喷涂聚脲弹性体技术喷涂聚脲弹性体技术-孔维孔维绪论喷涂聚脲弹性体（Spray polyurea elastomer，简称为SPUA）技术是国外近十年来继高固体分涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低（无）污染涂装技术之后为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。它集塑料、橡胶、涂料、玻璃钢多种功能与一身，与传统的环保型涂装技术相比，SPUA具有以下优点。生产工艺流程原材料喷涂聚脲弹性体用的原料主要有三大类，即端氨基聚醚、异氰酸酯和扩链剂。除此之外，有时为了改善粘度、阻燃、附着力等性能，还需加入稀释剂、阻燃剂等助剂。在SPUA中，将异氰酸酯和聚醚多元醇生成的半预聚体组分定义为A料；将含有端氨基聚醚、液体胺类扩链剂和其他助剂的组分定义为B或R料。异氰酸酯异氰酸酯大体可分为三类：1、芳香族异氰酸酯：MDIPAPIMDI在室温下长期储存会产生自聚反应，易生成不溶解的二聚体，使产品颜色变黄，液体将变得浑浊，对制品性能产生不良影响。故在芳香族SPUA中，一般采用改性的MDI，通过把MDI和聚醚多元醇制成预聚物，可以改善原料体系的相容性，而且对于控制反应物的粘度、反应活性、反应放热和聚合物的结构也是有利的。2、常规脂肪族异氰酸酯六亚甲基二异氰酸酯（HDI）是典型的脂肪族异氰酸酯，属于不变黄的异氰酸酯，反应活性比芳香族低得多。HDI产品的反应活性小，因其挥发性较大，毒性也大，所以常以HDI与水反应生成的缩二脲三异氰酸酯和HDI的三聚体作为商品销售。近年来，HDI三聚体产量日益增加，主要优点如下： 1、粘度小，有利于少用溶剂，可配置高固含量产品 2、比较稳定，不易变质，久储后黏度变化不大 3、耐光性较好，并且硬度较高 所以，HDI主要用于制备聚天冬氨酸酯SPUA材料，是继普通脂肪族SPUA材料之后的第三代喷涂聚脲。3、聚天门冬氨酸酯聚脲 聚天门冬氨酸酯聚脲是聚脲工业领域出现的一种新型脂肪族类、慢反应、高性能涂层材料，被称为第三代聚脲。聚天门冬氨酸酯聚脲由HDI三聚体和聚天门冬氨酸酯反应而成(见图4)，具有以下主要特点：a:固化速度可调 ;b:具有高拉伸强度、高光泽度、优异的耐磨性能;c:与各种底材具有优异的附着力 ; d:具有优异的防腐性能及耐紫外光性能 ;e:可以采用常规的高压无气喷涂机施 聚醚在SPUA技术中用到的聚醚有两类：一类是用于芳香族A料合成的端羟基聚醚；另一类是用于脂肪族A料合成和B料制备的端氨基聚醚。端氨基聚醚的优点氨基化合物与异氰酸酯的反应速度比羟基快，可缩短反应的时间。 由氨基化合物与异氰酸酯生成的化合物聚脲，在相邻的双氢键作用下，其极性要强。因此，聚脲中分子间的作用力特别强，硬链段和软链 段的分离更加明显，表现在性能上为聚脲的物 理性能和耐热性能远优于聚氨酯。一般脂肪族的活性较高，粘度较低，更适合SPUA工艺。扩链剂喷涂聚脲弹性体的配方有很多种，但其合成工艺过程一般使用一步半法。它是将二异氰酸酯和低聚物多元醇或氨基聚醚反应先合成半预聚物。要将预聚物加工成制品，还需要加入胺类扩链剂和氨基聚醚的混合物使之反应。扩链剂主要起扩链、交联作用。助剂 在SPUA材料的生产和储存中，由于自身的特点，往往需要加入助剂来改善工艺和贮存稳定性，提高产品的质量以及扩大应用范围。常用的有稀释剂、分散剂、着色剂、阻燃剂、填充剂、光稳定剂等。SPUA材料是由含异氰酸酯封端的预聚物（A组分）和伯胺或仲胺（B组分）反应生成的高聚物，其中A组分由软段聚醚和硬段异氰酸酯合成。大体可以分为三大类（如右图所示）。四、喷涂聚脲弹性体结构与性能的关系SPUA种类A料B料应用领域占有的份额软段硬段芳香族羟基聚醚MDI端氨基聚醚和液体胺类扩链剂70%脂肪族端氨基聚醚IPDI端氨基聚醚和脂肪胺类扩链剂5%天冬氨酸HDI三聚体聚天冬氨酸酯25%4.1、芳香族SPUA材料 4.1.1预聚物官能度 4.1.2 2,4体MDI含量 4.1.3降低反应速度4.2脂肪族SPUA材料4.3聚天冬氨酸酯SPUA材料 4.3.1物理化学特性 4.3.2反应活性 4.3.3材料性能随着官能度的增加，预聚物的密度和黏度增大。官能度增加，反应速度加快，表干时间和凝胶时间缩短，表干时间缩短快。官能度增加，断裂伸长率下降、撕裂强度下降、拉伸强度下降。物理交联是硬段之间的氢键作用，即微相分离官能度增加，硬度几乎无明显变化。官能度提高，耐介质性能下降、耐磨性下降。4.1.1预聚物官能度实验证明，随着2,4体MDI含量的增加，配方的黏度在增大。2,4体MDI对提高SPUA材料的综合性能，降低A、B料的反应活性，延长胶凝时间，改善喷涂体系的流平性和表面状态，增加对底材的附着力等方面，具有重要作用。4.1.22,4体MDI含量4.1.3 降低反应速度为了降低反应速度，延长胶凝时间，增加对底材的亲和力，提高材料的强度，人们总结出了两方面的方法：、在芳香族预聚物中引入2,4体MDI；、在B料中加进位阻型胺类扩链剂。4.2 脂肪族SPUA材料芳香族SPUA材料是研究比较早的材料，但是其在紫外线的作用下很不稳定，而脂肪族材料却有着较高的稳定性。所以当涂层暴露在紫外线下需要很高的稳定性时，必须选用脂肪族涂层体系如在室外。但这种涂层往往过于柔软，刚性不足，一般采用改性的扩链剂来解决。4.3 聚天冬氨酸酯SPUA材料