摘要：介绍了单组分聚脲的概念、反应原理、防水涂膜的物理性能及其在建筑防水工程上的应用。
关键词：单组分聚脲；防水涂膜
1 聚脲
通常，我们所说的聚脲是由两个组分所构成的：其中A组分为含有多个—NCO的小分子或高分子（预聚体），R组分为含有二个或二个以上端氨基的高分子或低分子组合物。A组分和R组分混合后迅速反应生成聚脲（端—NCO基团与端—NH2反应非常快，其反应形成脲键），其作用时间通常只有几秒至1分钟。
—NCO＋—NH2→—NHCONH—
如果将R组分分子中的多氨基换成多羟基—OH（如聚醚多元醇，聚酯多元醇），则反应形成氨酯键（氨基甲酸酯），即为双组分聚氨酯。
—NCO＋—OH －→—NHCOO—
如果将R组分中端氨基进行化学封闭，封闭后的中间体在隔绝空气和水分的条件下不会与含一NC0的组分发生化学反应，能够共存于同一体系中。其混合物＝旦与空气接触，封端多元胺在水分作用下封闭解除，释放出端氨基一NH2或—NH—，迅速与—NCO发生反应形成脲键。这就是单组分聚脲的反应原理。
２单组分聚脲与单组分聚氨酯的比较
2.1单组分聚氨酯
单组分聚氨酯是由含多羟基的多元醇与多异氰酸酯在一定条件下生成含有多一NCO的高分子预聚体与粉体填料、增塑料剂、稀释剂、催化剂和助剂等在隔绝空气的条件下混合构成的。混合料一旦与空气中的水分作用，则反应交联形成橡胶膜。
—NCO＋H2O→—NHCOOH→NH2＋CO2↑
一NH2＋—NCO→－NHCONH—
在交联固化过程中，每一个水分子将消耗两个一NCO官能团，产生一个脲键，并产生一个二氧化碳分子，因此单组分聚氨酯易形成气泡。如果在涂膜时，涂膜厚度太厚，二氧化碳形成的气泡（气孔）会使固化后的橡胶产生缺隙。密集的气泡会使聚氨酯橡胶涂膜产生缺陷，降低性能。
因此，许多单组分聚氨酯生产商想尽办法来减少二氧化碳气泡。如采用物理吸附剂或化学吸附剂在胶层内吸附二氧化碳；或者控制反应速度，使聚氨酯在固化过程中释放二氧化碳的速度低于二氧化碳从橡胶膜中逸出的速度。另外，更有效的办法就是采用潜伏性固化剂，但其储存稳定性和施工温度均受到影响。施工过程采用多遍成膜也能减少二氧化碳气泡。
2.2单组分聚脲
单组分聚脲由含多异氰酸酯一NCO的高分子预聚体与经封端的多元胺（包括氨基聚醚）混合，并加入其它功能性助剂所构成。在无水状态下，体系稳定，储存期在9个月以上。一旦开捅施工，在空气中水分的作用下，迅速产生多元胶，多元胺迅速与异氰酸酯—NCO反应，整个过程没有二氧化碳产生，也就不会有气泡产生。它与单组分聚氨酯相比，在分子设计上是有差异的：
①单组分聚氨酯固化过程中，易产生二氧化碳；单组分聚脲无二氧化碳产生，可以任意厚度成膜，能大大提高施工工效并避免施工错误。
②单组分聚氨酯中加入大量的矿物粉料如硫酸钡、碳酸钙、粘土粉、滑石粉以及增塑剂、废油、石脑油、芳香油等，其对混凝土的粘接需要底涂剂。而单组分聚脲因不含增塑剂、白油和粉料，对混凝土或大多数基材都有良好附着力。
③单组分聚脲可进行个性化设计。如本体强度可从0.2~15MPa任意设计，针对不同的防水部位可设计不同的强度值。
④单组分聚脲不像单组分聚氨酯（加粉料）那样多相成核，因此其耐久性更长。一般情况下材料本身有近15～20a以上的实际使用寿命。
⑤单组分聚脲可以设计成无须保护层的产品，在阳光下暴露，其耐久性至少在10a以上。
3 单组分聚脲的主要指标
国内聚脲产品尚没有统一的国家标准或应用规范。现以森聚柯公司开发的产品为例，从A型至F型都为粘稠液体，固体含量都在90％以上，都能以任意厚度一次成膜，其它性能指标见表1。
表1森聚柯聚脲产品的性能
|
型号
|
A
|
B
|
C
|
D
|
E
|
F
|
|
密度/（g/ML）
|
1.0~1.05
|
1.0~1.05
|
1.0~1.05
|
1.0~1.05
|
1.0~1.05
|
1.1~1.2
|
|
TFT表干时间/h
|
12~24
|
4~6
|
3~6
|
3~6
|
3~6
|
3~6
|
|
实干（24h）
|
2mm
|
＞2mm
|
＞2mm
|
＞2mm
|
＞2mm
|
＞2mm
|
|
本体强度/MPa
|
0.2~1.5
|
1.5~2.5
|
2.5~3.5
|
3.5~4.5
|
4.5~5.5
|
10~15
|
|
断裂延伸率/%
|
＞700
|
＞500
|
＞450
|
＞400
|
＞400
|
＞250
|
|
应用部位
|
变形大的
部位和抗
穿刺自愈
合的场所
|
卫生间、
水房、
地下室
|
卫生间、
水房、
地下室、
房顶、
彩板
|
隧道、
地下室、
车库
|
隧道、
地下室
|
耐磨耐压防水一体化部位、
体育场看
台、火车
站站台、
加油站、
油库、露
天广场
|
4 施工作业
从A型至F型产品最简便的施工方法就是将单组分聚脲倾倒在地上，用刮板刮平（带齿形的刮板效果更好）。该材料有一定的自流平性能，允许作业时间在2h以上，涂布两遍效果更佳。也可以用硬质的刷子、硬质滚筒或特殊喷枪涂布。其厚度可以通过面积和用料量来控制，也可用刮板齿的高度控制。应用于室内，建议厚度为1.3～1.7 mm，即平均1.5 mm。应用于屋顶，建议厚度为1.8～2.2mm，即平均2 mm。
5 单组分聚脲在建筑防水上的应用前景
聚脲产品不像聚氨酯和JS涂料那样，可以加入大量的稀释剂和矿物粉体料，因此聚脲的成本大大高于聚氨酯、丙烯酸和JS涂料。但从其耐久性、使用年限和质量上综合考虑，使用聚脲产品还是比较合算的。单组分聚脲在建筑防水上的应用前景有待开发。
1）屋顶防水。传统屋顶防水的做法一直以卷材类防水材料为主。单组分聚脲具有抗紫外线性能和抗太阳暴晒性能，并具有－40℃的低温柔性，能适应高寒地区的低温环境（－35～－40℃），尤其是能抵抗低温时混凝土开裂引起的形变而不渗漏。在高寒地区的屋顶采用单组分聚脲应成为一种可能，因为聚脲有良好的附着力。
2）女儿墙、水落口、泛水、管根等细部的防水。单组分聚脲在这些细部的应用具有优势：一是对基材的附着力良好（化学粘合）；二是具有良好的柔性；三是具耐暴晒和抵抗紫外线的能力；四是能长期耐水浸泡达10a以上。如能将单组分聚脲推广到这些部位使用，则能大大提高屋顶防水工程的质量和耐久性。
3）混凝土潮湿基面的防水。施工聚脲涂层时，一般要求基层表面含水在9％以下，此时粘结性良好。但如果是非常潮湿的混凝土基面，则应使用特殊底涂剂，底涂剂在吸收水分的同时与混凝土表面一SiOH发生化学结合，形成牢固的化学粘合。在底涂表面再涂布单组分聚脲，防水层能长期耐水浸泡。
4）异形面的防水。对于多管道、多管线、穿孔、桩等异形面的防水，如厨房、卫生间、地下室等，聚脲的防水效果良好，可一次成膜，施工方便，不会产生空鼓现象。
5）抗穿刺自愈合。本文表1中的A型单组分聚脲可以设计成自愈合型，表现在：第一天涂布单组分聚脲，第二天即可上人并可在其上垂直打钉。此时，聚脲处于半交联状态，在2～12 d时间里进人钢钉孔眼的聚脲或钢钉周边的聚脲仍在进行交联反应，12 d后交联反应基本停止，孔眼自动愈合完成。如果在12 d后再打入钢钉，则难以愈合。
6）防止窗台渗漏。窗户安装后，由于各种材料膨胀系数不一致，不可避免地导致台面和各基材的界面开裂。如在安装窗户时使用单组分聚脲将整个窗台和窗户洞口（已填砂浆或发泡剂）及窗框边缘涂布一遍（约5～l0 mm）。就能从根本上解决渗漏问题。
7）旧屋顶的防水维修。传统做法是将旧的SBS、APP、 PVC等全部铲掉。再重新做新的防水层。如果采用单组分聚脲做防水维修．则无须去掉旧的防水层．只需先作细部处理后，就可直接在旧的防水层上涂布单组分聚脲，无需保护层．可大大节省工时。且保护环境。
8）彩钢屋顶的防渗。暴露型单组分聚脲优异的附着力和耐候性能，从根本上为彩钢屋顶的渗漏问题提供了解决方案。
6 讨论
l）聚脲作为一种新型材料，在建筑防水工程上有较好的应用前景，是一种高等级的涂膜防水材料。
2）聚脲在建筑防水效果、性能和耐久性方面具准一定优势。对于要求有10 a以上保证的建筑防水工程，或者高档住宅防水工程、重大公共防水工程，该材料有一定的应用前景。
3）聚脲在制备上，难以填充粉料和添加溶剂．因此它在市场上难以产生劣质产品，这有利于规范市场。
4）聚脲材料可否向预制卷材方向发展，值得探讨。 |
