聚脲喷涂技术是近年来聚氨酯涂料行业发展起来的新技术。188BET竞彩聚氨酯化学大约有60年的历史。自20世纪70年代以来，弹性体聚氨酯涂料已经可用。聚脲弹性体技术是在大约10年后引入的。两个主要的应用领域是反应注射成型(RIM)和喷涂涂料。

聚脲涂料结合了极端的应用性能，如快速固化(即使在远低于0℃的温度下)，对湿度不敏感，以及特殊的物理性能，如高硬度，柔韧性，撕裂和拉伸强度，耐化学性和耐水性。其结果是良好的耐候性和耐磨性。该系统是100%固体，使其符合最严格的VOC法规。由于其特殊的固化轮廓和特殊的薄膜性能，聚脲喷涂技术发展到各个领域，包括防腐、密封、膜、衬里和填缝。

定义

图1 /异氰酸酯反应按此放大

“聚脲”这个词在过去被错误地使用过。聚氨酯涂料化学可分为三个分支:聚氨酯涂料、聚脲涂料和混合聚氨酯/聚脲涂料，它们都与不同的异氰酸酯反应有关(见图1)。每个分支都涉及芳香族、脂肪族或芳香族和脂肪族的混合体系。颜料、填料、溶剂和/或添加剂都可以加入其中。

纯聚氨酯涂料是异氰酸酯组分与仅含羟基树脂制成的树脂混合物之间反应的结果。最终的涂膜将不含有意的尿素基团。聚氨酯体系很可能含有一种或多种催化剂。

聚脲涂层是异氰酸酯组分和树脂混合组分之间一步反应的结果。所述异氰酸酯可以是单体基、预聚物、聚合物或共混物。对于预聚物，可以使用胺端和/或羟基端树脂。树脂共混物只应含有胺端树脂和/或扩链剂，不应含有羟基反应性聚合物成分。本文所提到的聚脲涂料都符合这一要求。

聚氨酯/聚脲混合涂料是由这两种涂料体系的组合而成。异氰酸酯组分可以与“纯”聚脲体系相同。该树脂共混物是端胺和端羟基聚合物树脂和/或扩链剂的共混物。树脂共混物也可以含有添加剂或非主要成分。为了使含羟基树脂的反应活性达到与胺端树脂相同的水平，必须添加一种或多种催化剂。

水/异氰酸酯反应在该过程的最后也会产生脲基。然而，该反应不应被认为是聚脲反应，因为其机理是一个两步过程，由慢得多的异氰酸酯/水反应控制，并产生二氧化碳。

聚氨酯景观

不同聚氨酯(PU)技术之间的选择基于不同的参数(见图2)。聚氨酯提供了成本和质量之间的最佳折衷，但受到应用性能的限制。当基材湿度超过5%时，聚氨酯系统容易起泡。这是由于羟基多元醇和水在与异氰酸酯基团反应时发生竞争。环境的湿度含量和应用温度是聚氨酯和其他化学反应系统的限制因素。

混合系统已经有了更广泛的应用条件，但是混合系统中催化剂的存在使得它们比“纯”聚脲系统对湿度更敏感。此外，由于多元醇/异氰酸酯催化反应与胺/异氰酸酯反应对应用温度的影响不同，因此该体系的稳定性降低。

聚脲可以在极端条件下使用。当它被用于基材几乎饱和的水，聚脲不会引起起泡，也不会发生起泡时，空气中含有大量的湿度。即使在非常低的温度下(低至-20℃)，聚脲涂层仍然会固化。聚脲涂料结合了高柔韧性和硬度。当有下列要求时，它们是最合适的涂料。

• 高固化速度
• 适用于高湿度和/或低温环境
• 极好的耐磨性
• 不透水膜
• 高厚度堆积
• 抗化学腐蚀

聚脲涂料的应用

为了确定正确的应用，需要对聚脲喷涂涂料的性能有一个很好的了解。表1概述了聚脲喷涂产品的物理和化学性能。众所周知，聚脲系统非常坚固;它们结合了高弹性和高表面硬度，从而产生非常好的耐磨性。

市场发展始于美国，随后是亚洲，在20世纪90年代后半期出现了非常强劲的增长。在其第一阶段，聚脲被用作屋面应用聚氨酯保温泡沫的保护层。在欧洲，聚脲喷涂涂料市场在过去几年才开始发展。

由于其对环境、基材和温度的湿度耐受性高，聚脲适用于建筑应用中的混凝土涂层，如屋顶修复、安全壳衬垫、膜、停车场甲板、桥梁和海上应用。其高耐磨性允许应用于卡车，散货运输货车，货船和传送带的内衬。

原材料188金宝搏bet官网

聚脲喷涂涂料配方由以下五组分组成。

• 异氰酸酯
• (被动)稀释剂
• Polyetheramines
• 链延伸部分
• 添加剂和颜料

异氰酸酯

由于最常用的异氰酸酯是二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，因此本文主要介绍基于MDI的产品。脂肪族系统可用于紫外线稳定性是一个问题。

标准聚脲喷涂涂料采用NCO含量为15-16%的mdi预聚物。在这个NCO范围内，材料的粘度和体系的反应性之间得到了一个很好的折衷。低NCO预聚物具有较高的粘度，但具有较高的弹性和较慢的反应性。较高的NCO预聚物粘度较低，有利于两组分的有效混合。然而，他们变得更加被动，有可能积累更多的内部压力。如果需要更高的表面硬度，可以使用更高的NCO预聚物。表2概述了欧洲用于聚脲喷涂涂料的mdi预聚物的主要性能。

稀释剂

碳酸丙烯酯是聚脲的活性稀释剂;它具有高闪点，低毒性，不应被视为VOC。

以下是使用碳酸丙烯酯的主要优点。

• 提高了异氰酸酯预聚物的保质期;
• 用于两组分在喷枪混合室中混合的相容剂;
• 异氰酸酯预聚物的降粘剂
• 提高涂膜的流平性。

碳酸丙烯酯与胺反应生成含有仲羟基的氨基甲酸酯结构(见图3)。由于异氰酸酯和胺之间的快速反应，仲羟基没有机会与异氰酸酯反应。因此，碳酸丙烯酯分子应该被认为是一个单功能分子。

在不能避免与水接触的应用中，应限制使用碳酸丙烯酯，因为碳酸丙烯酯与水完全混溶，未反应的碳酸丙烯酯可以被提取出来，增加了薄膜的透水性。

如果与异氰酸酯组分相容，可以使用其他溶剂或降粘剂。它们可能被认为是挥发性有机化合物。但是，它们会增加收缩效果。

聚脲喷涂涂料中使用的胺共混物是聚醚胺和扩链剂的混合物。树脂共混物的主要成分是氨基端环氧乙烷和/或环氧丙烷聚醚的混合物，分子量从200至5000g /mol不等。伯胺基团与异氰酸酯组分的NCO基团提供了非常快速和可靠的反应。表3给出了聚脲中常用的聚醚胺的性能。

链延伸部分

二乙基甲苯二胺，或DETDA，是芳香族聚脲喷涂涂料中使用的标准扩链剂。DETDA有助于硬块，提高固化膜的耐热性。它是树脂共混物中反应性最强的胺，但由于固化过程中的相分离，它控制了反应机理，使喷涂聚脲膜成为可能。

其他扩链剂，如二甲基硫代-甲苯二胺(DMTDA)、N,N'-二(叔丁基)-氨基联苯甲烷(DBMDA)或4,4'-亚甲双-(3-氯，2,6-二乙基)-苯胺(MCDEA)，都能显著减缓反应。表4列出了各种扩链剂及其特性。

减慢反应速度也意味着与水反应的竞争变得更加重要，需要采取预防措施。

添加剂和颜料

根据应用，添加剂，颜料和/或填料被引入到配方中。颜料和/或填料的添加是有限的，因为这两种组分在应用温度下的粘度必须保持在控制之下。更高量的填料和增强填料可以作为第三组分添加到系统中。

产品使用说明

处理聚脲涂料最重要的环节是混合。通过机械吹扫的冲击，在合适的混合模块中获得良好的混合效果。产品的操作压力和温度也有助于优化混合效率。

由于聚脲固化速度快，混合时间短，产品采用高压冲击混合。当然，对于现场应用，优选以固定的1:1体积混合比配制产品。现场使用的压力将在150到250bar之间变化。产品在应用温度下的粘度理想需要低于100mpa。S，两组分的粘度需要在同一水平。图4显示了mdi预聚物在不同温度下的粘度。这些预聚物的性质见表2。

树脂共混物在25℃时的粘度约为900mpa。s，降至100mpa以下。施加温度下的S。

实验证明，在65℃、70℃和80℃下生产的聚脲薄膜具有不同的性能，并且这些性能随着温度的升高而提高。新的喷雾设备允许不同的温度设置为两个组件，确保在喷头的最佳混合。

喷涂设备有了明显的改进。新特性包括以下内容。

• 两个组件单独的温度设置
• 更容易设置可变比率
• 易于输出控制
• 易于监控应用程序参数

聚脲体系的指数通常保持在略高于异氰酸酯指数的1.05-1.10范围内。当异氰酸酯对湿度发生反应时，多余的异氰酸酯补偿了储存和/或应用期间异氰酸酯基团的“损失”。对体积比为1:1的喷涂体系的膜性能进行了测试，其指标变化范围在0.90 ~ 1.15之间。试验结果表明，该薄膜在1.05及以上的指标下性能最佳。指数低于1.05时，即使指数变动0.2，结果也会发生显著变化，变得不可预测。

误解/过去的问题

聚脲的应用在起步阶段就存在一些问题，这些问题是人们对聚脲技术仍然存在误解的根源。这些问题部分是由于在引进这项技术时缺乏经验，部分是由于缺乏适当的应用设备，部分是由于这项新技术不能以与现有涂层系统相同的方式应用。

当聚脲首次出现时，最初的误解是因为它看起来太容易应用。聚脲反应非常快，涂完涂料后立即投入使用，几小时后即可获得涂料的最终性能;它对水或温度不敏感，易于配制和生产。以下是由于试验失败而导致的常见问题及其解决方案。

这个系统太快了;因此，层间附着力差。

市场上的第一个系统确实非常快，凝胶时间最多2秒。几周的涂布间隔时间的实验室测试表明，涂布间的附着力非常好，也适用于这些非常快速的系统。当涂层粘合出现问题时，大多数情况下，它们可能与原材料，系统制造或喷涂设备的问题有关。188金宝搏bet官网喷雾设备问题或一个或两个组件向混合模块的进料干扰会导致混合不良。调整喷雾器的机器设置可以解决这个问题。

表面质量很差。

由于系统的高反应性，喷涂膜的表面质量最初非常差。喷雾设备的微调是解决这一问题的第一个改进。使用无挥发性有机化合物、反应性稀释剂和开发具有更高2,4'-异构体含量的新型MDI预聚物，在不影响工作时间的情况下获得了完美的表面质量。

层厚积累过快。

聚脲喷涂涂料的最初应用导致了高层厚度。喷雾设备的进一步发展为只需要几百微米的应用提供了机会。在不久的将来，寻找100-150微米的工业应用将可用。

基材润湿性很差。

同样，这是一个与聚脲开发阶段使用极快喷涂系统有关的问题。开发项目侧重于混凝土的粘附性，聚脲体系的凝胶时间为3-4秒，导致混凝土的内聚性粘附失败。在实践中，为了限制多变的现场条件下的风险，采用了由底漆和面漆组成的多层体系。

系统成本(原材料成本vs.项目成本和产品生命周期)。

仅考虑原材料成本时，“纯”聚脲系统更昂贵，但可以应用于任何其他系统都无法实现的领域。188金宝搏bet官网在估算一个项目的资金时，如果将处理时间和等待时间都包括在内，那么在将涂层基材重新投入使用之前，聚脲更具竞争力。

设备投资

设备的初期投资相当昂贵。如上所述，项目的成功很大程度上取决于设备和应用程序，我们认为，高进入门槛只能保证专业和熟练的操作人员提供高质量的服务。

有经验的涂抹器。

训练有素的施药团队的经验和积极性与喷雾设备、原材料的选择、足够的个人防护装备和制定合适的系统一样重要。188金宝搏bet官网

最新进展

系统功能的影响(表5)

聚脲涂料以其耐化学性和韧性而闻名。对于一些应用领域，如初级安全壳和油管内涂层，需要具有较高的耐化学性。提高耐化学性的一种方法是增加交联密度。从我们的一个实验程序中可以得出以下结论。

随着聚脲体系功能的不断增强:

• 预聚物的粘度增加，混合效率降低。

• 无胶无粘时间缩短，表面质量变差。在预聚物的功能高于2.5时，系统不能再加工。

• 物理性质得到改善，直到达到约2.5的功能;在2.5以上，物理性能随着聚脲体系功能的增加而降低。

• 系统的灵活性降低。

• 耐磨性降低。

• 耐化学性降低。

由于交联效率随着聚脲体系功能性的增加而降低，因此其物理和耐化学性能并没有得到预期的改善。在典型的凝胶时间为2-4秒的配方中，应采取2.2或以下的功能。

预聚物的2,4'-异构体含量

2,4'-异构体的高位阻对反应时间有影响。较长的凝胶时间和打开时间导致以下结果。

• 不太关键的应用条件设置
• 更好的基材润湿
• 在各种基材上具有优异的附着力
• 改善的找平行为导致更好的表面质量
• 增强的物理性能(见表6)

快速发展的物业

聚脲涂料主要用于需要快速固化的场合。当用于管道防腐时，大量涂层管道的储存是困难的，而且由于重量大，涂层需要在运输前完全固化。用于桥墩防护的聚脲需要在涨潮前充分固化。

聚脲涂层在固化的初始阶段由于高反应性而形成高内应力。应力对新涂聚脲膜物理性能的发展有负面影响。通过改性MDI预聚物，可以改善涂层的松弛性，从而减少所涂涂层投入使用前的等待时间。改善的松弛导致更少的应力积累，没有变形，改善附着力和更快的物理性能发展。

在本研究中，测试了抗冷冲击性能，以及标准物理性能(见表7a)。冷冲击试验，在应用后的一小时内，被证明是一个非常可靠的测量物业发展作为时间的函数。目标是在不影响最终属性的情况下更快地开发属性(参见表7b)。