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    國內聚氨酯防水涂料技術的發展及其應用
    發表日期:2019-03-14

    摘要:本文針對國內聚氨酯防水涂料產品的發展和分類進行闡述,詳細介紹了雙組份聚氨酯防水涂料和單組份聚氨酯防水涂料產品的特點。同時,對其在民用建筑、地鐵隧道、鐵路橋梁、水利水電工程、及其它特殊領域的應用情況進行說明。

    前言

    我國現代防水材料在新中國成立后得到快速的發展,最初的防水技術主要采用焦油瀝青和石油瀝青紙胎油氈。隨著我國石油工業的快速發展,到了20世紀70年代,全國油氈產量已達1000萬卷(2億平方米)。

    聚氨酯防水涂料最早出現在20世紀60年代的歐美等國,直到70年代我國才開始進行這一方面的研究。其以聚氨酯樹脂為主要原材料,它的出現彌補了瀝青防水涂料和防水卷材的不足。由于聚氨酯涂料涂膜延伸性好、抗拉強度高、粘結性好、體積收縮小、防水無接縫、對基層裂縫變形適應性強、施工維修方便等特點,使得其在民用建筑、地鐵隧道、鐵路橋梁、水利水電工程等領域的發展非常迅速。

    聚氨酯防水涂料的發展

    70年代末期江蘇化工研究所成功研發出彩色聚氨酯防水涂料,國內聚氨酯防水涂料研究已經走過了30多年。自20世紀80年代焦油型聚氨酯防水涂料出現,以851為代表的雙組份焦油型聚氨酯防水涂料一直占據市場主導,該產品使用焦油部分替代聚醚多元醇降低成本。焦油型聚氨酯防水涂料本身使用有害物質做為原材料,使得該類型產品終將面臨被淘汰的命運。隨著國內最新防水涂料標準的出臺,聚氨酯防水涂料研究正逐步向著高性能、綠色環保的方向發展,行業競爭也愈發趨于規范化。

    但是,目前國內聚氨酯防水涂料市場存在著大量以假亂真、以次充好的產品,這些聚氨酯防水涂料產品含有大量的有機揮發物,施工過程中排向大氣,造成大氣污染。同時施工人員在施工過程中不可避免地會吸入部分有機揮發物。揮發物不僅腐蝕皮膚,而且對呼吸系統、神經系統、造血器官造成影響,可以引起頭疼、胸悶、惡心、乏力、嘔吐等癥狀。全球因為使用有毒化學溶劑涂料造成環境破壞和人體傷害而帶來的經濟損失非常大,中國也曾經出過幾次死亡事故。另外由于技術、施工、市場競爭等各方面原因,現在市場上的聚氨酯防水涂料產品性能相對較差。同時,拉伸強度低、延伸率小、耐候性較差、使用壽命短。

    隨著人們環保意識的提高,隨著國家對聚氨酯防水涂料市場監管力度的加強,開發生產對環境友好、各項性能真正達到國家標準、對基層伸縮或開裂適應性強的聚氨酯防水涂料已成為行業發展的必然趨勢。

    在這種條件下,單組份聚氨酯防水涂料正是適應了行業發展的必然而出現的,單組份聚氨酯涂料施工更方便,對混合無要求,操作也更加簡單,技術門檻相對雙組份也較高。單組份聚氨酯防水涂料以-NCO為端基的預聚體通過與空氣中的濕氣反應而固化成膜。利用其粘度適中的特點,因而可以不用稀釋,其可以在90%以下濕度施工。環保型單組份聚氨酯防水涂料方便施工、無公害、有利環保、價格合理,使其逐漸成為聚氨酯防水涂料最有潛力的發展方向。

    聚氨酯防水涂料的分類

    根據聚氨酯防水涂料生產、使用工藝的不同,一般聚氨酯防水涂料可以簡單分為雙組份聚氨酯防水涂料和單組份聚氨酯防水涂料。

    雙組份聚氨酯涂料在中國市場上出現的時間比較早,是目前占有率最高的涂料產品,也是聚氨酯防水涂料用量最大的一個品種。一般的雙組份聚氨酯防水涂料,一個組份是聚氨酯預聚體,另一個組份是擴鏈劑或固化劑成分。預聚體的合成各個廠家區別比較小,根據不同的固化機理又可分為-NCO/OH固化、-NCO/H2O固化和-NCO/-NH2固化。

    單組份聚氨酯防水涂料是近幾年來逐漸發展起來的,根據固化原理不同又可以分為濕固化、水固化、潛固化。單組份聚氨酯防水涂料的施工非常方便,尤其是濕固化和潛固化型,在施工時不需要與第二組份現場攪拌,避免了雙組份產品攪拌時帶來氣泡、攪拌不均勻產生涂膜性能較差的缺點。同時,單組份聚氨酯防水涂料的技術和生產門檻較高,限制了一些不具備條件廠家的進入,一定程度上有利于單組份聚氨酯防水涂料行業的健康發展。此外,具備技術和生產條件的廠家相對擁有較大實力,且市場影響力較大,其在生產單組份聚氨酯防水涂料的時候,選用苯、甲苯、乙苯、二甲苯、煤焦油、瀝青等有毒有害物質,完全可以做到JC1066-2008的標準要求。

    聚氨酯防水涂料的應用

    中國聚氨酯防水涂料發展的三十多年中,技術研發水平不斷提高,行業也越來越規范,然而聚氨酯防水涂料仍然是聚氨酯應用領域中市場最不規范的行業之一。隨著聚氨酯防水涂料國家行業標準的出臺和政府相關部門監管力度的加強,聚氨酯防水涂料產品必將走向環保和高性能的發展路線,也必將越來越廣泛的應用于各個領域。

    4.1 民用建筑領域的應用

    聚氨酯防水涂料在民用建筑領域有非常廣泛的應用,如衛生間、地下室、貯水池、游泳池、屋頂花園、屋頂養魚池、建筑屋頂、地下車庫及地下商場等建筑場所的防漏水。(圖1和圖2

    國內聚氨酯防水涂料技術的發展及其應用

    聚氨酯防水涂料產品最大的應用領域就是民用建筑,如萬科地產、龍湖地產、華潤置地等大型房產公司,其建筑防水項目所采用的防水材料,聚氨酯防水涂料占很大比重,其優勢在于與基體無縫粘結、拉伸強度高、耐水性優良。隨著中國城鎮化建設的發展,人們對地下空間拓展力的不斷加強,地下停車庫、地下廣場、地下商場、地下管網等地下建筑物越來越多,建筑物越深所采用的聚氨酯防水涂料品質要求也就越來越高,使用量正呈現逐年增長的趨勢。

    4.2 在地鐵隧道領域的應用

    聚氨酯防水涂料在地鐵隧道領域的應用主要指北京地鐵、上海地鐵、南京地鐵、廣州地鐵、蘇州地鐵等各重大城市地鐵工程項目。

    由于地鐵隧道線一般地勢較低、且長期車載負荷和振動,容易出現裂縫漏水,所以在地鐵隧道啟用前,都會采用聚氨酯防水涂料對地下通道的基層、墻壁等領域進行保護,其防水工程成為該項目的重要組成部分。地鐵隧道工程不同于其它地下工程,其選用的聚氨酯防水涂料不僅具有較好的抗拉強度高、延伸率大、抗基層變形能力強、耐高低溫性、耐腐蝕、耐凍融和耐久性能優良,而且還需施工方便、對地下水及地下環境無污染。(圖3和圖4

    國內聚氨酯防水涂料技術的發展及其應用

    4.3 在鐵路橋梁領域的應用

    聚氨酯防水涂料在鐵路橋梁領域的應用也比較多,主要用于高速客運專線的橋梁和電纜溝防水,如京滬高鐵客運專線、京津城際高速客運專線、溫福高速客運專線、福廈高速客運專線、秦皇島-唐山段磁懸浮列車客運專線等。


    高速鐵路上行駛的火車時速都超過200公里/小時,而且大部分在300公里/小時以上,長期車載負荷和高頻率振動就要求防水層的性能必須遠高于普通建筑用聚氨酯防水涂料,如該領域使用的聚氨酯防水涂料要求拉伸強度要達到6MPa以上。為此相關部門專門制訂了《鐵路橋用高強度聚氨酯防水涂料》標準,其同GB/T19250—2003《聚氨酯防水涂料》技術標準相比,要求表干時間更短、拉伸強度更大、抗基層變形能力強、固體含量更高。 

    4.4 在水利水電工程領域的應用

    聚氨酯防水涂料在水利水電領域的應用,主要是指用于水庫、輸水隧道、水利樞紐工程、水利發電工程、城市用水工程、堤防工程等項目的防水、防滲層,避免水通過長時間沖擊和滲透來侵蝕大壩和輸水通道影響項目的正常運行。


    2011年中央的“一號文件”開啟了水利行業發展的新篇章,未來10年,我國全社會的水利投資將達到4萬億元,這必將推動聚氨酯防水涂料產品在水利水電領域更快更好地發展,為水利水電工程項目保駕護航。(圖7和圖8

    4.5領域應用

    聚氨酯防水涂料除以上應用外,在城市地下管網、核電站基礎防水、文物保護等領域也有廣泛應用。

    結論

    本文對國內聚氨酯防水涂料的發展及應用領域進行了分析。我們認為,雖然雙組份聚氨酯防水涂料現在依舊是市場的主體,環保單組份聚氨酯防水涂料是未來發展的方向。隨著聚氨酯防水涂料功能和品種的研發,將越來越得到更廣泛的應用。




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