开桶施工，在空气中水份作用下，迅速产生多元胺，多元胺与异氰酸酯-NCO反应迅速。整个过程没有二氧化碳产生。也就不会有二氧化碳气泡产生。它与单组分聚氨酯相比，在分子设计上有其差异性：
　　①　单组分聚氨酯固化过程中，易产生二氧化碳，单组分聚脲无二氧化碳产生。可在任意厚度成膜。其大大提高施工工效。并避免施工错误。
　　②　单组分聚氨酯中加入大量的矿物粉料如硫酸钡、碳酸钙、粘土粉、滑石粉以及增塑剂、废油、石脑油、芳香油等。其对混凝土的粘接需要底涂剂。而单组分聚脲因其不含增塑剂、白油、粉料，其对混凝土或大多数基材有良好附着力。
　　③　单组分聚脲在分子设计上，可进行个性化设计。如从0.2Mpa~15Mpa可任意设计。针对 不同的防水部位，应有不同的强度值。
　　④　单组分聚脲不象单组分聚氨酯（加粉料）那样多相成核。其耐久性长。一般情况下材料本身有近15-20年以上的实际使用寿命。
　　⑤　单组分聚脲可以设计成无须保护层的产品，其在阳光下暴露，耐久性至少在10年以上。
　　三、森聚柯公司单组分聚脲的主要指标：

　　聚脲产品没有统一的国家标准。单组分聚脲无统一规范。以森聚柯公司开发的产品为例，介绍如下：
型号
A
B
C
D
E
F
状态
粘稠液体
粘稠液体
粘稠液体
粘稠液体
粘稠液体
粘稠液体
固体含量%
＞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表干时间
12~24小时
4~6小时
3~6小时
3~6小时
3~6小时
3~6小时
实干/天24小时
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
本体强度（Mpa）
0.2~1.2
1.5~2.5
2.5~3.5
3.5~4.5
4.5~5.5
10~15
断裂延长率
500~700%
350~500%
300~450%
250~300%
200~250%
100~200%
防水应用
部位
变形大的部位和抗穿刺自愈合的场所
卫生间
水房
地下室
卫生间
水房

地下室
房顶
彩板
隧道
地下室
车库
隧道
地下室
耐磨耐压防水一体化部位
体育场看台
火车站站台
加油站
油库
露天广场
　　四、施工作业：

　　从A型至F型最简便的方法就是将单组分聚脲倒在地上，用刮板刮平，用带齿形的刮板效果更好。该材料有一定的自流平性能。开放时间在2小时以上。涂布两遍效果更佳。也可以用硬质的刷子，硬质滚筒涂布，也可用特殊喷枪涂布。其厚度可以通过面积和用料量来控制，也可用刮板齿的高度控制。对于室内，建议厚度为1.3mm~1.7mm，即平均1.5mm。对于屋顶建议厚度为1.8 mm~2.2mm，即平均2mm。
　　五、单组分聚脲在建筑防水上的应用前景：

　　聚脲产品不象聚氨酯和JS涂料那样，可以加入大量的稀释剂和矿物粉体料。因此聚脲的成本大大高于聚氨酯和丙烯酸、JS涂层的成本。但从其耐久性，使用年限和质量上综合考虑，其综合成本要低的多。单组分聚脲在建筑防水上有其待开发的应用前景。

　　1、在屋顶，传统上做法一直采用卷材类防水材料做防水层。单组分聚脲是有抗紫外线性能，抗太阳暴晒性能，且其有-40℃的低温柔性。对于高寒地区（如东北、内蒙等）。冬季低温可能达到-35℃至-40℃，在如此之低的温度环境下，大多数卷材失去了柔性。单组分聚脲能适应这种低温环境。尤其是能抵抗低温时混凝土的开裂引起的形变，而不引起渗漏。在此类地区，三元乙丙橡胶也不失为一种好的防水材料，但三元乙丙橡的胶粘剂一直存在一些问题。原因在于胶粘剂的物理粘接力（靠分子间作用力）有限。在高寒地区的屋顶采用单组分聚脲应成为一个可能。聚脲有良好的附着力。

　　2、在我国大部分地区，屋顶用卷材SBS、APP、PVC、EPDM等非常普遍。但是女儿墙、水落口、泛水，管根等细部总是防水的薄弱环节。单组分聚脲在这些细部做防水具有其优势。其一是对基材的附着力良好（化学粘合）；其二是其具有良好的柔性；其三是耐暴晒和抵抗紫外线能力；其四，其能长期耐水浸泡达10年以上。如能将单组分聚脲推广到这些部位使用，则能大大提高屋顶防水工程的质量和耐久性。

　　3、 对于混凝土潮湿基面的防水。中国每年的建筑工程在全球是最大的，实际施工现场很复杂，对于防水层施工，表面含水本应在9%以下，其粘接性是良好的。但如果是非常潮湿的混凝土基面应用特殊底涂剂。这种特殊底涂剂，一方面吸收水份，同时与混凝土表面-SiOH发生化学结合形成牢固的化学粘合。在底涂表面再涂布单组分聚脲，其能长期耐水浸泡。
　　4、异形面的防水。对于有多管道、多管线、穿孔、桩等异形面的防水，如厨房、卫生间，地下室等。其在这些异形部位防水效果良好，可一次成膜，施工方便。不会产生空鼓现象。

　　5、抗穿刺自愈合型。对于做完防水层后需要打钉的部位曾有商家采用自粘型卷材，其具有一定的自愈合性。这些通常为沥青与丁基类橡胶类增粘剂的物理粘合。本文中A型单组分聚脲在分子设计上，可以设计成自愈合型。其表现在第一天涂布单组分聚脲，第二天上人并可在其上垂直打钉。此时，聚脲处于半交联状态。在2-12天时间里进入钢钉孔眼的聚
脲或钢钉周边聚脲仍在进行交联反应。12天后交联反应基本停止。孔眼自动愈合完成。如果在12天后再打入钢钉。则难以愈合。

　　6、窗台渗漏水是建筑物一个通病。许多人士错误地认为门窗安装时，洞口沙浆填充不实，或者投诉没有填充发泡剂，或者投诉硅酮胶（或其它密封胶）施工不佳等造成渗漏水现象。其实上述均不是关键原因，即使上述环节都做好了还会发生渗漏水现象。关键原因在于窗户安装后多种材料膨胀系数不一致而不可避免地在台面和各基材的界面会开裂，且发泡剂和砂浆并不防水。在安装窗户时如用单组分聚脲将整个窗台和窗户洞口（已填砂浆或发泡剂）及窗框边缘（约5-10mm）涂布一遍，能从根本上彻底解决渗漏问题。

　　7、中国有大量的旧屋顶需做防水维修工作程。传统做法是将旧的SBS、APP、PVC等全部铲掉，废弃，再重新做新的防水层。如果采用单组分聚脲做防水维修，则无须全部去掉所有旧的防水层。只需先作细部处理后，可直接在其旧的防水层上涂布单组分聚脲，无需保护层。可大大节省工时，且保护环境。

　　8、彩钢屋顶渗漏一直是一个难解决问题。暴露型单组分聚脲为其带来了福音，它优异的附着力和耐候性能为彩钢屋顶从根本上解决渗漏问题。
　　六、讨论：
　　1、 聚脲作为一种新型材料用在建筑防水工程上有较好的应用前景，其为一种高等级的涂膜防水材料。
　　2、 聚脲在建筑防水效果和性能、耐久性方面具有一定优势。但其价格较高，一般建筑防水工程有无可能采用？目前的建筑法规对建筑防水工程只有五年的要求。对于要求有十年以上保证的建筑防水工程或在高档住宅防水工程、重大公共防水工程上其应存在一定的应用前景。
　　3、 聚脲从其材料性能上，难以填充粉料和添加溶剂，其在市场上难以产生劣质产品。这有利于规范市场。
　　4、 在中国建筑防水市场上，聚脲材料可否向预制卷材方向发展，值得讨论。