单组分聚脲防水涂膜及其应用

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吴扶
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1 单组分涂刷聚脲与双组分喷涂聚脲的比较及其应用范围 One component brush polyurea compare with tow component spray polyurea and their scope of application 孙志恒 1 张会文 (1 中国水利水电科学研究院北京海委引滦工程管理局河北迁西 ) 2 摘要 : 聚脲材料分为双组分喷涂聚脲和单组分刮涂聚脲, 这两种材料均具有较高的抗冲耐磨性良好的防渗效果耐腐蚀性强以及优异的综合力学性能等本文介绍了这两种材料的定义原理优缺点应用范围及在水利水电工程中的应用实例提出单组分涂刷聚脲宜用于水工混凝土建筑物的迎水面防渗裂缝和伸缩缝表层防渗, 以及流速小于 30m/s 的过流面的抗冲磨防护与表面耐久性防护 ; 双组分喷涂聚脲宜用于水工混凝土建筑物的迎水面防渗流速小于 5m/s 的过水面保护及表面耐久性防护关键词 : 单组分刮涂聚脲双组分喷涂聚脲水利水电工程 1 前言聚脲材料作为聚氨酯中的一种特殊材料, 具有较高的抗冲耐磨性良好的防渗效果耐腐蚀性强以及优异的综合力学性能, 在国防工民建及水利水电工程中得到了广泛应用聚脲材料分为双组分喷涂聚脲和单组分刮涂聚脲双组分喷涂聚脲原料体系不含溶剂固化速度快工艺简单, 可很方便的在立面曲面上喷涂几十毫米厚的涂层而不流挂但是, 喷涂双组分聚脲需要专门的喷涂设备, 该设备尺寸较大, 在水利水电工程中的应用受到一定的限制, 如果仅处理混凝土局部破坏或裂缝, 采用双组分喷涂聚脲修补也不经济为了弥补这一缺陷, 开发了施工简单不需要专用设备的单组分刮涂聚脲 2 材料定义及原理双组分喷涂聚脲涂层是由异氰酸酯组分 (A 料 ) 与端氨基化合物组分 (B 料 ) 通过专用喷涂设备快速混合反应形成的弹性涂层单组分涂刷聚脲涂层是由异氰酸酯预聚体和封闭的胺类化合物助剂等构成的液态混合物, 采用涂刷辊涂或刮涂方法施工, 在空气中水分作用下, 封闭的胺类化合物产生端氨基并与预聚体产生交联点而形成的弹性涂层 1

2 双组分聚脲是由两个组份构成的, 其中 A 组份为含有多个 NCO 的小分子或高分子 ( 预聚体 ),R 组份为含有二个或二个以上端氨基的高分子或低分子组合物 A 组份和 R 组份混合后迅速反应生成聚脲 ( 端 NCO 基团与端 NH 2 反应非常快, 其反应形成脲键 ), 其作用时间通常只有几秒 NCO + NH 2 NHCONH 如果将 R 组份分子中的多氨基换成多羟基 OH( 如聚醚多元醇, 聚酯多元醇 ), 则反应形成氨酯键 ( 氨基甲酸酯 ), 即为双组分聚氨酯 NCO + OH NHCOO 如果将 R 组份中端氨基进行化学封闭, 封闭后的中间体在隔绝空气和水分的条件下不会与含 NCO 的组份发生化学反应, 能够共存于同一体系中其混合物一旦与空气接触, 封端多元胺在水分作用下封闭解除, 释放出端氨基 NH 2 或 NH, 迅速与 NCO 发生反应形成脲键这就是单组分聚脲的反应原理单组分聚脲由含多异氰酸酯 NCO 的高分子预聚体与经封端的多元胺 ( 包括氨基聚醚 ) 混合, 并加入其它功能性助剂所组成在无水状态下, 体系稳定, 一旦开桶施工, 在空气中水分的作用下, 迅速产生多元胺, 多元胺迅速与异氰酸酯 NCO 反应, 形成单组分聚脲 3 材料物理力学性能双组分喷涂聚脲与单组分涂刷聚脲均具有良好的物理力学性能喷涂聚脲防水工程技术规程 JGJ/T 中要求的喷涂聚脲指标见表 1; 单组分涂刷聚脲要求的指标见表 2 表 1 双组分喷涂聚脲物理力学性能序号项目 Ⅰ Ⅱ 1 拉伸强度 /MPa 断裂伸长率 /% 撕裂强度 /(N/mm) 低温弯折性 / 不透水性 0.4MPa,2h 不透水备注 : 喷涂聚脲防水工程技术规程 JGJ/T

3 表 2 单组分涂刷聚脲物理力学性能序号项目 Ⅰ Ⅱ 1 比重 (25 ) 1.10± 粘度 (mpa s) 表干时间 (h) 4 4 拉伸强度 (MPa) 断裂伸长率 (%) 粘结强度 (MPa) 撕裂强度 (N/mm) 低温弯折性 ( ) 硬度 ( 邵 A) 抗冲磨强度 (h/(kg/m 2 )) 不透水性 0.4MPa,2h 不透水上述表中的材料指标是可以根据实际工程需要, 通过调整配方来改变聚脲的物理力学性能两种聚脲的抗拉强度最大都可以调到 25MPa 以上延伸率可以大于 450%, 但相应的成本会增加 4 两种材料的优缺点比较 4.1 双组分喷涂聚脲的特点 (1) 材料本体抗冲磨性能好耐老化 ; (2) 与基础混凝土粘接强度大于 2.5MPa; (3) 机械化施工, 表面喷涂聚脲涂层施工速度快, 但基础处理要求高 ; (4) 材料反应速度极快, 解决了以往喷涂工艺中易产生的流挂现象, 可在任意曲面斜面及垂直面上一次喷涂成型 ; (5) 低温柔性较好, 在 30 下对折不产生裂纹 (6) 防渗防冻效果好, 耐化学腐蚀 ; (7) 芳香族聚脲表面颜色会有变化, 耐老化较脂肪族聚脲差, 但脂肪族喷涂聚脲价格高 (8) 无毒, 可用于饮用水输水工程 ; (9) 喷涂聚脲对施工人员和喷涂设备要求极高, 喷涂均匀性不易控制, 可能出现局部强度偏低及厚度不均匀的情况施工质量的好坏 90% 以上取决于施工人员的水平 4.2 单组分涂刷聚脲的特点 (1) 耐化学腐蚀, 防渗效果及抗冲磨性能好 ; 3

4 (2) 与基础混凝土粘接强度大于 3.0MPa; (3) 单组分材料就一种材料, 避免了施工中配合比不当造成质量缺陷, 不需要专门的设备, 分层施工, 涂层厚度的均匀性及宽度可控, 施工质量有保证 ; (4) 低温柔性好, 在 -45 下仍保持 50% 以上的延伸率, 能适应高寒地区低温环境的运行要求 ; (5) 材料为脂肪族, 耐老化性能好, 不变色 ; (6) 无毒, 可用于饮用水输水工程 ; (7) 由于固化时间长, 混凝土裂缝及伸缩缝表面封闭可以增设胎基布增强 ; (8) 局部缺陷修补使用同一种材料, 施工方便 ; (9) 人工刮涂, 一次涂刷厚度为 1mm, 需要分层涂刷但施工工艺简单, 只要施工场地容许, 可以多个工作面同时施工 5 两种材料适应范围由于这两种柔性材料本体抗冲磨性能及防渗性能均很优越, 对于迎水面大面积防渗的水工建筑物, 只要施工场地能满足吊装和放置喷涂设备的要求, 选用这两种材料均可以对于承受背水面及有抗冲磨要求的水工建筑物来说, 关键是提高柔性涂层与基础混凝土之间的粘接强度, 保证材料的均匀性和施工质量对伸缩缝及裂缝表面封闭, 需要保证涂刷或喷涂的涂层厚度及宽度经过总结多年来在水利水电工程中应用的实例及效果, 可以归纳为 : 单组分涂刷聚脲宜用于水工混凝土建筑物的迎水面防渗裂缝和伸缩缝表层防渗, 以及流速小于 30m/s 的过流面的抗冲磨防护与表面耐久性防护 ; 双组分喷涂聚脲宜用于水工混凝土建筑物的迎水面防渗流速小于 5m/s 的过水面保护及表面耐久性防护 6 两种材料在水利水电工程中的应用实例 6.1 双组分喷涂聚脲应用实例 2003 年将喷涂聚脲技术引入水利水电工程, 通过在引滦入津输水和新安江水电站溢流坝面进行的现场试验, 取得了宝贵的经验和良好的效果 2004 年 8 月在尼尔基水电站蜗壳中首次应用, 喷涂面积为 3000 m 2 ;2006 年在小浪底水电站排沙洞进行了抗冲磨试验随后在北京三家店拦河闸广东鹤山拦河闸北京黄松峪水库溢洪道富春江水电站船闸山西龙口水电站泄洪底孔云南小湾水 4

5 电站高拱坝上游面云南景洪水电站厂房顶西藏雪卡水电站放水洞青海拉西瓦水电站底孔等工程得到应用通过多年运行的考验, 双组分喷涂聚脲在迎水面或流速较小的泄洪建筑物表面应用的效果较好, 在流速较大的泄洪建筑物表面应用的效果较差 6.2 单组分涂刷聚脲应用实例单组分涂刷聚脲从 2006 年开发和在水利水电工程中使用至今, 该材料已经在深圳东江观山渡槽伸缩缝深圳龙茜引水 PCP 管承插接口北京南水北调 PCCP 管承插接口北京京密引水输水渠倒虹吸伸缩缝山西引黄北线 PCCP 管承插接口青海龙羊峡水电站左右表孔溢洪道青海公伯峡水电站表孔溢洪道伸缩缝及裂缝贵州构皮滩水电站水垫塘陕西安康水电站消力池河北张家口清水河混凝土防渗云南云桥上库混凝土面板河南宝泉抽水蓄能电站上库进水口混凝土面板及伸缩缝宝泉水电站混凝土副坝上游面大面积防渗辽宁蒲石河抽水蓄能电站混凝土面板辽宁双沟混凝土面板裂缝处理辽宁回龙水电站溢流面抗冲磨防护辽宁太平哨水电站溢流面抗冲磨防护云南景洪水电站厂房顶防渗新疆克腊塑客水电站溢流面抗冲磨防护浙江富春江水电站溢流面抗冲磨防护新疆吉林台混凝土面板新疆温泉水电站面板北京十三陵抽水蓄能电站面板及尾水洞等水利水电工程得到了广泛应用, 取得了良好的效果通过多年运行的考验, 证明单组分涂刷聚脲适用于处理混凝土伸缩缝裂缝大面积防渗及有抗冲磨要求的泄洪建筑物等水利水电工程以及防止海水腐蚀的海港工程 6 小结 (1) 单组分刮涂聚脲和双组分喷涂聚脲这两种材料均具有较高的强度良好的柔性优异的抗冲磨性和耐老化性, 均适用于迎水面大面积防渗 (2) 单组分涂刷聚脲为脂肪族, 耐老化性能好, 表面不变色 ; 喷涂聚脲有芳香族和脂肪族两种, 脂肪族喷涂聚脲耐老化, 但成本很高芳香族喷涂聚脲耐老化性差, 表面会变色 (3) 单组分涂刷聚脲需要分层施工, 可以保证涂层厚度的均匀性, 在凝土裂缝表面及伸缩缝表面能增设胎基布 ; 喷涂聚脲快速固化, 一次成型, 立面不会流淌, 但无法增设胎基布补强 (4) 单组分涂刷聚脲固化时间长, 可以与基础混凝土很好的反应, 与基础 5

6 混凝土粘接强度大于喷涂聚脲, 故更适用于有抗冲磨要求的部位由于双组分喷涂聚脲和单组分涂刷聚脲均具有优异的物理力学性能, 已在水利水电工程中得到广泛应用针对实际工程, 根据这两种材料各自的特点及适用范围来选择材料, 并由专业的施工队伍施工, 聚脲材料在水利水电工程中的防渗防冻抗冲磨及提高混凝土耐久性等领域具有广阔的应用前景参考文献 : (1) 聚脲弹性体防水涂层施工工艺技术规程 DB11/T 北京市住房和城乡建设委员会北京市质量技术监督局 (2) 喷涂聚脲防水规程技术规程 JGJ/T 中华人民共和国住房和城乡建设部 (3) 余建平 Louis Durot 丁海涛单组分聚脲防水涂膜及其应用, 中国建筑防水, (4) 孙志恒李萌倪燕混凝土建筑物伸缩缝及裂缝快速修复技术大坝与安全 (5) 王新春郑天亮封端聚醚胺单组分聚脲树脂的研究新技术新工艺热加工工艺技术与材料研究 2010 年第 11 期 (6) 孙志恒夏世法付颖千单组分聚脲在水利工程中的应用 [J]. 水利水电技术 (7) 孙志恒岳跃真喷涂聚脲弹性体技术及其在水利工程中的应用, 大坝与安全, (8) 孙志恒关遇时鲍志强喷涂聚脲弹性体技术在尼尔基水利工程中的应用, 水力发电,

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<4D F736F F D20B5DBD4B4D0C2B2C4B2FAC6B7CBB5C3F7CAE9A3A8554CB1EAD7BCA3A9> P/N: 品名 DY-U-001:UL80 105 PVC 电线绝缘料 ( 通用型 ) 适用于标准额定耐温等级 80 105 的 PVC 电线绝缘材料 ( 绝缘厚度大于 0.76MM, 导体截面积小于 20AWG 规格的电子线请选择 DY-U-008 专用型 ) 产品符合欧盟 ROHS 2.0 REACH 等环保要求 Volume resistivoty 体积电阻率 Ω.m 1.0 10 11