單組分無溶劑聚氨酯和單組分聚脲
一、 相關(guān)概念和術(shù)語：
    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(yīng)以交聯(lián)結(jié)構(gòu)點及其官能團進行定義。
    1， 聚氨酯（PU）。在實際書面語和口頭語中，存在著一個廣義和狹義的概念。


    從廣義的概念來講，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的狹義聚氨酯和聚脲及其系列產(chǎn)品。聚脲是其中一類特殊的聚氨酯或者稱為高力學(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物質(zhì)（雙組分）反應(yīng)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(yīng)形成交聯(lián)點脲基（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)生一個二氧化碳和伯胺基，伯胺基與異氰酸酯形成脲鍵。此固化過程為通過催化劑在空氣中水份作用下，原高分子鏈自交聯(lián)過程。為降低過快過多的CO2所帶來氣泡，可加入少量潛伏性固化劑，加入量以不產(chǎn)生氣孔為佳，但其仍會產(chǎn)生二氧化碳，只不過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(gòu)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）或一個羥基和一個氨基，或兩個氨基和一個羥基�；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(dāng)量比約1：1混入，從理論設(shè)計上沒有二氧化碳產(chǎn)生。此類單組分聚氨酯－聚脲為一類特殊聚氨酯。
   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(yīng)過程無催化劑，也沒有羥基物質(zhì)與NCO反應(yīng)。組合物中，NCO和封閉仲胺基團或酮亞胺基團，當(dāng)量比按約1：1左右設(shè)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。這種單組分聚脲可以稱之為一類特殊的聚氨酯，也可以稱之為高力學(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(nèi)有人稱其為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)（包括擴鏈劑和樹脂）。其兩個組分經(jīng)高壓對撞混合后迅速反應(yīng)形成聚脲橡膠膜，交聯(lián)點上是脲基－NH－CO－NH－，也有極少量縮脲－NH—CO－RNCONHR′。這是一類雙組分噴涂快反應(yīng)體系。其具有高力學(xué)性能。從廣義角度，它可稱為一種高力學(xué)性能聚氨酯，或一種特殊的聚氨酯。
   6，無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，本文所述無溶劑單組分聚氨酯防水涂料是指在合成配制過程中不加入揮發(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，部分非溶劑類物質(zhì)在長時間高溫下會有質(zhì)量損失，但固體含量至少應(yīng)在94％以上。其也可稱為一種超高固體含量聚氨酯涂料。
   7，吸水率（Water Absorption）又稱飽和吸水率。
   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(biāo)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，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(nèi)冷卻到室溫23±2℃。稱重后，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，迅速稱其重量（1分鐘內(nèi)完成稱重）。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(yīng)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，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(shù)值應(yīng)稱為初始吸水率。
    8，抗氧化性（Anti－oxidant）。
   有機材料長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（UV－resistant）。
   涂膜材料抗紫外線是指其長時間于室外使用時，其抵抗紫外線發(fā)生衰減的能力。尤其是涂膜直接暴露在太陽下暴曬，有機高分子都有不同程度的降解。太陽光下紫外線部分波長能量最強，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(yīng)做抗紫外線實驗。通常要求在照射2500小時以上測定材料性能的變化情況。芳香族材料耐紫外線較差，脂肪族材料相對來說較強。
   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，保持防水功能時效的性能。防水涂膜起初固化后，都有較好的防水功能，隨著時間的增長，防水涂膜在水中浸泡、紫外線作用、空氣氧化以及粘接失效和基層開裂等環(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規(guī)則。法國在SPINETTA法規(guī)中提出了建筑質(zhì)量保證期制度。它是強制性的法規(guī)。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(zé)任險，它是工程進行前的必做步驟之一。歐洲普遍實行至少10年以上的質(zhì)量保證期制度。美國的大部分州實行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(zhí)行質(zhì)量保證期制度。質(zhì)量保證期實行賠付制度。我國目前仍執(zhí)行保修期制度，出了質(zhì)量問題，則免費維修，但不賠付給業(yè)主。
    二、 無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(shù)情況下溶劑約為10－20％，異氰酸酯預(yù)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。同時相關(guān)涂膜的防水耐久性也會降低�，F(xiàn)在人們越來越關(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(dāng)然礦物粉料也就難以加入其中。并且，最終用戶對涂膜防水耐久性要求越來越長。無溶劑單組分聚氨酯防水涂料正是滿足環(huán)保和耐久性要求而產(chǎn)生。下面以某公司SJK680無溶劑單組分聚氨酯防水涂料為例來介紹。