浅谈建筑聚氨酯和聚脲防水涂料应用技术

陈 杰

(重庆市建设技术发展中心重庆400015)

浅谈建筑聚氨酯和聚脲防水涂料应用技术

陈 杰

(重庆市建设技术发展中心重庆400015)

国务院之“高铁”规划将会提速我国防水涂料市场，特别是高性能聚氨酯防水涂料的需求将大大增加，这都与它们作为防水材料的显著特点密不可分的[1]-[5]。在此，我们对聚氨酯防水涂料及聚脲防水涂料进行系统的介绍。

1 聚氨酯防水涂料的组成及其分类[4]-[6]

聚氨酯防水涂料。它是以聚氨酯树脂为主要成膜物质的一类防水材料。聚氨酯防水涂料所用的多异氰酸酯目前通常是甲苯二异氰酸酯（TDI）和多苯基多亚甲基多异氰酸酯（PAPI）。由于它们的分子结构和支化度的不同，表现在反应活性和材料性能上也有不同。

聚氨酯防水涂料的分类一般可按原料组成分为溶剂型、无溶剂型和水性涂料，按反应物的包装组成又可分为双组分和单组分2种形式。聚氨酯防水涂料系液态双组分反应固化型涂料或单组分潮气固化型涂料,单组分与双组分聚氨酯防水涂料的性能无多大差异,但单组分涂料价格较高,其技术经济综合性能较差；在国外,建筑工程一般都采用双组分产品。

聚氨酯防水涂料所用的多元醇有丰富的分子结构和支化度，俗称聚醚，分子量在1500～5000，支化度为2和3。使用分子量越小和支化度越高的聚醚，材料的硬度和强度越高；而使用分子量越大和支化度越低的聚醚，材料的硬度越低但弹性越高。通常总是将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点及性能[4]-[6]

聚氨酯防水涂料性能优异、价格适中，因此在众多的合成防水材料中占有重要的地位。对于不同组成和类型的聚氨酯防水涂料，其相应的特点和性能也有所不同，聚氨酯防水涂料的主要特点有：

（1）反应活性高，固化速度快，在室温甚至在低温下可固化成型。

（2）施工工艺简单，可手工涂刮和滚涂，也可机械喷涂。

（3）材料的延伸率和撕裂强度大，耐冲击、抗渗透、耐油性好，对中度以下的酸、碱、盐有良好的抗腐蚀性，耐磨性优良。

（4）耐老化性和耐水解性好，与混凝土基面有良好的粘结力。

（5）低温柔韧性优良，使用温度可在-40～100℃。

单组分与双组分聚氨酯防水涂料的性能比较见表1。

表1 单组分与双组分聚氨酯防水涂料的性能比较[6]

3 聚脲防水涂料的组成及其分类[4]-[6]

喷涂聚脲防水涂料(spray polyurea w ate r-proofing coatings):以异氰酸酯类化合物为甲组分，胺类化合物为乙组分，采用喷涂施工工艺使两组分混合、反应生成的弹性体防水涂料。一般地讲，聚脲涂料的特征是配方中使用端胺基聚醚为胺基化合物，这是与聚氨酯区别的关键。

聚脲原液通常也是以双组分形式包装，A组分为异氰酸酯预聚体，B组分为端氨基聚醚及其它助剂的混合物。多异氰酸酯通常使用甲烷二苯基二异氰酸酯（MDI），与TDI和PAPI相比，以MDI为基础的材料具有更好的力学性能。聚脲涂料所用的端氨基聚醚，与聚氨酯体系中的聚醚多元醇类似，有不同的支化度和分子量可供选择。支化度一般为2或3，分子量为400～5000。支化度越低、分子量越大，材料的弹性就越大，反之，材料的硬度和强度就越大。实际使用时常常是几种端氨基聚醚配合使用。由于聚脲的反应速度极快，因此配方中不使用催化剂。聚脲的扩链剂通常是芳香族或酯环族的二元胺，近年来聚脲用的扩链剂开发一直很热，主要目的是增加位阻效应，以降低聚脲体系过高的反应活性。聚脲一般不使用填料，这主要是因为要保证体系适当低的黏度，便于喷涂。其余的助剂如消泡剂、流平剂、防老剂和颜料等，根据需要适量加入。

4 聚脲防水涂料的特点及性能[4]-[6]

聚脲通常也是双组分反应成型，但由于反应速度极快，几秒钟内即固化，手工操作根本无法实现，因此聚脲一般都采用专门的机械喷涂成型。喷涂聚脲防水涂料的主要特点如下：

（1）固化快，施工效率高。聚脲喷涂后的固化速度极快，一般在几秒钟内就凝胶不粘手，数小时后即达到步行强度，施工现场可进入下道工序。聚脲喷涂成型的厚度可任意设定，从不到1 mm至几毫米均可一次施工完成。在垂直面甚至是顶面上喷涂施工也能保证平整光滑，不会出现流淌现象。这些都赋予了喷涂聚脲工艺极大的施工效率。

（2）可带湿施工。由于聚脲在常温的反应速度极快，在这个体系中水分子来不及与异氰酸酯反应。因此，环境周围的湿气不会对涂层的质量和表面产生不良影响，大大方便了施工。

（3）强度高。喷涂聚脲的模量类似于橡胶，即在具有较高的断裂伸长率的同时，仍能保持较高的强度。通过配方调节，喷涂聚脲的抗张强度可以在10～22 MPa内变化，这个范围基本上涵盖了塑料、橡胶和玻璃钢的性能，对于用作防水材料非常有利。

（4）耐老化性能优良。由于聚脲特定的分子结构以及配方中不含催化剂，喷涂聚脲的耐老化性能特别优良。虽然芳香族体系的材料在使用后不久会出现泛黄现象，但不会影响使用性能。脂肪族体系的聚脲涂料的耐老化性能更加优异。

（5）耐盐腐蚀性好。喷涂聚脲涂料如作为防腐涂料，可耐受稀酸和稀碱腐蚀。对于盐水或盐雾的腐蚀具有突出的耐受性，因此特别适合用于沿海地区。

（6）不含溶剂。喷涂聚脲配方中不含溶剂，因此有利于施工环境保护。

5 聚氨酯及聚脲防水涂料的应用及选用原则[4]-[7]

聚氨酯或聚脲涂料是一种高级耐用的合成树脂涂料，涂层具有优异的粘接性、耐磨性、柔韧性、回弹性、耐化学腐蚀性、耐溶剂性、光泽性等，从而集装饰性与保护性于一体。应用领域主要包括以下几个方面：飞机、船舶、车辆涂装；木材、塑料、橡胶、皮革的表面涂装；建筑物涂装；防腐涂装，等等。聚氨酯防水涂料在建筑物防水领域的应用有屋顶、外墙、地下室等防水；浴室、厨房等室内防水；贮水池、游泳池、屋顶花园、屋顶养鱼池等防水；地铁、地下建筑、地下管道等防水防腐；混凝土构件缩缝、密封及其它防水；气密性仓库、道路、桥梁等其它防水。

选择聚氨酯或聚脲防水涂料，首先需要考虑的是采用脂肪族体系还是芳香族体系。脂肪族体系的原料成本相对昂贵，但它们的耐紫外光性能和颜色稳定性却是所有工业涂料中最好的，因此它们通常使用在户外或者对颜色稳定性要求较高的地方；而芳香族体系的原料成本相对便宜，它们通常应用在室内或地下涂装，因为当芳香族体系的涂料暴露在日光下数月甚至数天后，会泛黄变色，影响外观。但在一般情况下，颜色泛黄后并不会明显损害涂层的物理和力学性能。

聚脲和双组分聚氨酯防水涂料的性能比较见表2。

表2 聚脲和聚氨酯防水涂料的性能比较[6]

6 聚氨脂及聚脲防水涂料相关标准

GB/T 19250-2003聚氨酯防水涂料。

GB/T23446-2009喷涂聚脲防水涂料。

7 建议

聚氨酯或聚脲防水涂料已获得广泛的认同，但是仍需进一步引进国外防水材料的先进技术及关键设备，开发环保型聚氨酯防水涂料及高性能聚氨酯防水涂料。譬如，近年来，纳米技术已经逐渐引入到传统建筑材料领域中来[3],[8],[9]，通过结合纳米材料的优异特性，势必会开发出来新型的聚氨酯或聚脲防水涂料。

[1]奚光宇．CCW-525单组份聚氨酯防水涂料在北京地铁车站的应用[J]．铁道建筑，2010,(9)：58-61．

[2]“高铁”规划提速我国防水涂料市场[J]．表面工程资讯，2010,(2)：21．

[3]沈春林．中国防水材料现状与发展建议[EB/OL]．环球聚氨酯网，28-34．

[4]沈春林,等．建筑防水涂料[M]．北京:化学工业出版社, 2003．

[5]徐峰,等．功能性建筑涂料[M]．北京:化学工业出版社, 2005．

[6]郁维铭．聚氨酯及聚脲防水涂料技术综述[J]．新型建筑材料，2009(12):64-67．

[7]尚倩倩,刘虎,肖国民．功能性水性聚氨酯防水涂料的研究进展[J]．化工纵横,2009,(23):60-65．

[8]刘晓英,霍世超,赵春新．涂料用纳米TiO2改性的研究进展[J]．中国建材科技，2010,（6）:56-60．

[9]周诗彪,郝爱平,曹文训,等．纳米TiO2/ZnO/SiO2在石油沥青聚氨酯防水涂料中的应用研究[J]．新型建筑材料，2010, (1):63-65．

[10]刘晓英．纳米TiO2改性外墙涂料的研究[D]．重庆大学, 2011．

责任编辑：余咏梅

On Application Technology of Polyurethane and PolyureaWaterproof Coating

本文对新型建筑防水材料中聚氨酯及聚脲防水涂料技术进行了简要介绍，并从其组成、特点、性能及应用等方面进行了分析和总结。关键词：聚氨酯；聚脲；防水涂料；应用

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

陈杰（1975-），男，助理工程师，主要从事建筑外墙涂饰材料技术研发、技术改进以及工程应用研究工作。