尊龙凯时人生就是博·(中国区)官方网站100%固含量聚氨酯和聚脲涂料弹性聚氨酯涂料的组成核心来自于聚氨酯浇注 胶和软质聚氨酯泡沫塑料。事实上，这类涂料在面 世初期，人们更多的是把它归类于聚氨酯弹性体而 不是涂料［２］。１００％ 固含量弹性聚氨酯涂料的主要优 点是具有优良的弹性和延伸率，缺点是耐碱和耐溶 剂性不如普通的防腐涂料，另外它与基材的粘接力 也相对较差。从理论上讲，聚氨酯弹性体的性能特 征在很大程度上决定于聚合物主链上极性基团的次 价键或氢键强度。在弹性聚氨酯涂料的分子结构 中，分子间的作用力是依靠大量的次价键建立起来 的，特别是由于硬链段（氨基甲酸酯链节）上的 Ｎ－Ｈ 是强极性基团，极易与柔性链段（聚醚或聚酯链节） 上羰基基团中的氧原子形成氢键，这些硬链段上的 次价键和氢键本身具有较强的键合强度，它们往往 会在柔性链的聚集区再聚集成硬段区域，而处于这 种结构中的次价键和氢键的键合强度则会受到明显 削弱，因此涂料在性能上表现为耐化学腐蚀和耐热 老化性能下降。另外，研究还发现［３］，１００％ 固含 量弹性聚氨酯涂料与基材的粘接力，明显随柔性长 链相对分子质量的增加而下降，这也进一步限制了 它们作为防腐防护涂料的使用。事实上，在实际使 用弹性聚氨酯涂料之前，都需要预先在基材表面涂 布底涂胶，以增加粘接力。 １．２１００％ 固含量弹性聚脲涂料
１．３１００％ 固含量刚性聚氨酯涂料 １００％ 固含量刚性聚氨酯涂料是 ２０ 世纪 ７０ 年代
在北美兴起的高强度高耐腐蚀涂料，近 １５ 年来，被 大量用于地下金属管道和金属储罐等的防腐涂料， 并且有取代环氧沥青等传统涂料的趋势。１００％ 固 含量刚性聚氨酯涂料的主要特征是使用能度的 异氰酸酯和多元醇，同时使用相对分子质量较低的 多元醇和采用较高的异氰酸酯指数（见表 １）。
表 １３ 种 １００％ 固含量聚氨酯和聚脲涂料的基本组成 Ｔａｂ．１Ｂａｓｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆ１００％ｓｏｌｉｄ－ｃｏｎｔｅｎｔｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｎｄｐｏｌｙｕｒｅａｃｏａｔｉｎｇｓ
指标 拉伸强度 ／ＭＰａ 邵氏硬度 伸长率 ／ ％ １００％ 定伸模量 ／ Ｍ Ｐ ａ 磨耗重量损失（Ｔａｂｅｒ 试验）／ｍｇ 冲击强度（交联后 ３ ｈ）／（Ｊ·ｍ－１） 冲击强度（完全交联）／（Ｊ·ｍ－１） 撕裂强度 ／（ｋＮ． ｍ－１） 吸水率 ／％ 耐化学品（浸泡 １ ０００ ｈ） 质量分数 ２０ ％ ＮａＯＨ 质量分数 １０％ Ｈ２ＳＯ４ 质量分数 ２５％Ｈ２ＳＯ４ 质量分数 ３％ ＮａＣｌ 与钢粘接力（ 无底涂胶）／ＭＰａ 与混凝土粘接力（无底涂胶）／ Ｍ Ｐ ａ
表 １ 和表 ２ 分别示出 ３ 种 １００％ 固含量聚氨酯和 聚脲涂料的基本组成和物理机械性能。 １．１１００％ 固含量弹性聚氨酯涂料
１００％固含量弹性聚氨酯涂料主要是以低官能度 异氰酸酯和低官能度长链多元醇为原料，配方中也 可加入少量 ３ 官能度多元醇，扩链剂使用短链多元
醇或多元胺。这种涂料于 ２０ 世纪 ６０ 年发，主 要因其耐磨性能优良而用作工业地坪和大型钢管的 内衬材料。它由溶剂型喷涂聚氨酯弹性体衍生而 来，使用无溶剂体系，这一技术拓展了喷涂成型技 术的应用范围。
摘要： 综述 １００％ 固含量弹性聚氨酯涂料、１００％ 固含量弹性聚脲涂料和 １００％ 固含量刚性聚氨酯涂 料的基本组成和性能，全面介绍它们的应用范围和应用条件，指出进行正确的涂料配方设计和选择正确 的施工体系类型的重要性。
由于使用了能度反应物，聚合物的交联密 度大幅度提高，并且这些交联结构是通过共价键 （化学键）提供的，其键合强度要远高于弹性聚氨酯 和弹性聚脲涂料中的氢键和其他次价键（ 物理键） 。 这种交联密度的提高，直接提高了材料的玻璃化转 变温度（ Ｔ ｇ ） ，因而从根本上改进了材料的物理性 能，如提高了拉伸强度、拉伸模量、介电常数、 粘接强度、耐热性和耐化学腐蚀性；同时降低了 延伸率、溶解性和渗透性。因此 １００％ 固含量刚性 聚氨酯涂料作为重防腐涂料，其综合性能非常突 出，并且由于自身的物理性能已具备结构材料的特 点，因此也被称为“结构聚氨酯涂料”。
收稿日期： ２００６－１１－０ ３ 作者简介： 郁维铭（ １ ９ ５ ９ －） ，男，上海崇明人，硕士，教授级高级工程师尊龙凯时人生就是博，现从事聚氨酯涂料和弹性体的研究、开发和生产。 电子信箱：ｙｕｗｅｉｍｉｎｇ１９５９＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｍ．ｃｎ
关键词： １ ０ ０ ％ 固含量；聚氨酯；聚脲；涂料；防腐 中图分类号：ＴＱ６３０．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－２１９１（２００７）０２－００２９－０４
聚氨酯涂料以其优异的制品性能和加工多样 性，成为全球涂料工业近 １０ 年来发展最快的品种之 一。在美国，聚氨酯涂料年平均增长率已达到涂料 行业年平均增长率的 ２ 倍，我国聚氨酯涂料年产量 已超过 ２０ 万 ｔ，约占全国涂料总产量的 ８％￣１０％， 消费总量位居各类涂料总量的第 ３ 位。
１００％固含量刚性聚氨酯涂料除具有优异的使用 性能外，加工性能也具有多样性，即不仅可像弹性 聚脲涂料那样用于双组分喷涂施工，也可用于刷涂 和滚涂，甚至还可浇注成型。这是因为刚性聚氨酯 涂料体系中不使用高活性的端氨基聚醚，体系的凝 胶时间和固化时间可根据施工需要在几秒钟至几十 分钟的范围内任意调节。
由于 １００％ 固含量刚性聚氨酯涂料具有低分子 链和高交联度结构，其冲击强度和耐磨性与 １００％
会产生明显的收缩变形，严重影响材料的物理性能 和与基材的粘接力。其次，过快的凝胶和固化速 度，造成液体物料不能有效润湿和渗透基材的表 面，因此聚脲涂料对基材（特别是混凝土表面）的粘 接力远不如它的物理性能那样出众尊龙凯时人生就是博。再者由于聚氨 酯的凝胶时间和固化时间明显随异氰酸酯或预聚体 官能度的提高而迅速减少，因此在聚脲涂料的反应 活性已经极快的情况下，如果再加快反应速度，就 不能保证异氰酸酯和树脂 ２ 个组分的有效混合，涂 层的性能也就无法保障。因此，弹性聚脲涂料 ２ 个 组分的官能度只能控制在较低的范围内，一般不超 过 ２．２［５］。换句话说，聚脲涂料只能保持较低的交 联密度状态而以弹性体的形态出现，这限制了它的 许多使用性能，包括耐化学腐蚀性能。
基的聚氧化丙烯醚，其疏水和防水性要好于聚氨酯 中的羟基聚醚，因此聚脲涂料的疏水和防水性能比 聚氨酯涂料好。另外聚脲结构中的 Ｃ－Ｎ 键要比聚氨 酯结构中的 Ｃ－Ｏ 键稳定，因此聚脲弹性体的热稳定 性要明显高于聚氨酯弹性体，其耐热老化尊龙凯时人生就是博、耐热变 形和热失重性能都比聚氨酯弹性体优越。
弹性聚脲涂料另一个重要特征是氨基化合物与 异氰酸酯反应速度极快，不需要添加任何催化剂。 这就使得聚脲涂料有 ２ 个突出优点：一是避免环境 和基面上的水汽与异氰酸酯反应生成二氧化碳，从 而避免在聚氨酯涂料中经常会发生的表面缺陷如气 泡和针眼等；二是由于体系中不存在催化剂，有 助于提高涂料的抗紫外线％ 固含量弹性聚脲涂料也存在不足。首先 由于反应速度太快并释放大量的热，导致涂层在交 联初期产生较大的内应力［４］，而内应力的释放通常 需要一定时间，因此材料的抗冲击强度不能很快达 到最高值，这在实际使用中会使材料性能受到影 响；同时在涂料的内应力完全释放后，涂料层还
性聚氨酯涂料的差别在于前者使用聚醚多元胺（即端 氨基聚醚） 和多元胺扩链剂，而后者使用聚醚多元 醇和多元醇（或多元胺）扩链剂。异氰酸酯与氨基化 合物反应生成脲键，这是聚脲化合物的主要特征。 然而在聚氨酯的主链结构中也常常含有脲基基团， 这是由于为改善涂料性能，在聚氨酯的配方中经常 需要使用氨基化合物来替代部分甚至全部的多元 醇，它既包括替代聚醚也包括扩链剂。从 １９８９ 年开 始，美国的 ＤｕｄｌｅｙＰｒｉｍｅａｕｘ 基于 Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ 端氨基 聚醚与异氰酸酯的反应，第一次提出了 １００％ 固含 量喷涂聚脲弹性体的概念，从那以后喷涂聚脲弹性 体逐步被提升为一种新的涂料技术，美国聚脲发展 协会（ＰｏｌｙｕｒｅａＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，简称ＰＤＡ） 对聚脲和聚氨酯涂料作了分类和定义：当体系中多 元胺质量分数 ＞８０％ 时，材料称为聚脲弹性体；当 体系中多元醇质量分数＞８０％ 时，材料称为聚氨酯 弹性体；而多元胺和多元醇的含量介于 ２ 者之间 时，材料统称为聚脲／聚氨酯杂合体（ｈｙｂｒｉｄ）或混合 体。从分子结构上看，由于端氨基聚醚是两端为氨
表 ２３ 种 １００％ 固含量聚氨酯和聚脲涂料的物理机械性能 Ｔａｂ．２Ｐｈｙｓｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｒｅｅｋｉｎｄｓｏｆ１００％ｓｏｌｉｄ－ｃｏｎｔｅｎｔｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅａｎｄｐｏｌｙｕｒｅａｃｏａｔｉｎｇｓ
目前我国生产和使用的聚氨酯涂料，根据涂料 的性能和施工要求，溶剂质量分数通常在 ４ ０ ％ 以 上。随着环保意识日益增强，聚氨酯涂料中的溶剂 含量也受到了越来越严格地限制，高固含量、低 ＶＯＣ 的聚氨酯涂料体系的研发已成为当前聚氨酯涂 料发展的一大趋势。习惯上把固含量 ＞７０％ 的涂料 体系称为高固含量体系，而 １００％ 固含量则是指不 含任何挥发性溶剂的体系，它们通常被制成双组 分，通过高压无空气喷涂工艺固化成型。近年来， １００％ 固含量双组分体系也可用于手工涂抹甚至浇注 成型［１］。１００％ 固含量聚氨酯和聚脲涂料按照材料性 能可分为 １００％ 固含量弹性聚氨酯涂料、１００％ 固含 量弹性聚脲涂料和 １ ０ ０ ％ 固含量刚性聚氨酯涂料 ３ 类，由于它们具有性能好，对环境危害小等特 点，广泛用于防腐防水及地坪铺装等使用环境复杂 的场合，满足了涂料在该应用领域的需要。 １３ 种 １００％ 固含量聚氨酯和聚脲涂料的基本组 成及性能