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一、聚脲弹性体定义

早期对喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲的定义比较含混,即:将B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;将B组分中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;介于两者之间的称为聚氨酯(脲)或混合体(hybrid)。

喷涂聚脲:是由异氰酸酯组分(简称A组分)与氨基化合物组分(简称B组分)反应生成的一种弹性体物质。异氰酸酯既可以是芳香族的,也可以是脂肪族的。其中A组分可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。预聚物和半预聚物由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。其中B组分一定是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成,在端氨基树脂中,不得含有任何羟基成分和催化剂,但可以含有便于颜料分散的助剂。

二、喷涂聚脲技术特点

1.固化快,10秒凝胶,10分钟达到步行强度。

复杂曲面不流挂; 停工期短,业主欢迎

2.对温度和水分不敏感,施工时受环境温度、湿度影响小。

3.100%固含量,零VOC’s,对环境友好。

4.一次施工达到厚度,克服多层施工的弊病。

5.优异的物理性能,如抗张强度、伸长率高、耐介质、耐磨、抗冲击等。

6.硬度可调节的范围大(弹性体/刚性体)

7.涂层致密、无接缝,形成皮肤式结构,防水、防腐效果极佳。

8.与混凝土和钢等底材附着力好,不分层。

9.耐候性好,脂肪族体系户外可长期使用。

10.施工速度快,单机日施工1000m2以上。

三、聚脲的发展历程



聚脲涂料体系发展阶段


四、喷涂聚脲的应用领域

化工防腐:石油、化工储罐及附属设施、树脂墙面、车间地坪、酸洗槽、船舱、海上钻井平台、跨海大桥。

管道防腐:架空管及直埋管、振动进料盘、旋流器、螺旋集合器、泥沙分离器、振动磨、选矿机、旋风分离器以及矿山的泥浆输送设备。

防水工程:建筑屋面、冷库、工业厂房、仓库、水库、隧道、堤坝、桥梁、地下工程、水利工程等。

人造景观:主题公园、水上乐园、舞台道具、城市雕塑、吉祥物制作、人造岩石、人造树木、EPS泡沫及聚氨酯泡沫蒙皮保护。

喷涂聚脲的性能

物理性能


耐老化性能


耐化学介质性能(常温,一年)




耐高温性能



说明:芳香族聚脲可在125℃的高温空气下连续使用,而高铁在夏天的短时高温不超过80℃,聚脲满足使用要求。


吸水率



结论:硬段含量越高,吸水率越小。高铁要求吸水率小于5%,聚脲完全满足技术要求。

抗冲磨性能

试验水流含沙率为10%,流速为40m/s,冲磨时间60min


结论:喷涂聚脲防水涂料具有优异的耐磨性能,适合高铁动态应力下的无限次摩擦。

附着力


SPUA 材料分类



芳香族聚脲

(历史上曾将一类从植物胶中取得的具有芳香气味的物质称为芳香族化合物。现在指分子中至少含有一个苯环,具有与开链化合物或脂环烃不同的独特性质的一类化合物  A组分是芳香族异氰酸酯,如MDI, LMDI等NCO直接与苯环相连 B组分含芳香胺扩链剂,如E-100,E-300,Unilink4200

芳香族聚脲

在世界大量应用,京沪高铁、津秦、宁杭等使用

优点:优异的物理性能;价格低

缺点:在光照下黄变,易老化

在紫外线下自氧化生成醌亚胺





脂肪族聚脲

开链烃及除芳香族化合物以外的环状烃类及其衍生物的总称 A组分是脂肪族异氰酸酯,如二环己基甲烷二异氰酸酯 HMDI,四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯 TMXDI等 B组分含脂肪胺扩链剂,如IPDA, CLEARLINK1000等


脂肪族聚脲

优点:突出的耐候性能;优异的耐低温性能

缺点:物理性能稍差;耐高温和耐腐蚀差; 价格贵


聚天门冬氨酸酯聚脲

优点:1.固化速度可调至15分钟以上;

2.高拉伸强度、高光泽度、优异的耐磨性能;

3.优异的附着力(DTM, Direct to Metal);

4.优异的防腐性能及耐紫外光性能;

5.可以刷涂也可以常规高压无气喷涂机施工。

缺点:价格昂贵

弹性稍差

原料品种少

芳香族聚脲不但黄变,而且易粉化和失色;而脂肪族聚脲长期使用不变色,物理性能保持率高。国外研究表明:芳香族聚脲耐紫外光3800小时后性能保持率80%以上,而脂肪族聚脲6000小时后性能保持率90%以上。

二、喷涂设备组成

平稳的物料输送系统

精确的物料计量系统

均匀良好的物料混合雾化系统

方便的清洁系统

链接管道

辅助设备

物料输送系统抽料泵是常用的输送系统,为主机提供充足的原料

物料计量系统常称为主机,主要由液压或气压驱动系统、A、B两个比例泵、控温系统组成。

喷枪是喷涂技术的关键设备。应用较多的是撞击型混合、单阀杆、无空气雾化、机械自清洁式喷枪。

聚脲底材处理

处理的目的

1、清除底材表面的各种污垢,使聚脲涂层与底材表面和好的附着。

2、修整底材表面存在的缺陷

3、增加表面的粗糙度,使喷涂时具有良好的附着基础

4、增强涂层与底材的配套性和相容性

聚脲喷涂

施工工艺流程

清理基层--细部打磨、修补--封闭底漆--基层验收--现场防护--喷涂底漆(6-8小时)--喷涂聚脲--自检--验收

一、混凝土表面处理

1)用角磨机、高压水枪或吸尘器等工具清理表面的灰尘、浮渣。

2)待水分完全挥发后,用堵缝料(一般用腻子)对底材表面的孔洞、缺陷进行修补、找平。腻子固化后用电动砂轮磨平。

3)将修补后的混凝土表面清扫干净,喷涂或刷涂1~2道配套底漆(一般用聚氨酯封闭底漆)。

4)在干燥、平整的混凝土上,聚氨酯封闭底漆的涂布量为8~10m2/kg。在疏松、粗糙的混凝土上,聚氨酯封闭底漆的涂布量为3~5m2/kg。

5)在封闭底漆施工后12--48小时内,进行弹性层的喷涂。如果间隔超过48小时,在喷涂弹性层前一天应重新施工一道封闭底漆,然后再进行喷涂施工。




修补腻子



涂刷封闭底漆

1、杂质和缺陷的处理

1) 化学清理——热水溶解的磷酸三钠或者清洁剂或者将表面杂质除去的乳化剂清洗,清洗后还需要用干净的水清洗

2 )蒸汽清理——蒸汽清理机产生大量蒸汽,它们以高密度和一定速率作用于混凝土表面,足以软化除去杂质。(适用于表面)

3) 抛丸处理——针对坚硬表面的杂质处理方式

4) 化学剥离——二氯甲烷和氢氧根的碱类去软化和溶解凝固的涂层

5 )喷砂清理——由清洁压缩空气推动高速运动的精细磨料冲击混凝土表面

6)耙路机处理——处理混凝土表面干净而且坚硬

7)真空吸尘/压气吹洗——针对混凝土表面的灰尘和杂质

8)腐蚀法

9)高压水清洗

2、表面修补

裂纹的修补与加固

1) 表面封闭——采用防水材料对表面进行涂膜处理(细微裂缝)

2 )开槽填补——将裂缝开成V型槽,然后用水泥或树脂填补

3 )压力灌浆——借助压力将混凝土注入裂缝

4)自动流发——采用低粘度自流动型胶黏剂填补

3、空洞与不平整部位的修补

空洞和不平整部位修补——目前国内外均采用腻子类材料

无机腻子——石膏或水泥为凝聚材料,添加其他粉料和沙料配制而成。使用方便,价格便宜,但弹性小,收缩大,易流挂

有机腻子——以高分子树脂为凝聚材料,添加粉料配制,其特点是弹性大,收缩小,但价格高,施工复杂,不适合工程量大的工程(修补腻子的类型一般为聚氨酯和环氧树脂。)

复合腻子——以高分子树脂为凝聚材料,添加粉料及沙料配制而成形成无机有机结合,从结构上创新并达到了高交联密度和高韧性,高延伸率性能,同时价格较低

4、封闭底漆

封闭底漆作用:

1,封闭混凝土材料表面毛细孔中的空气和水分,避免聚脲喷涂后出现鼓泡和针孔现象。

2,起到胶粘剂的作用,提高聚脲涂层与混凝土底材的附着力

国内使用的封闭底漆型号WEP-100(适合干燥水泥用)和WEP200(适合潮湿有水的界面)

二、金属表面的处理

金属表面的处理通常包括两方面:

1除油——用溶剂清洗或者碱液清洗

2 除锈——手工打磨、角向磨光机、喷砂或抛丸除锈、酸碱除锈

木材表面的处理

木材表面的处理主要有以下几道工序

1 木材的干燥

2 污物的清除和封闭

3去毛刺

4表面抛光打磨

5木材管孔的封闭

橡胶、塑料、玻璃钢材料表面处理

1消除表面静电,除去表面灰尘

2清除脱模剂

3修理缺陷

4表面封闭

5表面改性,增强附着力

泡沫材料表面的处理

1 检查表面的孔洞,用配套的修补腻子修补

2将修补的地方进行打磨处理

特殊部位的清理

1、沟槽的处理——拐角处施工密封胶,然后做好增强层,才能喷涂

2、孔的处理——孔径大于20cm的,对孔内刷涂底漆,然后喷枪角度喷涂;小于20cm的用硬质材料遮盖孔,喷涂使用美工刀切割

3、根部的处理——局部增强的方法与沟槽处理相同

4、缝的处理——将变形缝内填充玻璃纤维板后,将背称材料塞入变形缝,再施工密封胶

一、聚脲喷涂配方设计要求

1、异氰酸酯指数

配料时半预聚物A组分中异氰酸酯的物质的量与B组分中端氨基聚醚及扩链剂的物质的量之比值,一般设定在1.05一1.10

1)半预聚物在贮存过程中—NCO含量会有一定程度的下降

2)在施工过程中,极少部分的湿气会与异氰酸酯反应,因此异氰酸酯稍微过量一些可以适当补偿在贮存、施工过程中的损失

3)如果异氰酸酯过量太多,即异氰酸酯指数大于1.1,则多余的异氰酸酯会和空气中的水分反应,容易发泡。

2、体积比

A组分与R组分的体积比应设计为接近l:1


3.黏度

在喷涂温度下,控制在50一100 mPa·s,甚至更低。


黏度:控制聚脲涂料中A的黏度,是关系到能否获得高质量产品的关键。通常情况下,半预聚物A组分黏度较高。如果出现A组分黏度过大,造成A组分压力远远高于B组分,产生喷涂压力不平衡,出现“五指状”、“麻绳状”扇面,甚至造成过压停机。

解决办法:加入一部分稀释剂,可以为活性或非活性的 ,常见稀释剂:邻苯二甲酸二丁酯

二、聚脲喷涂时要求

1、尽量在增强层12内施工喷涂,若超12小时,应打磨增强层,涂刷或喷涂一层黏合剂20分钟后喷涂

2、施工时,下一道要覆盖上一道的50%,俗称“压枪”,同时下一道和上一道的喷涂方向要垂直,才能保证涂层均匀。

3、将B料桶用气动搅拌器搅拌半小时以上后再进行喷涂施工。

喷涂前先将管道加热器打开,待管道加热器温度达到所设定的温度后,进行其他主机参数的设定,然后进行喷涂施工。

三、工艺参数对性能的影响

喷涂压力:温度恒定的前提下,压力越大,其物理性能越好;同时雾化效果更好,表面粗糙、橘皮现在也消失。但压力太高,喷涂会出现反溅现象。

喷涂温度:聚脲反应速率常数对温度敏感性小,升温不会引起反应速度急剧加快,反而物理粘度减小,AB料混合粘的流动性得到改善;同时物理性能也得到改善。

四、施工时外界环境要求

A. 室外温度低于15℃时不允许施工或施工表             面温度不低于5℃;

B.空气相对湿度达到或超过75%时严禁施工;

C.风力超过三级时严禁施工。


1. 安全事项

1)操作人员需严格佩戴防护用品,主要有安全帽,护目镜,工作服,劳保鞋,橡胶手套(清洗时用)或线手套(喷涂操作时用)。

2)设备及其分体连接部分必须处于安全的环境中,不得处于可能有坠物、滴水等环境中。

3)严格按照操作手册的要求进行操作,不得擅自简化或更改操作步骤。

4)操作或暂时停车时,喷枪不得指向任何人员。

5)待喷涂设备需严格停电规程。


2、高空喷涂作业安全措施


(1)高空作业要求配备便于施工人员上下左右移动的设施,如液压吊笼车等;若不能提供,则应保证在施工部位四周架设脚手架、吊架及梯子等设施。高空脚手架及吊架,其周围应设有1m高安全保护网。喷涂前应检查高空作业设施是否坚固可靠。操作人员应系好安全绳,并应经常检查绳索和安全网的牢靠强度。

(2)不准在同一垂直线的上下场所几人同时进行喷涂作业。在临街马路或人行道等处的梯子上操作时,必须在附近设置临时围挡物或派专人指挥行人车辆绕道慢行。在室外高空场所作业要注意风力的影响,谨防坠物伤人。

(3)要严防触电事故。必要时在电线上穿加黄色绝缘塑料胶管等,还要注意风力对电线的影响。

3、喷涂聚脲弹性体施工时的安全与防护

由于喷涂施工时物料温度较高(一般在60℃左右),又存在着飞溅,因此施工人员一定要做好个人安全保护。

1)眼睛的保护:喷涂过程中可能接触其气雾时,应该佩戴化学安全护目镜。常用的护目镜有如下两种



2)呼吸系统的保护:喷涂过程中会产生大量的气雾,将对呼吸道有一定刺激性,故施工时,施工人员应佩戴经认证的呼吸防护设备。常用的呼吸防护装置有以下几种





3)皮肤的保护


a. 手的防护:佩戴化学品手套,如氯丁橡胶、丁腈橡胶、丁基橡胶手套等

b. 脚的防护:可采取直接将塑料或布制鞋套套于所穿鞋外部的方法,此外也可以穿耐化学药品的长桶靴

c. 身体的防护:外穿一般的连体式防护工作服,该工作服不仅可以保护施工人员所穿衣物不受污染,同时也可以保护头部。

4、施工过程中的防火防暴措施


(1)在防腐作业区内严格遵守烟火管理规定 , 在区内不准吸烟、动火,如需动火,在安全人员的监督下方能进行动火作业。

(2)施工现场、库房、办公室、住宅区的地方放置轻便灭火器,且药量充足有效,并保持备用状态。定期进行检查。

(3)对动力设备、切割、电器设备进行重点防护。

(4)易燃易爆物品(油漆、化学药品、油品、溶剂等)应由专人保管,存放地点保持通风良好。



(5)施工现场应建立和执行防火管理制度,由项目经理总负责,由安全员专管。

(6)油漆、稀释剂等易燃物品应放在专用仓库,配备消防设施如灭火器和消防砂箱等,严禁烟火。

(7)施工现场设置符合消防要求的消防设施,并保持完好的备用状态。油漆涂装现场及附近区域禁止吸烟。

(8)所有工地人员要加强安全教育,懂得必要的防火、灭火知识。

(9)现场设置防火标志牌,任何人不得私自挪动标志牌和消防设施。


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