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国内聚氨酯防水涂料技术的发展及其应用

文章来源:2016聚氨酯年会 添加时间:2019-01-31

杜 辉 李 卓 张国标 郭东雷 王振波 董建国

(上海东大化学有限公司  上海 201508)

摘  要:主要针对国内聚氨酯防水涂料产品的发展和分类进行阐述,详细介绍了双组分聚氨酯防水涂料和单组分聚氨酯防水涂料产品的特点。同时,对其在民用建筑、地铁隧道、铁路桥梁、水利水电工程、及其它特殊领域的应用情况进行说明。
关键词:聚氨酯;防水涂料;弹性涂料

我国现代防水材料在新中国成立后得到快速的发展,最初的防水技术主要采用焦油沥青和石油沥青纸胎油毡。 随着我国石油工业的快速发展,到了 20 世纪 70 年代,全国油毡产量已达 1000 万卷(2 亿m2)。

聚氨酯防水涂料最早出现在 20 世纪 60 年代的欧美等国,直到 70 年代我国才开始进行这一方面的研究。聚氨 酯防水涂料以聚氨酯树脂为主要原材料,它的出现弥补了沥青防水涂料和防水卷材的不足。由于聚氨酯防水涂料 涂膜延伸性好、抗拉强度高、粘结性好、体积收缩小、防水无接缝、对基层裂缝变形适应性强、施工维修方便等 特点,使得其在民用建筑、地铁隧道、铁路桥梁、水利水电工程等领域的发展非常迅速。

1 聚氨酯防水涂料的发展

自 20 世纪 70 年代末期江苏化工研究所成功研发出彩色聚氨酯防水涂料,国内聚氨酯防水涂料研究已经走过 了 30 多年。自 20 世纪 80 年代焦油型聚氨酯防水涂料出现,以 851# 聚氨酯防水涂料为代表的双组分焦油型聚氨 酯防水涂料长期占据聚氨酯防水涂料市场较大份额。该产品使用焦油部分替代聚醚多元醇以降低成本。焦油型聚 氨酯防水涂料本身使用有害物质做为原材料,使得该类型产品终将面临被淘汰的命运。随着国内最新防水涂料标 准的出台,聚氨酯防水涂料研究正逐步向着高性能、绿色环保的方向发展,行业竞争也愈发趋于规范化。

但是,目前国内聚氨酯防水涂料市场存在着大量以假乱真、以次充好的产品,某些聚氨酯防水涂料产品含有 大量的有机挥发物,施工过程中排向大气,造成大气污染。同时施工人员在施工过程中不可避免地会吸入部分有 机挥发物。含苯挥发物不仅腐蚀皮肤,而且对呼吸系统、神经系统、造血器官造成影响,可以引起头疼、胸闷、 恶心、乏力、呕吐等症状。全球因为使用有毒化学溶剂的涂料造成环境破坏和人体伤害而带来的经济损失非常大,中国也曾经出过几次死亡事故。另外由于技术、施工、市场竞争等各方面原因,现在市场上的某些低档聚氨酯防 水涂料产品性能相对较差。其拉伸强度低,延伸率小,耐候性较差,使用寿命短。

随着人们环保意识的提高,随着国家对聚氨酯防水涂料市场监管力度的加强,开发生产对环境友好、各项性 能真正达到国家标准、对基层伸缩或开裂适应性强的聚氨酯防水涂料已成为行业发展的必然趋势。

在这种条件下,单组分聚氨酯防水涂料正是适应了行业发展的必然而出现的,单组分聚氨酯涂料施工更方便,对混合无要求,操作也更加简单,原料不易掺假,技术门槛相对双组分也较高。单组分聚氨酯防水涂料以 -NCO 为端基的预聚体通过与空气中的湿气反应而固化成膜。利用其黏度适中的特点,因而可以少用甚至不使用稀释剂,其可以在 90% 以下湿度施工。近年来,环保型单组分聚氨酯防水涂料因施工安全、无有毒有害溶剂、固化速度 较快等优点,逐渐成为聚氨酯防水涂料最有潜力的发展方向。

2 聚氨酯防水涂料的分类

根据聚氨酯防水涂料生产、使用工艺的不同,一般聚氨酯防水涂料可以简单分为双组分聚氨酯防水涂料和单 组分聚氨酯防水涂料。

双组分聚氨酯防水涂料在中国市场上出现的时间比较早,是聚氨酯防水涂料用量最大的一个品种。一般的双 组分聚氨酯防水涂料,其中一个组分是聚氨酯预聚体,为无色或浅黄色透明液体;另一个组分含有扩链剂或固化 剂,还含有无机填料、增塑剂、消泡剂及其它助剂。双组分聚氨酯防水涂料现场使用时,需将两组分按照一定比 例搅拌均匀,方可使用,目前市场上销售的多为质量比为 1 ︰ 2 类型。

单组分聚氨酯防水涂料是近十几年来逐渐发展起来的,根据固化原理不同又可以分为湿固化、水固化、潜固 化型。单组分聚氨酯防水涂料的施工非常方便,尤其是湿固化和潜固化型,在施工时不需要与第二组分现场搅拌,避免了双组分产品搅拌时带来气泡、搅拌不均匀产生涂膜性能较差的缺点。同时,单组分聚氨酯防水涂料的技术 和生产门槛较高,限制了一些不具备条件厂家的进入,一定程度上有利于单组分聚氨酯防水涂料行业的健康发展。 此外,具备技术和生产条件的厂家相对拥有较大实力,且市场影响力较大,其在生产单组分聚氨酯防水涂料的时候,就不会选用苯、甲苯、乙苯、二甲苯、煤焦油、沥青等有毒有害物质,完全可以达到 JC1066—2008 的标准要求。

3 聚氨酯防水涂料的应用

在中国聚氨酯防水涂料发展的三十多年中,技术研发水平不断提高,行业也越来越规范,然而聚氨酯防水涂 料仍然是聚氨酯应用领域中市场最不规范的行业之一。随着聚氨酯防水涂料国家标准 GB/T 19250—2013 的出台 和政府相关部门监管力度的加强,聚氨酯防水涂料产品必将走向环保和高性能的发展路线,也必将越来越广泛地 应用于各个领域。

3.1 民用建筑领域的应用

聚氨酯防水涂料在民用建筑领域有着非常广泛的应用,如卫生间、地下室、贮水池、游泳池、屋顶花园、屋 顶养鱼池、建筑屋顶、地下车库及地下商场等建筑场所的防漏水。

聚氨酯防水涂料产品最大的应用领域就是民用建筑,如万科地产、龙湖地产、华润置地等大型房产公司,其 建筑防水项目所采用的防水材料中,聚氨酯防水涂料占很大比重,其优势在于与基体无缝粘结、拉伸强度高、耐 水性优良。随着中国城镇化建设的发展,人们对地下空间拓展力的不断加强,地下停车库、地下广场、地下商场、 地下管网等地下建筑物越来越多,建筑物越深所采用的聚氨酯防水涂料品质要求也就越来越高,使用量正呈现逐 年增长的趋势。

3.2 在地铁隧道领域的应用

聚氨酯防水涂料在地铁隧道领域的应用也比较多,例如用于北京地铁、上海地铁、南京地铁、广州地铁、苏 州地铁等各重大城市地铁工程项目。

由于地铁隧道线一般位于地下深处、且长期车载负荷和振动,容易出现裂缝漏水,所以在地铁隧道启用前,都会采用聚氨酯防水涂料对地下通道的基层、墙壁等领域进行保护。防水工程成为地铁项目的重要组成部分。地 铁隧道工程不同于其它地下工程,其选用的聚氨酯防水涂料不仅具有较好的性能(抗拉强度高、延伸率大、抗基 层变形能力强、耐高低温性、耐腐蚀、耐冻融和耐久性能优良),而且还需施工方便、对地下水及地下环境无污染。

3.3 在铁路桥梁领域的应用

聚氨酯防水涂料在铁路桥梁领域的应用也比较多,主要用于高速客运专线的桥梁和电缆沟防水,如京沪高铁 客运专线、京津城际高速客运专线、温福高速客运专线、福厦高速客运专线、秦皇岛 - 唐山段磁悬浮列车客运专 线等。

高速铁路上行驶的火车时速都超过 200 km/h,而且大部分在 300 km/h 以上,长期车载负荷和高频率振动就要求 防水层的性能必须远高于普通建筑用聚氨酯防水涂料,如该领域防水层使用的聚氨酯防水涂料要求拉伸强度要达 到 6 MPa 以上。为此相关部门专门制订了《铁路混凝土桥面防水层技术条件》铁路行业标准,与国家标准GB/ T19250—2013《聚氨酯防水涂料》相比,要求表干时间更短、抗基层变形能力强、固含量更高。

3.4 在水利水电工程领域的应用

聚氨酯防水涂料在水利水电领域,主要用于水库、输水隧道、水利枢纽工程、水利发电工程、城市用水工程、 堤防工程等项目的防水、防渗层,避免水通过长时间冲击和渗透来侵蚀大坝和输水通道影响项目的正常运行。

2011年中央的"一号文件"开启了水利行业发展的新篇章,未来10年,我国全社会的水利投资将达到4万亿元,这必将推动聚氨酯防水涂料产品在水利水电领域更快更好地发展,为水利水电工程项目保驾护航。

3.5 在其它领域的应用

聚氨酯防水涂料除以上应用外,在城市地下管网、港口码头、核电站基础防水、文物保护等领域也有广泛应用。

4 结束语

虽然双组分聚氨酯防水涂料现在依旧是市场的主体,但环保型单组分聚氨酯防水涂料是未来发展的方向。

参  考  文  献

[1]    刘登良.涂料工艺 [M].4 版.北京 : 化学工业出版社 ,2010.

[2]    李绍雄,刘益军.聚氨酯树脂及其应用 [M].北京 : 化学工业出版社,2008.

[3]    徐刚.最新聚氨酯材料及聚氨酯制品生成新工艺新技术与质量检测分析实务全书(第3卷)[M].北京:中国知识出版社,2005.

[4]    李荣,孙曼灵,任普亮.聚氨酯防水材料与施工技术 [M].北京 : 化学工业出版社 ,2005.

[5]    秦道川.新国标条件下聚氨酯防水涂料应用与发展探讨 [J].中国建筑防水 ,2013(8):6-12.

[6]    奚光宇.CCW-525 单组份聚氨酯防水涂料在北京地铁车站的应用 [J].铁路建筑 ,2010(9):58-61.

[7]    潘赏,袁振,姜志国,等.高速铁路桥面用聚氨酯防水涂料 [J].化工新型材料 ,2010,38(5):121-123.

Development and Application of Polyurethane Waterproof  Coating Technology in China

DU Hui,LI zhuo,ZHANG Guobiao,GUO Dongli,WANG zhenbo,DONG Jianguo

( Shanghai Dongda Chemical Co.Ltd,Shanghai 201508,China )


Abstract:In this paper,the development and classification of polyurethane waterproof coating are mainly discussed.The characteristics of two component and one component polyurethane waterproof coatings are introduced in detail.Its application in civil construction,subway tunnel,railway bridges,water conservancy and hydropower projects,and other special areas are also described.

Keywords:polyurethane;waterproof coating;elastomeric coating

作者简介:杜辉   男,1978 年出生,博士,主要从事聚醚多元醇及聚氨酯防水涂料的开发及其应用。

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