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喷涂聚脲技术最新进展

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喷涂聚脲技术领域的最新进展—聚天门冬氨酸酯聚脲

黄微波 王宝柱 刘培礼 陈酒姜 刘东晖

（海洋化工研究院 青岛 266071）

摘 要

聚天门冬氨酸酯聚脲是近年聚脲工业领域出现的新品种。本文重点介绍了其组成、特性、反应活性、

材料性质及应用实例。

关键词: 喷涂、聚脲、聚天门冬氨酸酯 前言

在以往的文章中，笔者大量介绍了芳香族、脂肪族喷涂聚脲(简称SPUA)材

料。这二类聚脲材料虽然在降低反应速度方面取得了不少进展，但是离人们期待

的理想施工时间还有一定的差距。聚天门冬氨酸酯SPUA材料，是近五年来聚脲

工业领域出现的一种新型脂肪族、慢反应、高性能涂层材料，被称为第三代聚脲。

可以制备高耐候性和耐化学腐蚀的防护涂料、快速固化型面漆、直接涂于金属基

材的快速固化涂料以及工业地坪等。

一、组成

聚天门冬氨酸酯SPUA材料的组成见表1。A组分采用HDI三聚体（见图1）；

B组分选用聚天门冬氨酸酯（见图2）。当分子中的X被不同结构的基团取代后，

便会生成聚天门冬氨酸酯系列衍生物，从而获得不同功能的B组分。聚天门冬

氨酸酯分子结构中的氨基，处于空间冠状位阻环境的包围中，特殊的诱导效应使

得它在与HDI三聚体的反应过程中，表现出“减速”作用。通过人为增加聚天

门冬氨酸酯分子中空间冠状结构的位阻密度，就能够合成出降低反应活性、延长

凝胶时间的“定时”化合物。

表1 聚天门冬氨酸酯SPUA材料组成 组分

项目 A B

名称 HDI三聚体 聚天门冬氨酸酯

组成 脂肪族 位阻型脂肪族仲胺

固含量/% 100 100

粘度/cps (25℃) 1000～3000 240～1500

当量/g/eg 195～205 230～325 二、特性

几种天门冬氨酸酯的物理性能见表2。聚天门冬氨酸酯实际上是一种脂肪族

仲胺，它最早于1990年由Zwiener等人发现可以用做溶剂型聚氨酯涂料的反应

型稀释剂，能够与普通含有羟基的聚酯、聚丙烯酸酯共聚物混溶，从而降低涂料

体系中的VOC含量。

当它与同是脂肪族的HDI三聚体反应时，能够得到耐候性非常好的新型脂

肪族SPUA材料，具体表现在：聚天门冬氨酸酯粘度低；与HDI三聚体的反应

速度可以通过不同的取代基团，凝胶时间从5 min延长至120 min；施工寿命可以

从5 min拓宽到2h以上；喷涂一道就可达到0.6mm；涂层表面无气孔产生；配方

体系的可调节范围很宽；对紫外线有很好的耐受性，光泽持久、色彩稳定、不泛

黄；喷涂时的材料损耗少；固体含量可以从70%调节到100%。

* 2003年科技部攻关计划引导项目 * 2001年青岛市科技重点发展项目

1

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NN

NOOO

NCONCO

NCO

图1 HDI三聚体结构式

OOO

ONHXNHO

OO

OR

RR

R

图2 聚天门冬氨酸酯结构式

表2 几种天门冬氨酸酯的物理性能

组分

项目 Desmophen

NH XP-7068 Desmophen

NH 1420 Desmophen NH

1220 Desmophen NH

XP-7161

固含量/% 100 100 100 100

当量/g/eq 291 279 230 230

粘度/cps (25℃) 1500 1200 240 240 三、反应活性

聚天门冬氨酸酯与HDI三聚体的反应活性见表3。结果表明：二者的反应活

性远远低于以往的脂肪族、芳香族扩链剂。因此，人们就可以按照施工季节的户

外环境温度，确定B料的组成，从而有效地掌握施工节奏和进度，大大提高施

工效率，节约材料和费用。 表3 几种聚天门冬氨酸酯与HDI三聚体的反应活性

B组分 A组分*凝胶时间/22℃ 凝胶时间/0℃

Desmophen NH XP-7068 Desmodur XP-7100 40 min —

Desmophen NH 1420 Desmodur XP-7100 20 min 23 min

Desmophen NH 1220 Desmodur XP-7100 1.5 min 2 min

Desmophen NH XP-7161 Desmodur XP-7100 1.5 min —

CLEARLINK®1000 Desmodur XP-7100 15s —

ETHACURE®-100 Desmodur XP-7100 15s —

* HDI三聚体，NCO含量20.5%，粘度1000cps(25℃) 天门冬氨酸酯与芳香族预聚物的反应活性如表4所示。从该表可以发现：空

间位阻效应、异氰酸酯种类对聚天门冬氨酸酯的反应活性影响很大。据此，我们

可以按照配方设计的需要，人为地制备出凝胶时间在数min至数h的喷涂体系，

满足不同使用场合的需求。

表4中还有一个有趣的现象：聚天门冬氨酸酯与TDI预聚物的反应活性远

远低于它同MDI预聚物的，这说明TDI预聚物分子结构中NCO的空间位阻效

2

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表4 几种天门冬氨酸酯与芳香族预聚物的反应活性 B组分 A组分 凝胶时间/min 22℃ 凝胶时间/min 0℃

Desmophen NH 1420 MDI预聚物 NCO含量，16% 1 4

Desmophen NH 1220 MDI预聚物 NCO含量，8% 0.5 0.5

Desmophen NH 1420 MDI预聚物 NCO含量，16% 5 —

Desmophen NH 1420 TDI预聚物 NCO含量，3% 40～60 90

Desmophen NH 1220 TDI预聚物 NCO含量，3% 5 9

四、材料性能

选择不同的聚天门冬氨酸酯与NCO含量为20.5%的HDI三聚体反应，所生

成的SPUA材料的拉伸强度和伸长率差别很大，见表5。它表明：含有环己烷结

构的Desmophen NH XP-7068和Desmophen NH 1420样品的拉伸强度都在45MPa

以上，但断裂伸长率只有4%，基本上属于刚性材料。而含有直链烷烃结构的

Desmophen NH 1220和Desmophen NH XP-7161样品的拉伸强度都只有12～

16MPa，但是，其断裂伸长率比环己烷结构有了显著的提高。特别是不含侧甲基

的Desmophen NH XP-7161样品，其断裂伸长率达到了84%，从而成为一种很有

韧性的材料，这一点与通常的MDI基SPUA材料差别很大，主要原因系两者的

相分离特性不同。

表5 聚天门冬氨酸酯对20.5%的HDI三聚体力学性能的影响*

B组分 A组分**拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%

Desmophen NH XP-7068 Desmodur XP-7100 48.1 4

Desmophen NH 1420 Desmodur XP-7100 46.6 4

Desmophen NH 1220 Desmodur XP-7100 16.0 23

Desmophen NH XP-7161 Desmodur XP-7100 12.6 84 *所有喷涂样品需要在室温（22℃）、相对湿度（55%）的环境下养护14天，才能进行性能测试 * *HDI三聚体，NCO含量20.5%，粘度1000cps(25℃) 如果选择相同的聚天门冬氨酸酯与不同异氰酸酯结构、不同NCO含量的芳

香族预聚物进行反应，所生成的SPUA材料的拉伸强度和伸长率差别也很大，但

基本上都表现为高弹性材料，见表6。

五、应用实例

聚天门冬氨酸酯SPUA材料研制成功以来，得到了比脂肪族SPUA材料更

好的应用，应用领域主要在地坪施工和双组分、快速固化型面漆制备。施工聚天

门冬氨酸酯地坪时，为便于涂料具有自流平性，配方设计的凝胶时间比较长，允

许采用双组分物料先混合、后滚涂工艺进行施工；快速固化型面漆的施工，由于

反应速度很快，通常需要使用SPUA专业设备。当然，也可以根据前面的介绍，

设计出反应速度比较慢的面漆体系，这样，采用普通喷枪就可以施工。

更为重要的是：由于延长了凝胶时间，使得聚天门冬氨酸酯SPUA材料对底

材的附着力有了显著提高，国外已经将它直接用于金属物体的防腐（Direct to

Metal ，即所谓的DTM涂料），而不使用底漆。

表7、表8是两个聚天门冬氨酸酯地坪涂料的参考配方，它们是对紫外线非

3

© 中国聚脲技术网 http://www.polyurea.net.cn 版权所有常稳定的脂肪族聚脲体系。由于固体含量高，即使一次滚涂施工达125～500μm

的地坪涂料，也能够得到非常光亮的表面效果，见图3。 表6 异氰酸酯结构和NCO含量对力学性能的影响

B组分 A组分 拉伸强度/MPa 断裂伸长率/%

Desmophen NH 1420 MDI预聚物

NCO含量，16% 太脆 太脆

Desmophen NH 1420 MDI预聚物

NCO含量，8% 17.1 360

Desmophen NH 1420 TDI预聚物

NCO含量，3% 3.7 430

ETHACURE®-100 TDI预聚物

NCO含量，3% 11.9 585

表7 聚天门冬氨酸酯地坪涂料参考配方1

B组分 A组分 固含量颜基比 表干 实干 60°光泽

Desmophen NH XP-7068

Desmophen NH 1420 Desmodur

XP-7100* 98.1% 0.56 1.5h 4h 90

* HDI三聚体，NCO含量20.5%，粘度1000cps(25℃) 表8 聚天门冬氨酸酯地坪涂料参考配方2

B组分 A组分 固含量混合比 表干 实干 60°光泽

Desmophen NH XP-7068

Desmophen NH 1420 Desmodur

XP-7100* 98.9% 1.5:1 1.5h 4h 90

* HDI三聚体，NCO含量20.5%，粘度1000cps(25℃)

图3 聚天门冬氨酸酯地坪涂料施工效果

表7～表8都列举的是纯树脂体系的聚天门冬氨酸酯SPUA材料配方，实际

应用时往往还需要添加着色剂、分散剂、防沉降剂等助剂。表9是一个比较适用

的白色配方，由于施工寿命比较长，凝胶时间达45 min，可以采用普通喷枪进行

施工，见图4。

表9 聚天门冬氨酸酯面漆涂料参考配方

比例

组成及性能 重量 体积

A组分

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聚脲喷涂工艺

聚脲喷涂工艺

聚脲喷涂工艺

聚脲喷涂工艺是一种涂装技术，主要包括以下几个步骤：

底材处理：在涂膜施工前，必须清理基层表面的灰尘、油脂、脱模剂等物质，并在处理后需要等待10分钟以上才能进行涂膜施工，以使涂膜充分干燥，以便固化时间得到延长。

底漆涂刷：聚脲在固化过程中会产生收缩，所以底漆涂刷一定要均匀，并且要涂刷两遍以上。第一遍底漆必须干燥后才能涂第二遍聚脲底漆，间隔时间一般在3小时以上。需要注意的是，底漆一定要等到完全干燥后才能进行聚脲涂层的施工。

聚脲涂层施工：底漆完全干透后可进行聚脲涂层施工，按照规定的顺序进行喷涂。因为聚脲涂层具有很强的弹性，所以在喷涂时需注意分层喷涂，最好一次均匀地喷涂至待涂物处。喷涂时注意聚脲涂层与基面之间的间隙要适中，一般情况下不能超过0.1 mm，否则会影响聚脲涂层与基面之间的附着力。每层厚度最好不要超过0.2 mm。

聚脲防水涂料应用技术规程

聚脲防水涂料应用技术规程

聚脲防水涂料应用技术规程

聚脲防水涂料应用技术规程是指作为建筑及工程领域中一种重要的防水材料，具体实现应用的过程和规范。聚脲防水涂料具有防水性能及施工方便性能都相对较高，因此其应用领域越来越广泛。本文将分步骤阐述聚脲防水涂料的应用技术规程。

第一步，表面处理。在施工前，需要对待施工的地面表面进行处理。在保证表面干燥、洁净、无浮沉物的基础上，必须去除所有可能对涂料积附性的污物、灰尘。处理的具体方法包括：打磨、清洗、修补等。

第二步，刷涂层。在基层表面处理完毕后，可以进行施工涂刷。涂刷的涂料必须搅拌均匀，然后均匀涂抹、喷涂、批涂等。不得有少涂、漏涂、厚薄不均等情况。同时，需要确保每一层干燥后再进行下一次施工，使涂层之间无缝隙。

第三步，交叉涂刷。进行交叉涂刷是为避免漏刷现象以及涂层厚度不均的，一般交叉涂刷的方法为：先横向均匀涂刷，然后等待干燥后再进行纵向均匀涂刷，以此类推。

第四步，修整涂层。在涂刷之后，若发现涂层存在少涂、漏涂、厚薄不均或潮湿等情况，需要及时进行修整，保证涂层厚度稳定、涂膜平整。

第五步，涂后维护。涂层施工完成后，需要进行相应的维护。涂层的维护一方面可以提高涂膜的密封性及抗水性，另一方面也能延长涂层的使用寿命。维护的具体方法包括：保持干燥、保持整洁、不得进行重物碾压等。

在使用过程中，聚脲防水涂料需要严格遵照聚脲防水涂料应用技术规程进行施工，只有遵循规程要求，采用必要的预防措施，才能够达到预期的防水效果。因此，施工操作前必须认真阅读聚脲防水涂料应用技术规程，并结合实际情况制定合理的施工方案。

高铁桥梁喷涂聚脲防水层施工技术总结

高铁桥梁喷涂聚脲防水层施工技术总结

高铁桥梁喷涂聚脲防水层施工技术总结

摘要：根据京沪高铁、沪杭高铁、合高铁等陆续设计开工的多条高速铁路轨道桥面均采用了喷涂聚脲弹性材料，本文通过工程实践,对合蚌高铁的施工经验从喷涂聚脲的性能、施工工艺、技术要求、常见质量问题及解决办法几方面给与总结。

关键词：高速铁路聚脲防水层施工喷涂聚脲

中图分类号：u238 文献标识码： a 文章编号：

一、喷涂聚脲的基础理论

聚脲材料的出现，打破了以往涂层保护领域环氧、丙烯酸、聚氨酯一统天下的局面，为工程界提供了一种非常先进、实用的技术。特别是它对高水分、高湿度环境的容忍度，深受户外施工者的称道，因此得以在国内外大型基础设施工程中广泛应用。

1、喷涂聚脲弹性防水涂料定义：

喷涂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组份是端氨基树脂与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组份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防水膜。

2、喷涂聚脲技术特点：

固化快，30秒胶凝，10分钟达到步行强度。

施工厚度调节度高，克服多层施工的弊病。

优异的性能，如抗张强度、伸长率、硬度、耐介质、耐磨、抗冲击等。

涂层致密、无接缝，形成皮肤式结构，防水、防腐性能佳。

与混凝土附着力好，不分层。

施工速度快，单机日施工1000m2以上。投入使用后不需要维修。

3、喷涂聚脲配套材料

修补腻子：一般为聚氨酯或环氧树脂。

基层处理底涂：一般为环氧或聚氨酯型，作用一是封闭混凝土表面的气孔、微裂纹和起泡等缺陷，减少聚脲涂层喷涂后出现针孔现象；二是提高聚脲涂层和混凝土底材之间的附着力，增强防护效果。

聚脲施工的步骤和技术

聚脲施工的步骤和技术

聚脲施工的步骤和技术

聚脲施工是一种常用于建筑和工程中的技术，它能够有效地提供保护和防水效果。在本文中，我们将深入探讨聚脲施工的步骤和技术，并分享一些我们对这个主题的观点和理解。

让我们来了解聚脲施工的基本步骤。一般而言，聚脲施工包括以下几个关键步骤：

1. 表面准备：在进行聚脲施工之前，必须对施工表面进行充分的准备工作。这包括清洁表面，去除任何污垢、油漆和旧涂层，以确保聚脲能够与基材良好地粘结。

2. 底涂处理：在施工聚脲之前，需要对基材进行底涂处理。这一步骤的目的是为了提供更好的附着力，并填充和密封基材表面的微小孔隙。

3. 聚脲施工：在完成底涂处理后，开始进行聚脲的施工。聚脲通常以液体的形式施工，可以使用喷涂、刷涂或滚涂等方法。在施工过程中，必须按照施工说明书的要求进行混合和搅拌，以确保聚脲的性能和质量。

4. 干燥和固化：施工完成后，聚脲需要经过一段时间的干燥和固化才能达到最佳效果。这个过程的时间取决于聚脲的类型和环境条件，通常需要几小时到几天的时间。

除了以上的基本步骤，聚脲施工还包括一些额外的技术和注意事项：

1. 温度和湿度控制：聚脲施工对温度和湿度有一定的要求。通常来说，施工环境的温度应在特定的范围内，并且湿度应在可控制的范围内，以确保聚脲能够正常固化和形成有效的保护层。

2. 施工厚度控制：聚脲的施工厚度对其保护效果至关重要。施工过程中，必须控制和监测施工厚度，以确保在不同区域和部位得到相应的施工厚度，避免聚脲层的质量和性能问题。

3. 检验和测试：在聚脲施工完成后，还需要进行检验和测试以确保其质量和符合预期的技术要求。这些检验和测试可以包括聚脲层的厚度测试、附着力测试、耐磨性测试等，以验证聚脲的性能和质量。

从我们对聚脲施工步骤和技术的了解中，我们可以得出以下观点和理解：

聚脲施工是一种有效的建筑防水技术，能提供可靠的保护和防水效果。通过合理的施工步骤和技术，可以确保聚脲层的质量和性能。