淺談建筑聚氨酯和聚脲防水涂料應用技術

陳 杰

(重慶市建設技術發展中心重慶400015)

淺談建筑聚氨酯和聚脲防水涂料應用技術

陳 杰

(重慶市建設技術發展中心重慶400015)

國務院之“高鐵”規劃將會提速我國防水涂料市場，特別是高性能聚氨酯防水涂料的需求將大大增加，這都與它們作為防水材料的顯著特點密不可分的[1]-[5]。在此，我們對聚氨酯防水涂料及聚脲防水涂料進行系統的介紹。

1 聚氨酯防水涂料的組成及其分類[4]-[6]

聚氨酯防水涂料。它是以聚氨酯樹脂為主要成膜物質的一類防水材料。聚氨酯防水涂料所用的多異氰酸酯目前通常是甲苯二異氰酸酯（TDI）和多苯基多亞甲基多異氰酸酯（PAPI）。由于它們的分子結構和支化度的不同，表現在反應活性和材料性能上也有不同。

聚氨酯防水涂料的分類一般可按原料組成分為溶劑型、無溶劑型和水性涂料，按反應物的包裝組成又可分為雙組分和單組分2種形式。聚氨酯防水涂料系液態雙組分反應固化型涂料或單組分潮氣固化型涂料,單組分與雙組分聚氨酯防水涂料的性能無多大差異,但單組分涂料價格較高,其技術經濟綜合性能較差；在國外,建筑工程一般都采用雙組分產品。

聚氨酯防水涂料所用的多元醇有豐富的分子結構和支化度，俗稱聚醚，分子量在1500～5000，支化度為2和3。使用分子量越小和支化度越高的聚醚，材料的硬度和強度越高；而使用分子量越大和支化度越低的聚醚，材料的硬度越低但彈性越高。通常總是將不同分子量和不同支化度的聚醚混合使用，以得到不同性能的聚氨酯防水涂料。

2 聚氨酯防水涂料的特點及性能[4]-[6]

聚氨酯防水涂料性能優異、價格適中，因此在眾多的合成防水材料中占有重要的地位。對于不同組成和類型的聚氨酯防水涂料，其相應的特點和性能也有所不同，聚氨酯防水涂料的主要特點有：

（1）反應活性高，固化速度快，在室溫甚至在低溫下可固化成型。

（2）施工工藝簡單，可手工涂刮和滾涂，也可機械噴涂。

（3）材料的延伸率和撕裂強度大，耐沖擊、抗滲透、耐油性好，對中度以下的酸、堿、鹽有良好的抗腐蝕性，耐磨性優良。

（4）耐老化性和耐水解性好，與混凝土基面有良好的粘結力。

（5）低溫柔韌性優良，使用溫度可在-40～100℃。

單組分與雙組分聚氨酯防水涂料的性能比較見表1。

表1 單組分與雙組分聚氨酯防水涂料的性能比較[6]

3 聚脲防水涂料的組成及其分類[4]-[6]

噴涂聚脲防水涂料(spray polyurea w ate r-proofing coatings):以異氰酸酯類化合物為甲組分，胺類化合物為乙組分，采用噴涂施工工藝使兩組分混合、反應生成的彈性體防水涂料。一般地講，聚脲涂料的特征是配方中使用端胺基聚醚為胺基化合物，這是與聚氨酯區別的關鍵。

聚脲原液通常也是以雙組分形式包裝，A組分為異氰酸酯預聚體，B組分為端氨基聚醚及其它助劑的混合物。多異氰酸酯通常使用甲烷二苯基二異氰酸酯（MDI），與TDI和PAPI相比，以MDI為基礎的材料具有更好的力學性能。聚脲涂料所用的端氨基聚醚，與聚氨酯體系中的聚醚多元醇類似，有不同的支化度和分子量可供選擇。支化度一般為2或3，分子量為400～5000。支化度越低、分子量越大，材料的彈性就越大，反之，材料的硬度和強度就越大。實際使用時常常是幾種端氨基聚醚配合使用。由于聚脲的反應速度極快，因此配方中不使用催化劑。聚脲的擴鏈劑通常是芳香族或酯環族的二元胺，近年來聚脲用的擴鏈劑開發一直很熱，主要目的是增加位阻效應，以降低聚脲體系過高的反應活性。聚脲一般不使用填料，這主要是因為要保證體系適當低的黏度，便于噴涂。其余的助劑如消泡劑、流平劑、防老劑和顏料等，根據需要適量加入。

4 聚脲防水涂料的特點及性能[4]-[6]

聚脲通常也是雙組分反應成型，但由于反應速度極快，幾秒鐘內即固化，手工操作根本無法實現，因此聚脲一般都采用專門的機械噴涂成型。噴涂聚脲防水涂料的主要特點如下：

（1）固化快，施工效率高。聚脲噴涂后的固化速度極快，一般在幾秒鐘內就凝膠不粘手，數小時后即達到步行強度，施工現場可進入下道工序。聚脲噴涂成型的厚度可任意設定，從不到1 mm至幾毫米均可一次施工完成。在垂直面甚至是頂面上噴涂施工也能保證平整光滑，不會出現流淌現象。這些都賦予了噴涂聚脲工藝極大的施工效率。

（2）可帶濕施工。由于聚脲在常溫的反應速度極快，在這個體系中水分子來不及與異氰酸酯反應。因此，環境周圍的濕氣不會對涂層的質量和表面產生不良影響，大大方便了施工。

（3）強度高。噴涂聚脲的模量類似于橡膠，即在具有較高的斷裂伸長率的同時，仍能保持較高的強度。通過配方調節，噴涂聚脲的抗張強度可以在10～22 MPa內變化，這個范圍基本上涵蓋了塑料、橡膠和玻璃鋼的性能，對于用作防水材料非常有利。

（4）耐老化性能優良。由于聚脲特定的分子結構以及配方中不含催化劑，噴涂聚脲的耐老化性能特別優良。雖然芳香族體系的材料在使用后不久會出現泛黃現象，但不會影響使用性能。脂肪族體系的聚脲涂料的耐老化性能更加優異。

（5）耐鹽腐蝕性好。噴涂聚脲涂料如作為防腐涂料，可耐受稀酸和稀堿腐蝕。對于鹽水或鹽霧的腐蝕具有突出的耐受性，因此特別適合用于沿海地區。

（6）不含溶劑。噴涂聚脲配方中不含溶劑，因此有利于施工環境保護。

5 聚氨酯及聚脲防水涂料的應用及選用原則[4]-[7]

聚氨酯或聚脲涂料是一種高級耐用的合成樹脂涂料，涂層具有優異的粘接性、耐磨性、柔韌性、回彈性、耐化學腐蝕性、耐溶劑性、光澤性等，從而集裝飾性與保護性于一體。應用領域主要包括以下幾個方面：飛機、船舶、車輛涂裝；木材、塑料、橡膠、皮革的表面涂裝；建筑物涂裝；防腐涂裝，等等。聚氨酯防水涂料在建筑物防水領域的應用有屋頂、外墻、地下室等防水；浴室、廚房等室內防水；貯水池、游泳池、屋頂花園、屋頂養魚池等防水；地鐵、地下建筑、地下管道等防水防腐；混凝土構件縮縫、密封及其它防水；氣密性倉庫、道路、橋梁等其它防水。

選擇聚氨酯或聚脲防水涂料，首先需要考慮的是采用脂肪族體系還是芳香族體系。脂肪族體系的原料成本相對昂貴，但它們的耐紫外光性能和顏色穩定性卻是所有工業涂料中最好的，因此它們通常使用在戶外或者對顏色穩定性要求較高的地方；而芳香族體系的原料成本相對便宜，它們通常應用在室內或地下涂裝，因為當芳香族體系的涂料暴露在日光下數月甚至數天后，會泛黃變色，影響外觀。但在一般情況下，顏色泛黃后并不會明顯損害涂層的物理和力學性能。

聚脲和雙組分聚氨酯防水涂料的性能比較見表2。

表2 聚脲和聚氨酯防水涂料的性能比較[6]

6 聚氨脂及聚脲防水涂料相關標準

GB/T 19250-2003聚氨酯防水涂料。

GB/T23446-2009噴涂聚脲防水涂料。

7 建議

聚氨酯或聚脲防水涂料已獲得廣泛的認同，但是仍需進一步引進國外防水材料的先進技術及關鍵設備，開發環保型聚氨酯防水涂料及高性能聚氨酯防水涂料。譬如，近年來，納米技術已經逐漸引入到傳統建筑材料領域中來[3],[8],[9]，通過結合納米材料的優異特性，勢必會開發出來新型的聚氨酯或聚脲防水涂料。

[1]奚光宇．CCW-525單組份聚氨酯防水涂料在北京地鐵車站的應用[J]．鐵道建筑，2010,(9)：58-61．

[2]“高鐵”規劃提速我國防水涂料市場[J]．表面工程資訊，2010,(2)：21．

[3]沈春林．中國防水材料現狀與發展建議[EB/OL]．環球聚氨酯網，28-34．

[4]沈春林,等．建筑防水涂料[M]．北京:化學工業出版社, 2003．

[5]徐峰,等．功能性建筑涂料[M]．北京:化學工業出版社, 2005．

[6]郁維銘．聚氨酯及聚脲防水涂料技術綜述[J]．新型建筑材料，2009(12):64-67．

[7]尚倩倩,劉虎,肖國民．功能性水性聚氨酯防水涂料的研究進展[J]．化工縱橫,2009,(23):60-65．

[8]劉曉英,霍世超,趙春新．涂料用納米TiO2改性的研究進展[J]．中國建材科技，2010,（6）:56-60．

[9]周詩彪,郝愛平,曹文訓,等．納米TiO2/ZnO/SiO2在石油瀝青聚氨酯防水涂料中的應用研究[J]．新型建筑材料，2010, (1):63-65．

[10]劉曉英．納米TiO2改性外墻涂料的研究[D]．重慶大學, 2011．

責任編輯：余詠梅

On Application Technology of Polyurethane and PolyureaWaterproof Coating

本文對新型建筑防水材料中聚氨酯及聚脲防水涂料技術進行了簡要介紹，并從其組成、特點、性能及應用等方面進行了分析和總結。關鍵詞：聚氨酯；聚脲；防水涂料；應用

The technology of polyurethaneand polyurea coatings,two kindsof new-typewaterproofmaterials,are briefly introduced and their composition,characteristics,performanceaswellasapplication arealso analyzed and summarized in thisarticle.

polyurethane;polyurea;waterproof coating;app lication

TU 56+1.65

A

1671-9107（2011）09-0047-03

10．3969／j．issn．1671-9107．2011．09．047

2011-08-24

陳杰（1975-），男，助理工程師，主要從事建筑外墻涂飾材料技術研發、技術改進以及工程應用研究工作。