單組分無(wú)溶劑聚氨酯和單組分聚脲
一、 相關(guān)概念和術(shù)語(yǔ)：
    對于聚氨酯和聚脲，在概念上存在一些爭議，這是很正常的。在概念的定義上，應以交聯(lián)結構點(diǎn)及其官能團進(jìn)行定義。
    1， 聚氨酯（PU）。在實(shí)際書(shū)面語(yǔ)和口頭語(yǔ)中，存在著(zhù)一個(gè)廣義和狹義的概念。


    從廣義的概念來(lái)講，聚氨酯是以含異氰酸酯（Isocynate）與活性氫所形成的各種系列及其改性的高分子物質(zhì)。它包括了所有通常所說(shuō)的狹義聚氨酯和聚脲及其系列產(chǎn)品。聚脲是其中一類(lèi)特殊的聚氨酯或者稱(chēng)為高力學(xué)性能的聚氨酯。
    狹義上的聚氨酯，通常是指以端異氰酸酯與含端羥基類(lèi)物質(zhì)（雙組分）反應而成或者是端異氰酸酯聚合物在水份作用下產(chǎn)生含活性氫的氨基基團，然后氨基與端異氰酸酯反應形成交聯(lián)點(diǎn)脲基（單組分）的高分子物質(zhì)。
   2， 單組分聚氨酯（One--part PU）。
   它通常是以端異氰酸酯封端的高分子物質(zhì)，其在水份作用下，產(chǎn)生一個(gè)二氧化碳和伯胺基，伯胺基與異氰酸酯形成脲鍵。此固化過(guò)程為通過(guò)催化劑在空氣中水份作用下，原高分子鏈自交聯(lián)過(guò)程。為降低過(guò)快過(guò)多的CO2所帶來(lái)氣泡，可加入少量潛伏性固化劑，加入量以不產(chǎn)生氣孔為佳，但其仍會(huì )產(chǎn)生二氧化碳，只不過(guò)是二氧化碳逸出速度和生成速度大致平衡，肉眼難以分辨出氣孔。此類(lèi)所述系列物質(zhì)包括單組分聚氨酯粘合劑、單組分聚氨酯密封膠、單組分聚氨酯涂料。
   3，單組分聚氨酯－聚脲（One－part PU-PUA）。
   以異氰酸酯封端聚合物，加入特殊的交聯(lián)劑和催化劑所構成的混合物。該交聯(lián)劑在水份和催化劑作用下，產(chǎn)生端羥基OH和氨基NH2（或仲氨基）或一個(gè)羥基和一個(gè)氨基，或兩個(gè)氨基和一個(gè)羥基�；旌象w系中端NCO和交聯(lián)劑中將水解產(chǎn)生活性氫的（OH和NH）按當量比約1：1混入，從理論設計上沒(méi)有二氧化碳產(chǎn)生。此類(lèi)單組分聚氨酯－聚脲為一類(lèi)特殊聚氨酯。
   4，單組分聚脲（One--part PUA）。
   本文所定義單組分聚脲為異氰酸酯封端物質(zhì)與特殊叔胺基類(lèi)封端物質(zhì)或者酮亞胺（或醛亞胺）混合的組合物。封端胺基或酮亞胺暴露于空氣中后，在水份中質(zhì)子酸作用下，形成仲胺基團物質(zhì)，仲胺基團與異氰酸酯形成脲基，反應過(guò)程無(wú)催化劑，也沒(méi)有羥基物質(zhì)與NCO反應。組合物中，NCO和封閉仲胺基團或酮亞胺基團，當量比按約1：1左右設計。通常狀態(tài)下，異氰酸酯與解除封閉的仲胺基HNR—與NCO形成脲基－NR－CO－NH－交聯(lián)點(diǎn)。這種單組分聚脲可以稱(chēng)之為一類(lèi)特殊的聚氨酯，也可以稱(chēng)之為高力學(xué)性能聚氨酯。盡管其可手涂也可噴涂，但其完全不同于（雙組分）噴涂聚脲彈性體。
   5，噴涂聚脲彈性體（Spray polyurea elastomer）
   此為RIM技術(shù)從第一代雙組分噴涂聚氨酯SPU和第二代雙組分噴涂聚氨酯－聚脲（SPU－SPUA）發(fā)展到第三代（雙組分）噴涂聚脲彈性體。國內有人稱(chēng)其為SPUA。其中A組分為含端異氰酸酯物質(zhì)，B組分為含氨基物質(zhì)（包括擴鏈劑和樹(shù)脂）。其兩個(gè)組分經(jīng)高壓對撞混合后迅速反應形成聚脲橡膠膜，交聯(lián)點(diǎn)上是脲基－NH－CO－NH－，也有極少量縮脲－NH—CO－RNCONHR′。這是一類(lèi)雙組分噴涂快反應體系。其具有高力學(xué)性能。從廣義角度，它可稱(chēng)為一種高力學(xué)性能聚氨酯，或一種特殊的聚氨酯。
   6，無(wú)溶劑單組分聚氨酯防水涂料（One- part PU without solvent）。      


   通常市面上單組分聚氨酯防水涂料溶劑含量約10－20％，固體份含量為80％以上，本文所述無(wú)溶劑單組分聚氨酯防水涂料是指在合成配制過(guò)程中不加入揮發(fā)性溶劑。但其中固體含量約在97％左右。因為固體份含量的測定需要在120℃烘箱中烘烤3小時(shí)，部分非溶劑類(lèi)物質(zhì)在長(cháng)時(shí)間高溫下會(huì )有質(zhì)量損失，但固體含量至少應在94％以上。其也可稱(chēng)為一種超高固體含量聚氨酯涂料。
   7，吸水率（Water Absorption）又稱(chēng)飽和吸水率。
   吸水率是反映涂膜等材料飽和吸水的比率。吸水率越高，在防水涂膜中水份就越多，一些材料在水份長(cháng)期作用下發(fā)生緩慢水解或降解，造成防水失效。其為防水涂膜材料耐久性重要指標之一。其測定方式通常是，涂膜徹底固化后，在55±5℃熱風(fēng)循環(huán)的烘箱中烘烤24小時(shí)，將涂膜中已經(jīng)從空氣中吸附的水份烘出。然后將熱干膜置于干燥塔內冷卻到室溫23±2℃。稱(chēng)重后，置于蒸餾水中浸泡，直到其吸水達到飽和狀態(tài)（有的材料15天即接近飽和，有的材料需28天達到飽和）。取出，用濾紙擦去表面的水份，迅速稱(chēng)其重量（1分鐘內完成稱(chēng)重）。然后可計算出該防水涂膜單位重量的吸水率。吸水率低于12％有一定的應用前景，低于5％是品質(zhì)良好的防水涂膜。通常防水涂膜在空氣中已經(jīng)吸附了空氣中水份，測定吸水率時(shí)，必須先將涂膜中水份烘去。有人只測定7天浸水后的吸水率，此數值應稱(chēng)為初始吸水率。
    8，抗氧化性（Anti－oxidant）。
   有機材料長(cháng)期暴露于空氣中均有不同程度的氧化。有的氧化較快，如含不飽和鍵和芳香族的材料易于氧化。脂肪族材料難以氧化，或緩慢氧化。歐洲測試涂膜材料抗氧化性是將其置于80℃的烘箱中熱風(fēng)烘烤2個(gè)月。然后，測定其烘烤后力學(xué)性能的變化或者置于臭氧O3中，測定力學(xué)性能變化。
   9，抗紫外線(xiàn)（UV－resistant）。
   涂膜材料抗紫外線(xiàn)是指其長(cháng)時(shí)間于室外使用時(shí)，其抵抗紫外線(xiàn)發(fā)生衰減的能力。尤其是涂膜直接暴露在太陽(yáng)下暴曬，有機高分子都有不同程度的降解。太陽(yáng)光下紫外線(xiàn)部分波長(cháng)能量最強，其使鍵能較弱部分化學(xué)鏈發(fā)生斷裂，并造成涂膜材料弱化以及顏色發(fā)生改變。室外涂膜材料應做抗紫外線(xiàn)實(shí)驗。通常要求在照射2500小時(shí)以上測定材料性能的變化情況。芳香族材料耐紫外線(xiàn)較差，脂肪族材料相對來(lái)說(shuō)較強。
   10，耐久性（aging）。
   防水涂膜的耐久性是指防水涂膜在自然使用環(huán)境下，保持防水功能時(shí)效的性能。防水涂膜起初固化后，都有較好的防水功能，隨著(zhù)時(shí)間的增長(cháng)，防水涂膜在水中浸泡、紫外線(xiàn)作用、空氣氧化以及粘接失效和基層開(kāi)裂等環(huán)境因素作用下，防水涂膜逐步喪失防水功能。防水涂膜的耐久性與涂膜吸水率、抗氧化性、抗紫外線(xiàn)以及本身的力學(xué)性能和柔性，粘接性能等有直接關(guān)系。
   11，質(zhì)量保證期（aging guarantee）。
   西方國家建筑物的質(zhì)量保證期是一種制度，它是在建筑工程中必須遵循的一個(gè)規則。法國在SPINETTA法規中提出了建筑質(zhì)量保證期制度。它是強制性的法規。它的描述是，----ALL parts connected the building must be functional and guarantee---即與建筑物相關(guān)的所有部件必須發(fā)揮其功能，并且必須是一種保證。這種保證由保險公司提供建筑工程質(zhì)量險和第三方責任險，它是工程進(jìn)行前的必做步驟之一。歐洲普遍實(shí)行至少10年以上的質(zhì)量保證期制度。美國的大部分州實(shí)行15年以上質(zhì)量保證期制度。防水工程是建筑物中不可缺少一部分，其必須執行質(zhì)量保證期制度。質(zhì)量保證期實(shí)行賠付制度。我國目前仍執行保修期制度，出了質(zhì)量問(wèn)題，則免費維修，但不賠付給業(yè)主。
    二、 無(wú)溶劑單組分聚氨酯防水涂料
    通常的單組分聚氨酯防水涂料固體含量為80％以上，大多數情況下溶劑約為10－20％，異氰酸酯預聚體為30－50％，礦物粉體料約為10－40％，增塑劑或廢油如渣油、煤焦油、或石腦油約10－40％。助劑約為0.5－10％。如果沒(méi)有溶劑和廢油，礦物粉體料是很難加入其中并混和均勻的。只有加入礦物粉體料和廢油、溶劑，其成本才得以降低。同時(shí)相關(guān)涂膜的防水耐久性也會(huì )降低�，F在人們越來(lái)越關(guān)心環(huán)保，希望溶劑和廢油少加入，最好不要加入溶劑和廢油，當然礦物粉料也就難以加入其中。并且，最終用戶(hù)對涂膜防水耐久性要求越來(lái)越長(cháng)。無(wú)溶劑單組分聚氨酯防水涂料正是滿(mǎn)足環(huán)保和耐久性要求而產(chǎn)生。下面以某公司SJK680無(wú)溶劑單組分聚氨酯防水涂料為例來(lái)介紹。