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聚氨酯(PU)作為一種高分子材料,用途很廣,如粘合劑、密封膠、塗料、保溫材料、填充材料、發泡材料、工程塑料、橡膠製品、纖維等等,建築防水行業應用的最多的聚氨酯材料是聚氨酯防水塗料。近幾年出現了聚脲(PUA)防水塗料,逐步為人們所熟悉。聚脲防水塗料與聚氨酯防水塗料有何相似點,又有何相異點,則是本文要著重介紹的。
聚氨酯與聚脲分子結構上的異同點
聚氨酯是由含端異氰酸酯化合物與含多羥基化合物經過化學反應,形成具有氨酯鍵的高分子材料。
該反應需要一定的溫度,並且需要催化劑。其所形成的高分子材料固化成膜後,高分子鏈上含有多種化學鍵,如:碳碳鍵、醚鍵、酯鍵、氨酯鍵,也含有少量脲鍵等。
聚脲是含端多異氰酸酯與端多元胺(包括樹脂和擴鏈劑)反應所形成的具有脲鍵的高分子材料。
它無需催化劑,也不須加熱即可迅速反應。噴塗聚脲(SPUA)需加熱,以調節粘度,便於均勻噴出成膜。其固化後高分子鏈中含有碳碳鍵、醚鍵、脲鍵、酯鍵、氨酯鍵等。
1、相同點
1)聚氨酯固化成膜後和聚脲固化成膜後,分子鏈中所含的化學鍵種類是相同的或相似的。
2)無論是聚氨酯還是聚脲,必須先製成含端基為異氰酸酯的預聚體或半預聚體或齊聚物。也有人將聚脲稱為一種特殊的聚氨酯或高力學性能的聚氨酯。
2、不同點
1)儘管聚氨酯和聚脲固化成膜後,所含化學鍵的種類相同或相似,但聚氨酯橡膠膜中對其物理性能起關鍵作用的官能團為氨酯鍵,而聚脲固化後對其性能起關鍵作用的官能團為脲鍵。在聚氨酯和聚脲中都會有氨酯鍵和脲鍵,但由於在聚氨酯固化後的橡膠膜中,氨酯鍵數量大大超過脲鍵,其性能主要由氨酯鍵所決定;而聚脲地坪固化後的橡膠膜中脲鍵的數量超過氨酯鍵數量,其性能主要由脲鍵所決定。
2)脲鍵強度大大超過氨酯鍵強度,並且脲鍵很穩定。
3)對於市場上常見的噴塗聚氨酯(脲)或稱雜合聚脲(hybride),在雙組分中除採用氨基聚醚以及端氨基擴鏈劑外,還有羥基類物質(如聚醚、聚酯等)以及催化劑。雜合聚脲中氨類物質的量在交聯固化劑中應在20%~80%,如果低於20%則稱為聚氨酯。
4)單組分聚氨酯固化過程中,1個水分子消耗2個NCO,產生1個脲鍵,分子結構中氨酯鍵的數量仍大大超過脲鍵數量,其力學性能遠低於單、雙組分聚脲(包括雜合聚脲)。即使加入潛伏性固化劑,其氨酯鍵仍然大於脲鍵數量。常見的潛伏性固化劑為羥基和氨基同時封端化合物,解封後,與NCO(異氰酸酯)反應形成氨酯鍵和脲鍵。潛伏性固化劑只不過抑制CO2氣泡的數量,抑制肉眼可見泡孔的產生。相當部分的NCO還是靠水分子反應形成脲鍵,只不過所產生CO2的速度和數量大大減少,不形成氣孔。交聯點有脲鍵,也有氨酯鍵。