水固化聚脲生产应用探讨

data-full-width-responsive="true"> 1 水固化聚脲的生产原理及优点根据国外的资料，将树脂组分中端氨基树脂和端氨基扩链剂含量在80%以上的体系称为聚脲；端羟基树脂和端羟基扩链剂含量在80%以上的体系称为聚氨酯；介于两者之间的体系称为聚氨酯（脲）。用水作固化剂生产聚脲，预聚体（甲料）部分仍然由羟基聚醚和异氰酸酯反应制得，乙料不使用氨基树脂（或化合物），仅采用含羟基的水及少量助剂。当预聚体和水反应时，NCO 首先被水转化成氨基化合物，然后再进一步和过量的NCO 基团发生反应，生成的脲基化合物和氨酯化合物比例可调整成80/20，也即水耗TDI 与聚醚耗TDI 之比80/20，因此和聚脲的含义并不矛盾，仍应称为聚脲。用水生产聚脲和用端氨基生产聚脲有很大的不同。比如胶凝时间，端氨基树脂和预聚体的反应在几秒钟之内就能完成，几分钟后即可以行走；而用水生产聚脲凝胶时间就会延长，因为与水反应生成的CO2，要在几秒钟内全部被水吸收是相当困难的，CO2一旦逸出就会生成气泡，影响产品质量。水固化生产的聚脲浆料有如下优点：1）聚脲浆料不受空气湿度的影响，甚至还允许向其中加入适量的水。聚脲涂层与混凝土干、湿面的粘结强度相近，比快速固化的聚脲对混凝土干、湿面的粘结强度要高。2）聚脲浆料的触变性好，低温下（0 ℃）也可以固化，施工过程中没有针孔、鼓泡、分层等问题，可采用喷涂或人工涂刷施工；喷涂不出现流挂，普通的喷浆比例泵即可施工。2 水固化生产聚脲的配方、性能及工艺21 配方及性能水固化生产聚脲的配方及性能见表1。从表1 可知：1）1、2、3 配方预聚体中NCO 含量wNCO 分别是15%、125%、10%，相对应的水耗TDI∶聚醚耗TDI 分别是493/87 （＞80/20）、383/87 （＞80/20）和283/87（＜80/20），预聚体中NCO 含量wNCO 越高，生成含脲基化合物的比例越大。实验结果表明，预聚体中NCO 含量wNCO 必须12%，其与水反应的产物中脲基化合物和氨酯化合物的比例才会80/20，才能称为聚脲。2）1、5、6 配方预聚体和乙料的组成相同，乙料比例越大，所得产品的拉伸强度越低，断裂伸长率也越低。因此，在不发泡的情况下，预聚体和乙料组成相同的条件下，配方中乙料越少，所得产品的性能就越好。3）4 配方中预聚体中NCO 含量wNCO 最低，并在乙料中加入了增韧剂和填料等，甲乙料的质量配比为甲∶乙=10∶10，大大提高了乙料的用量，降低了成本，而且所得聚氨酯（脲）产品的断裂伸长率有较大提高。如在乙料中加入不带羟基的组分如沥青、液体石油树脂、古马隆树脂等代替氯化石蜡，还可得到不同性能的聚氨酯（脲），并能进一步降低成本。22 生产工艺1）预聚体的生产工艺预聚体的生产工艺可分为脱水和不脱水两种。真空脱水工艺好多资料都有介绍，这里不再赘述。不脱水工艺过程如下：先将称好的TDI 倒入反应釜内，然后把聚醚倒入TDI 中，最后加入助剂，升温至90 ℃后恒温反应3~4 h。该工艺所用的聚醚必须是封闭包装的，含水率为005%～01%。由于CO2 会引起发泡、淤锅，应在反应釜盖上留有排气孔，最好用碱水吸收CO2 及残余气体。这样制备的预聚体中会有少量脲键，但放置一年不会出现问题。2）乙料的生产工艺将氯化石蜡、高沸点溶剂油、水等原料，按配比称量后分别加到搅拌机中，拌合约30~40 min，使物料从拌合机底部流经高速拌合器（自制）出料。乙料应细腻、均匀，无颗粒。3 水固化聚脲的改性聚脲和聚氨酯相同，所含NCO 基团不饱和度大，很容易和含有活泼氢的化合物发生反应，生成不同性能的产品。例如，引入聚四氢呋喃多元醇可大幅度提高产品的耐磨性，可用作抗磨、抗冲、抗气蚀涂料；引入聚硫橡胶可提高产品的耐化学介质性能，可用作防腐蚀涂料；引入端羟基丁二烯的预聚体能提高防水性能，并可以和沥青、SPS 橡胶等非极性的物质相容、共混，是较好的防水涂料。4 如何提高与混凝土的粘结强度虽然水固化聚脲的凝胶时间比端氨基聚脲的长得多，其与干、湿混凝土基面的粘结强度也相对较高，但粘结强度试验时，固结体仍然易从粘结面处拉开，所以水固化聚脲同样应该提高与混凝土界面的粘结强度。环氧改性聚氨酯底涂不仅和混凝土具有较高的粘结强度，而且和聚脲也有较高的粘结强度，可以作为聚脲和混凝土粘结的过渡层。端环氧基和端NCO 基双官能团改性环氧聚氨酯的基本配方如下：环氧树脂150 g，聚醚二元醇113g，MDI 为127 g，制成预聚体，作为甲料；环氧基、NCO 基固化催化剂3 g，加其他助剂，混合后制成乙料；甲料、乙料的质量比为2∶1，制得环氧改性聚氨酯底涂。该底涂与混凝土的粘结强度＞3 MPa，与聚脲的粘结强度为25 MPa。上述改性环氧聚氨酯底涂的特点如下：1）黏度低且不随时间延长而增加，对毛细孔渗透力强，与聚脲涂膜复合后，形成刚柔结合的防水层。2）胶凝快，可以争取施工期。如增加稀释料用量，还可以延长胶凝时间。5 结语水固化聚脲主要以聚醚和TDI 为主要原料，采用水作为固化剂，没有用有机胺、有机锡等有毒物质，使聚脲的生产更安全和环保。通过配方调整和工艺控制，可制得不同性能的水固化聚脲，其固化速度约为10~30 min，克服了目前喷涂聚脲易出现的粘结不牢、起泡起鼓等问题。