慢速喷涂聚脲弹性体的研究

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聚

氨

酯

工

业

20 0 8年第 2 3卷第 3期2 008 V0 . 3 . 1 2 No. 3

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P0LYURETHANE NDUS l TRY

慢速喷涂聚脲弹性体的研究进展刘培礼胡松霞王宝柱崔洪犁

(岛佳联化工新材料有限公司 267 )青 60 1摘要：综述了国内外降低聚脲反应速度的方法、点及其性能。通过各种原材料的选择，特喷涂聚

脲弹性体的凝胶时间可以延长几倍甚至几十倍，附着力、在涂层表观状态、施工容忍度等方面较常规聚脲有明显的提高。关键词：慢速；涂；喷聚脲；弹性体中图分类号：Q3 38 T 2 .文献标识码： A文章编号：05—10 (08 0 0 1 0 10 9 2 20 )3— 04— 4

聚脲弹性体技术是聚氨酯 ( U) P技术领域的最新发展。它的两个主要应用领域是反应注射成型

( I和喷涂聚脲弹性体。喷涂聚脲弹性体综合了 RM)优良施工性能，固化速度快和对温度、如湿度的不敏感性，同时具有优异的物理性能如拉伸强度、裂强撕度、断裂伸长率、耐磨性以及耐化学性、耐水性等。

的44- D半预聚体凝胶时间最大可延长 1,,' I M倍拉伸强度增加 2%,长率增加 2%,裂强度增加 0伸 5撕 5,%硬度基本保持不变。2加入仲胺类扩链剂由于电子云密度及空间位阻结构的影响，仲胺

由于其特殊的固化特征和优异的材料性能，喷涂聚脲弹性体技术已成功应用于防腐、防水、耐磨等常规材料无法胜任的领域¨。 常规的喷涂聚脲弹性体凝胶时间在 5S内，之如此快的反应速度带来一系列的问题： 1表观状 ()态差，“有橘皮”现象； 2层间附着力差，工间隔 ()施

类扩链剂可以大大降低喷涂聚脲弹性体的反应速度。在芳香族喷涂聚脲弹性体配方中，最常用的仲胺类扩链剂为 U P公司的 U in￣40其分子结 O nl k 20, i构如图 1。:

Hs,==、,==、

: Hs l

I

短；3对底材的浸润性差， ()附着力差；4必须采用 ()

H c cH N 3—— H—

C— H2

卜 NH c— cH — H 3

高温、高压、撞击式混合设备，设备投资高。因此，如何降低聚脲的反应速度已

成为当今研究的热点，为此，在这里对国内外慢速喷涂聚脲弹性体的研究进展进行了综述。

图 1 Unl k 40 in￣ 2 0化学结构示意图 i

U in￣ 20特有的空间位阻结构及仲胺基， nl k 40 i 能够有效地降低 A、组分的反应速度，得喷涂 B两使产品与底材的附着力、涂层外观质量、学性能以及力节省原料消耗等方面，表现出十分理想的效果。都Jr er LR等对 U in@4 0 y nl k 2 0含量不同的配方进行 i

1合成高 24- I量的半预聚体，' MD含

二苯基甲烷二异氰酸酯有三种异构体即 4 4-, M I2, ' I及 2 2- D,中最常用的为前两 D、 4- MD,' I其 M种。由于空间位阻的影响， 2位的 N O基的反应其 C

了系统的测试，其配方及性能见表 16。 J从表 1以看出，可随着 U in￣4 0 nl k 2 0含量的增 i

活性约是 4位的 13因此在喷涂聚脲弹性体半预/,聚体的合成配方中，如加入一定量的 2 4- D,,' I就 M能有效降低反应速度，延长凝胶时问，提高混合效果及表面状态。A rln uei oP等通过一系列的研究 a

加，体系的反应速度有了明显地降低，凝胶时间从4S延长到 1,干时间从 7S延长到了 4, 2S表 2S明

显地改善了喷涂体系的流动性和对底材的浸润性。

同时，材料的伸长率有所提高，而对它的硬度、拉伸强度和定伸模量没有太大的负面影响。

得出如下结论： 24- D含量的半预聚体较常规高，' I M

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表 1不同 u in￣ 2 0含量的喷涂聚脲弹性体 nl k 4 0 i配方工艺及性能

Sot【系统地研究了使用 U in@40 ctR7 3 nl k 20对 i喷涂聚脲弹性体带来的益处，体表现在： 1改善具 ()了喷涂状态，化更细腻、涂更流畅，少了“雾喷减五指状”“绳状”流的产生；2提高了与底材的和麻液 ()附着力，善了喷涂聚脲弹性体材料的层间结合力，改

减少了分层现象的发生，延长了层间间隔时间；3 ()改善了表面质量，减少了“橘皮”现象；4材料性能 ()

得到提高，体现在低温韧性提高，涂层收缩减少，吸水率降低，抗冲击性能增加等。 在脂肪族喷涂聚脲弹性体中，常用的仲胺类扩链剂有 H ns n公司的 J fikM 5 ut ma e l 7 4及 U P fn O公司的 Ce rn@1 0该系列的产品解决了很 lal k 0 0, i

多影响脂肪族弹性体走向商业化应用的实际问题，对这两种脂肪族扩链剂在脂肪族喷涂聚脲并

体系中的应用进行了研究，体的实验结果见具注： 1预聚物 N O质量分数为 1.%; 2)氰酸酯指数为 () C 54 (异10 ( )聚物与树脂体积比为 1 1 . 5;3预：。

表 2引。[

表 2仲胺基扩链剂应用于脂肪族聚脲喷涂体系中试验结果

从表 2可以发现，扩链剂对涂层物理性能、胶凝时间起着关键性的作用，过优化预聚体的 N O含通 C

量、仲胺类扩链剂所占的比例，可以得到具有高拉伸强度、高伸长率、光泽度及长凝胶时间的涂层，高极

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聚氨酯工业

第2 3卷

大地提高了材料的适用性和装饰性。3使用仲胺类胺基聚醚

聚天门冬氨酸酯的反应活性要远低于以往的脂肪族、芳香族扩链剂，与 HD三聚体的反应活性其 I见表 5。由于其反应比较慢，们就可以按照施 人工季节的户外环境温度，定 B料的组成，而有确从效地掌握施工节奏和进度，大大提高施工效率，节约材料和费用。表 5聚天门冬氨酸酯和脂肪族、香族扩链剂与芳 HD I三聚体的反应活性对比

由于电子云密度及空间位阻效应的影响，仲胺的反应活性大概是相应的伯胺反应活性的 12,/0因此，如用相应的仲胺基聚醚代替相应的伯胺基聚醚， 反应速度会大大降低。常用的 H ns a ut n的仲胺基 m聚醚产品见表 3 [。表 3 Hu t n的仲胺基聚醚产品参数 ns ma

注：组分为 HD三聚体，号 D s o u P70 N O质量分数 A I牌 em d rX -10, C2 .%,度 10 P 。 05粘 0 0 m a s

从表 5可以看出，同种类的聚天门冬氨酸酯不使用仲胺基聚醚可以显著地降低体系的反应速度，还有更多的优点：1用仲胺基聚醚

与脂肪族异 ()氰酸酯可以合成出粘度较低，且贮存稳定的半预并聚体；2仲胺基聚醚与胺类扩链剂同时使用可生 ()成高硬度 ( D 0的聚脲弹性体，且具有很好的邵 7)并韧性；3低当量的仲胺可部分取代 U in@40 () nl k 20 i而不影响性能及反应速度，降低了成本。4聚天门冬氨酸酯聚脲 5 T I型预聚体 D

的反应活性相差很大，以设计出凝胶时间从几分可

钟到几十分钟的喷涂体系，足不同使用场合的满需求。

在喷涂聚脲弹性体材料中，于施工安全性考基虑，常采用 MD通 I合成的预聚体或半预聚体。而 TI D合成的预聚体由于其蒸汽压较高、闪点低、性毒

聚天门冬氨酸酯聚脲是近十年来聚脲工业领域出现的一种新型脂肪族、反应、性能涂层材料，慢高 被称为第三代聚脲。聚天门冬氨酸酯本质是一种脂肪族仲胺，最早由 Z inr 19它 wee于 90年发现的。其原理是应用二烷基马来酸酯与脂肪族伯胺经 Mi—

大等原因一直未被采用。通过薄膜蒸发技术， i Ar Po ut公司开发出低游离 T I含量的系列预聚 rd c s D体，其单体质量分数低于 0 0%,将其应用于喷 .6可涂聚脲弹性体中。采用该预聚体不仅可以降低反应速度，同时还可以明显增强涂层的底材附着力、 力学强度和耐磨性。ArPout公司对 T I系列 i rdc s D喷涂聚脲弹性体与 MD I系列的喷涂聚脲弹性体的性能进行了对比，试验结果见表 61。【] 2由表 6可以看出，在相同的树脂体系的配方中， TI D系列的预聚体可明显地降低聚脲体系的反应速度，并且具有非常出色的物理性能。相对于 MD系 I

cal成反应， he加其胺基上的一个氢被一个大的取代基团取代而变成仲胺，且该仲胺处于空间冠状位阻

环境的包围中，从而反应活性大大降低。最常用的几种聚天门冬氨酸酯的性能指标见表 4m。 ] E表 4几种聚天门冬氨酸酯的性能指标

列的预聚体，D系列体系的凝胶时间延长至 5~ TI7 S表干时间也延长至 7~1,应速度延长了 , 4S反 2倍左右，同时在拉伸强度、

裂强度及耐磨性等方撕

面有了大幅度提高，且 T I的预聚体在贮存稳定并 D注：固体质量分数均为 10。 0%

性、粘度、黄变性等方面也有突出的优势。耐

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表 6 T I系列与 MD D I系列喷涂聚脲弹性体性能对比参l

考

文

献

P i a x D J P lu e pa e h oo y i o rmeu . oy ra s ry tc n lg n c mmeca p l a rila pi— ct n .6 ar fp l u e h n s:I t r a i n y o i m n x i s 0 Ye s o oy r t a e o n e t a S mp su a d E - n olh b t n,1 9 iio i 9 7,2 4~2 8 2 3

2黄微波，杨宇润，王宝柱， .聚脲弹性体技术.等.喷涂聚氨酯工业，1 9 9 9,1 ( ) 7~l 44: l

3王宝柱，黄微波，杨宇润，等.喷涂聚脲弹性体技术的应用. 聚氨酯工业，0 0,5 1:9~44 2 0 1 ( )3 3

4黄微波，王宝柱，陈酒姜，喷涂聚脲弹性体技术及其在重防等.腐领域的应用.腐蚀科学与防护技术， 0 3 1 ( ) 5 5 5 20,5 1:6~ 85 Auein rla oP.J yA . P roma c dp oe sn n a c me t o a J efr n ea rc sige h n e ns f nao t o y r a ea t me y t ms p e a e r m ih 2, - r ma i p lu e ls o rs se r p rd f c o h s 4'MDIi— s c a ae . P o e d n s f h P lu e a e C n e e c 2 0 o y ts n r c e i g o t e o y r t n s o f r n e 0 0. h Bo t n.2 0 so Oo

6 Jry L R,Ke n t H. T nn h rp riso oy ra eat— er n eh M u igte po ete fp l e lso umes v a r w t ra ee t n a d p o e sn a a tr mo u a r i a ma e l s l ci n r c s i g p r me e d l i o

t n P lu ta eLai i . oy r h n tnAme c 0 nee c a

e.S a o e i r a2 01Co frn eP p r a P - no o Br zl 0 l, a i.2 01

7 S o tR. E e to e o d r i i e c n e ti p a oy r a c a - c t f c fs c n a y d a n o t n n s r y p l e o t m u i g s se .P e e t d a h PDA n a o e e c ei g n y t ms r s ne t e2 t An u C n r n e Me t . l f n Ora d l o,F o da 0 n l r .2 01 i 8 C u t e T, r o r yT Ma k D C.No e a ma e as i c e s o i n v l w t rl n r a e p tl e.e s r i f ae

o p ligp l ra .J CL. 0 7.1 fa pyn oy es u P 20 3~l 99 Ma k L P,Ke n t H .Ho r r n e h M wa d P K.Ne s c n a y a i ec an w e o d r n h i m e t n e sf ra i h t o y r a ma e a s r e e td a h PDA xe d r o p ai p l e tr l.P s n e tt e3 l c u i

注： I聚物为高 2,' I量的预聚物。 MD预 4- MD含An u o e e c e i g n a C n r n e Me tn .Re o 0 3 l f n .2 0

6结束语

l黄微波， 0王宝柱，培礼，刘等.喷涂聚脲技术领域的最新进展一聚天门冬氨酸酯聚脲 .海涂料，0 5,8:6~ 8上 20 ( ) 3 3l Ed r l wa d P S. Al h t o y ra c a i g a e n p l a p ri s i ai p l u e o t s b d o y a t e p c n s o s c t r .P s n e t t e 1 P e s r e td a DA n a n e e c e ig Ne e h An u Co r n e Me tn . l f w Ore n . o i in .2 0 la s L u s a O o a 1 Co u n y T T, r 2 c t e Ma k D C.No e t r si c e s o f .e s vl mw mae a n r a e p t ie a e i l l

随着各种新型聚脲原材料的研制成功，过通

优化配方，有效地降

低喷涂聚脲弹性体的反应可速度，变过去存在的附着力低、观状态差、改表易

分层等弊端。同时，慢速聚脲体系可应用于快速固化胶粘剂、密封胶等领域，拓宽了喷涂聚脲弹性体的应用范围。

o p lig p lu e . P fa pyn y ra J CL.2 0 .1 o s o 7 3~l 9

收稿日期

20 0 8—0一3 l l

修回日期

20 0 0 8— 3—1 5

Re e r h Pr g e s o l y n he Re c i n Ra e o s a c o r s fDe a i g t a to t fSpr y Po y e a t m e s a l ur a El s o rL u Pel Hu S n x a W a g Ba z u Cu n l i ii o g i n oh iHo g i

( ig a il nN w C e i l t il C .Ld 2 6 7 ) Q n d oJ i e h mc e as o t, 6 0 1 aa a Ma rAb t ac: he meho s h h r c e si sa h r p ris o e ucn h e c in r t fs r y p l u e . s r t T t d,t e c a a tr tc nd t e p o e te fr d i g t e r a to a eo p a oy r a e i 1 so r r e iwe h e g ltmec u d b xe d d s v r lt s a r i h h ie o fe e tr w . a t me s we e r ve d.T e i o l e e t n e e e a i me nd mo e va t e c oc fdi r n a ma tras e il .Th d e i n,s ra e a e r n e,a d t e t lr n e o o sr ci n we e i r v d e a h so u f c pp a a c n h o ea c fc n tu t r mp o e oK e wor s: so r a to ae; s a y d l w e c in r t pry;p lu e o y r a;e a t me lso r.

作者简介

刘培礼

男，9 4年出生， 17高级工程师，一直从事聚氨酯弹性体、喷涂聚脲弹性体、国防军工特种功能材料等的研制工作。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/emim.html