聚脲基础知识总结.docx

聚脲基础知识总结.docx聚 脲 基 础 知 识
发布时间： 2009年 4 月 21 日 20 时 38分
聚脲涂料的化学原理
随着聚氨酯涂料及聚氨酯弹性体应用领域的不断扩大，传统的涂装工艺在实际应用中遇到不少困难，如一些建筑涂层，矿山机械的高耐磨涂层以及一些特殊场合，需要涂层厚度达几毫米甚至十几毫米，若采用手工刮涂，效率低而且外观差，遇到复杂结构更是难以施工。另外，由于人们对环保的日益重视，传统的溶剂型聚氨酯涂料的使用越来越受限制。正是在这种情况下，无溶剂喷涂聚氨酯（脲）弹性体技术被开发成功。该工艺属快速反应喷涂体系，原料体系不含溶剂、固化速度快、工艺简单，可很方便地在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流挂，因此可部分取代溶剂型聚氨酯涂料，在某些领域还可替代浇注弹性体工艺，是一种新型聚氨酯成型工艺。
聚脲涂料又叫喷涂聚脲弹性体， 属于聚氨酯弹性体的一种， 因此这里对聚氨酯弹性体作一个简单介绍。
所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温， 断裂伸长率＞ 50％，外力撒除后复原性比较好的高分子材料。
聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类，其原材料品种繁多，配方多种多样，可
调范围大。聚氨酯弹性体硬度范围宽，低至邵 A10以下的低模量橡胶，高至邵 D85的高抗冲击弹性材料。所以聚氨酯弹性体的性能范围很宽，是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料。
聚氨酯化学结构的特性是其大分子主链中含有重复的氨基甲酸酯链段。 聚氨酯大分子主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段（亦称软链段或软链）和玻璃化温度高于室温的
刚性链段（亦称硬链段或硬段）嵌段而成的。低聚物多元醇（如聚醚、聚酯等）构成软链段，二异氰酸酯和小分子扩链剂（如二胺和二醇）构成硬链段。在聚氨酯弹性体分子结构
中，软链段占的比例比较大，约 50％～ 90％，硬链段约占 10％～ 50％。由于硬链段的极性强，相互间引力大，硬链段和软链段在热力学上具有自发分离的倾向，即不相容性。所以
硬链段容易聚集一起，形成许多微区，分布于软段相中。这种现象叫微相分离。微相分离是聚氨酯弹性体物理结构的特征。
反应注射成型（ Reaction Injection Molding, 简写为 RIM）技术是在用聚氨酯硬脂
泡沫塑料工艺制备家具等的基础上发展起来的。 RIM是直接从低粘度的单体或齐聚物制造
复杂制品的一种工艺技术。这些单体或齐聚物在注入模腔前瞬间碰撞混合，相互活化，在模腔中通过交联反应或相分离快速固化，形成固体聚合物制品。
喷涂聚氨酯 ( 脲) 弹性体技术是在 RIM技术的基础上发展起来的，正如聚氨酯 ( 脲)RIM
技术的发展经历了纯聚氨酯、聚氨酯（脲）到聚脲三个阶段一样，喷涂聚氨酯 ( 脲 ) 弹性体技术也经历了三个阶段。见表 14-1 。
在聚氨酯体系中，为了提高反应活性，必须加入催化剂，聚脲体系则完全不同，它使用了端胺基聚醚和胺扩链剂作为活性氢组分，与异氰酸酯组分的反应活性极高，无须任何催化剂，即可在室温（甚至 0℃以下）瞬间完成反应，从而有效地克服聚氨酯弹性体在施工过程中，因环境温度和湿度的影响而发泡，造成材料性能急剧下降的致命缺点。各反应的化学方程式如下：
聚氨酯反应： R-NCO + R′ OH RHNCOOR′
聚脲反应： R-NCO + R′NH2 RNHCONHR′
异氰酸酯与水的反应： R-NCO + H2O RNHCOOH
RNHCOOH RNH2 + CO2↑( 气体 )
表 14-1 喷涂聚氨酯 ( 脲) 弹性体技术的发展阶段阶段 第一代 第二代 第三代
体系 聚氨酯 聚氨酯 ( 脲) 聚脲
异氰酸酯组份 MDI 基 MDI 基 MDI 基
活性氢组份 伯羟基多元醇、二醇扩链剂、催化剂 伯羟基多元醇、芳香族二胺扩链剂、催化剂 端氨基聚醚、二胺扩链剂
主要优 / 缺点 优 点：价廉
缺点：对水敏感，极易发泡；力学性能差等 优点：价格适中
缺点：发泡、力学性能一般 优点：对温度及湿度不敏感，力学性能好，耐老化性能
突出
缺点：成本高