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1、行业资讯羟氨基聚醚在喷涂聚脲防水材料中的应用行业资讯羟氨基聚醚在喷涂聚脲防水材料中的应用2010-03-29 15:13:41(已经被浏览11次)羟氨基聚醚在喷涂聚脲防水材料中的应用 张余英 曾伟华 肖增钧（深圳市飞扬实业有限公司 深圳大学飞扬化工研究所）摘要：本文重点介绍了新型聚脲材料-羟氨基聚醚D2800树脂在喷涂聚脲弹性体（SPUA）中的应用和性能特点。羟氨基聚醚D2800树脂是一类新型聚脲涂料树脂，其结构特点是大分子链上同时含有仲氨基和仲羟基,兼有聚脲、环氧、聚氨酯材料的诸多优点。研究表明：该树脂用于喷涂聚脲弹性体防水材料中，可大大增强涂层对基材或底涂层的附着力，改善聚脲涂层的流平性能
2、；单独使用或和端氨基聚醚D-2000搭配使用，聚脲涂层均有优异的机械力学性能，均符合GB/T23446-2009喷涂聚脲防水涂料国家标准。关键词：喷涂聚脲弹性体，羟氨基聚醚 Abstract：The application and characteristics of Hydroxyl Amino-terminated Polyether D 2800 in Spray PolyureaElastomer have been investigated which is a new type of polymer resin with both iso-hydroxyl and iso-amin
3、o groups.The investigation predicts that the polymer resin can improve adhesive and leveling ability for substrate or prime-coat while applied in SPUA.The coats of SPUA are both in possession of excellent mechanical performance whether D2800 is used lonely or in complex with D2000.Key word Spray Pol
4、yurea Elastomer hydroxyl amino-terminated polyether 前言 喷涂聚脲弹性体(SPUA)技术是近十年来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。喷涂聚脲弹性体具有许多突出的优点，如：固化速度快，即使环境温度在 0以下也能快速固化；对湿气不敏感；有优异的物理性能如优良的伸长率、高撕裂强度以及抗张强度和极佳的耐磨损性等。但目前喷涂聚脲弹性体技术也存在几个较为明显的缺陷，如传统的端氨基聚醚与异氰酸酯的反应速度过快，涂膜没有足够时间浸润基材表面，导致聚脲涂层对基材（混凝土、金属）的附着力差，另外也会造成涂膜表面的流平效果差，从而影
5、响了喷涂聚脲弹性体技术的应用和推广速度。为了改善喷涂聚脲弹性体技术的上述不足，我们深圳飞扬实业有限公司深圳大学-飞扬化工研究所率先研究出了在分子链上带有羟基的端氨基聚醚，即羟氨基聚醚，飞扬产品牌号为D2800。羟氨基聚醚的分子链上既有两个仲氨基又有两个仲羟基，相当于四官能度结构。相对于传统的端氨基聚醚D2000而言，D2800仲氨基的存在使凝胶时间由原来的5-8秒延长到2-3分钟。而两个仲羟基的存在则大大提高了聚脲涂层对基材和底涂层(如环氧底漆和聚氨酯底漆)的附着力。配合Ethacure100和Wanlink6200等小分子扩链剂，D2800可以做出凝胶时间从几十秒到几分钟的聚脲涂料配方。值得
6、一提的是，该配方既有传统聚脲快速固化的优点在立体施工面上快速凝胶防止流挂，又能在后续固化时提供足够的时间对基材和底涂层进行润湿而产生优良的附着力。经与广州秀珀化工有限公司、青岛佳联化工新材料有限公司、青岛理工大学功能材料研究所等一批研发与研究机构的应用研究表明，用D2800树脂可以做出断裂伸长率为450%左右、拉伸强度在20MPa以上的涂料配方，且耐磨性能优异，完全符合GB/T23446-2009喷涂聚脲防水涂料国家标准，可用于高速铁路、隧道、地铁、海岸工程等国家大型建设项目的防水防护工程。羟氨基聚醚D2800树脂的推出，极大地改善了原来SPUA聚脲涂层存在的附着力、外观流平差等不足，保留了其
7、原来绝大部分优点。配方研究者可以将D2800作为主体树脂使用，也可与原端氨基聚醚搭配使用，起互相取长补短之功效。实验部分 1.1主要原材料 聚醚二元醇2000，蓝星；MDI-50，烟台万华聚氨酯股份有限公司；端氨基聚醚D-2000（当量1000）,T-5000（当量1667），美国huntsman公司；Ethacure 100，美国Albemarle公司；UNILINK 4200；美国UOP公司；羟胺聚醚D2800（当量600），深圳市飞扬实业有限公司。1.2 工艺简介 1.2.1 A组份的制备 将一定量的MDI-50加入到装有搅拌器、温度计、氮气入口的四口烧瓶中，把计算好的聚醚多元醇PPG2
8、000慢慢滴入到瓶中，控制温度在60-70，反应到NCO%大约为15-16%，快速降温，出料。检测出NCO值:15.9%。1.2.2 D2800的制备 自研制，珠海飞扬化工有限公司生产，生产批号为2009101601。当量600，分子量2200-2600.1.2.3 R组份的制备 将脱水后的颜填料、流平剂、防沉剂及适量的氨基聚醚在三辊研磨机上研磨，将研磨好的浆料投入到反应釜中，加入剩余的氨基聚醚及扩链剂，混合均匀后出料。1.2.3 喷涂设备及工艺参数 实验所用的喷涂设备是美国Graco公司生产的HV-20/35主机和Fusion GAP 喷枪。主要喷涂工艺参数为压力：1500psi，物料温度：
9、70，异氰酸酯指数：1.05，体积比为1：1。结果与讨论 2.1 D2800的结构表征 Figure 1 FTIR Spectrum of D2800 Hydroxyl Amine-terminated Polyether 由图1的红外谱图分析可知，在波数为 3454.3cm-1处有一个单且尖锐的吸收峰,与仲氨基的红外吸收峰相符（仲氨基的吸收峰为 3300 cm-1，由于吸电子基团存在，使它向高波数移动）。在波数为 1344.3cm-1处吸收峰与-OH吸收峰相符。该红外谱图证实了仲羟基和仲氨基官能团的存在。2.2 D2800羟氨基聚醚性能研究 表一 配方一 配方二 配方三 A组份 105 10
10、5 105 B组份：D2800 57.5-27 D2000-50.5 27 E100 8.0 8.0 8.0 UNILINK4200 29.5 36.5 33.0 填料A 5.0 5.0 5.0 参数 异氰酸酯指数 1.05 1.05 1.05 体积比 1：1 1：1 1：1 质量比 1.05：1 1.05：1 1.05：1 物理性能：凝胶时间 42秒 18秒 32 表干时间 120秒 75秒 100 从上面的结果可以看出，D2800的拉伸强度和伸长率都与D2000接近。在与基材、环氧底漆附着力指标上，D2800要远远好于D2000。D2800分子链上的仲氨基、仲羟基与异氰酸酯NCO反应后，生
11、成脲羰基产物，其分子链之间可以通过氢键紧紧缠绕在一起。分子间的氢键可以提高材料强度，氢键化程度越高，涂膜中软硬链段之间相分离程度越高，其强度越高。与含伯氨基的D2000形成的对称脲羰基相比，其氢键化完善程度不如后者。因而配方一的拉伸强度略小于配方二，但这种差别不到3%。两个配方的拉伸强度均大大超过16MPa的国家标准。D2800的理论官能度为4，与异氰酸酯反应后形成一定的交联网状结构，增加涂膜的交联密度。与D2000相比，断裂伸长率略有降低，但能满足400%伸长率的国家标准。实际上通过调整配方，D2800完全可以做出断裂伸长率600%的防水涂层。D2800分子链上带有的两个仲羟基，部分或全部与
12、异氰酸酯的NCO基团反应，生成的氨基甲酸酯极性基团和部分残留的羟基共同提供了对基材或底涂层的粘结力，其粘结机理类似于聚氨酯和环氧树脂。因而可以预见，D2800制得的聚脲涂膜无论是对混凝土、金属基材，还是对环氧或聚氨酯底漆均有非常好的附着力。表一的数据完全证明了这一点。2.3 D2800在喷涂聚脲弹性体防水涂料中的应用特性 羟氨基聚醚D2800与MDI半预聚体反应，除了具有固化速度快，不受潮气影响之特点，其成膜物具有和传统喷涂聚脲弹性体（SPUA）相似的机械力学性能外，同时还有如下优点：1、由于D2800是由仲氨基封端，位阻效应使其与MDI半预聚体A组份反应凝胶时间延长，改善了流平性能，使SPU
13、A的现场施工变得更容易进行。2、D2800大分子链中含有的仲羟基可与-NCO继续反应，生成氨基甲酸酯基团，其反应速率慢于-NH与-NCO的反应速率，可延长对底涂层或各类基材的浸润时间，增加界面的粘结力。3、羟氨基聚醚树脂与-NCO反应，其中既有快速固化生成脲羰键的反应，也有稍缓慢的生成氨酯键的反应，前者反应可避免立面喷涂的流挂现象，后者反应可为基材或底涂层提供良好的附着力，并且可按化学当量设计成预留一部分-OH基团，以便与基材、底、面漆涂料有更好的结合力。该设计可使面涂层中-NCO与下层残留的-OH反应，保证整体涂层熔为一体，体现更佳的防护和防水性能。拉伸强度（MPa）18.3 19 18.8
14、 断裂伸长率(%)456 487 471 直角撕裂强度（N/MM）78 82 80 与混凝土粘结强度（MPa）3.6 0.8 3.0 与环氧底漆粘结强度（MPa）62 1.9 5.0 4、喷涂聚脲施工过程中，R组份的小分子扩链剂、D2800树脂中的-NH与A组份的-NCO在 70左右的温度下快速反应，放出大量热量，提供-OH和-NCO反应的活化能，使其能快速固化。不会出现像半聚脲或PU涂料在潮湿环境下的起泡现象。三、结论 1、羟氨基聚醚D2800树脂是一类新型聚脲涂料树脂。其结构特点是大分子链上同时含有仲氨基和仲羟基。是一种集聚脲、环氧、聚氨酯诸种材料优点于一身的新型聚脲材料，完全可以取代传统
15、端氨基聚醚，用于喷涂聚脲弹性体中。2、羟氨基聚醚D2800树脂用于喷涂聚脲弹性体中，可以大大增强聚脲涂层对基材或底涂层的附着力，改善聚脲涂层的流平性能。3、羟氨基聚醚D2800单独或和端氨基聚醚D-2000搭配使用于喷涂聚脲弹性体中，均有优异的机械力学性能，完全能符合GB/T23446-2009喷涂聚脲防水涂料国家标准。参考文献：1、黄微波.喷涂聚脲弹性体技术M.北京:化学工业出版社，2005.作者简介 张余英，男，1964年生，高级工程师，现任深圳大学-飞扬化工研究所所长。1992年毕业于大连理工大学应用化学系腐蚀与防护专业，工学硕士。长期从事有机合成、涂料化工研发及技术管理工作。肖增钧，男，1943年生，1967年河北大学化学系毕业，教授级高工。清华大学深圳研究院学术委员会委员。深圳飞扬化工集团董事长。中国石化协会优秀民营企业家。