影响聚脲工程质量因素及相关问题探讨概览

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影响聚脲工程质量因素及相关问题探讨

作者:admin 人气: 发布时间:2014-10-25

摘要:对影响聚脲工程质量的一些因素进行了分析,指出应尽快制订行业标准,以规范市场。
关键词:聚脲工程;原料;施工
0前言
聚脲的最大特点是多项物理机械性能兼优、超强的稳定性和耐久性,同时具有优良的抗渗性和一定的耐蚀性,作为一种独特的涂膜材料,聚脲有着广阔的应用前景。聚脲不仅具有高抗张强度,同时兼有优异的柔韧性和延伸率,克服了一般涂层普遍存在的、因基材如混凝土结构变形或因基材热胀冷缩导致的开裂失效现象,甚至对已有开裂倾向的混凝土结构有修复加固功能,这是喷涂聚脲的一项极具实用价值的特性。聚脲的超高稳定性和长效性,非常适合用于如埋地过江管道、城市地下设施等重要而不便大修的工程。聚脲是绿色环保型产品,在饮用水、软化水、饮料等有高纯无害要求的生产、加工、贮存行业中,有着极为广阔的潜在市场。目前聚脲已在国内火力发电、城市供排水、交通运输、化工、海岸工程及矿产等行业中,尤其在混凝土沟池、地坪及在现场制作安装的设备方面获得了日益广泛的应用。但值得注意的是:随着聚脲应用领域不断扩大,聚脲工程质量事故频发,问题工程愈来愈多,其中包括相当部分存在严重质量隐患,勉强投产使用中的聚脲工程。这种状况损害了用户利益,也对聚脲的推广应用产生消极影响。作为国内早期开展聚脲推广应用和从事专业性喷涂聚脲工程的施工企业,我们以为出现这种状况并非偶然。本文试就影响工程质量的一些重要因素进行分析和探讨,以期引起业界的关注并给予用户必要的提示。
1原料品质对工程质量的影响
1.1聚脲原料市场的现状
我公司在开发聚脲工程应用及工程技术的开始阶段,无论是装备及原料,国内可供选择的余地均较小,喷涂设备为美国GUSMER公司、GRACO公司的主机及配用GX—7/GX—8喷枪,原料则以选用SPI等原装进口料为主。而目前国内已知的原料供应商已多达数十家,其中境外有美国、德国、韩国、加拿大、台湾等多家厂商,国内生产企业更多达三十多家。聚脲原料大致有以下三大来源:一是SPI、DOW、UPC等原装进口料,二是以一山、联合、BASF等国外品牌在国内生产料,三是青岛、江苏化工研究院的国产料。聚脲主机,国内也已有多家生产商。聚脲的原料及装备供应市场已初步形成多元化,这是聚脲快速发展的一个重要标志。原料供应多元化的结果,一方面对用户的选择提供了方便,但同时带来的另一大问题是各种产品良莠混杂,虽然这对于一个新产品的初级市场是不可避免的现象,但工程质量及用户风险也就因此大大增加。
1.2国产料与进口品牌料的比较
原料是工程质量的重要保障,多年来我公司对进
口及国产的多种品牌的聚脲原料在工程上都有不同程度使用,并对多个品牌原料作了一些喷涂试验与测试比较,通过我们的工程实践与试验,在确认原料质量及其影响方面获得了一些宝贵的经验。我们的结论是SPI等原装进口料的产品质量更稳定,虽然价格稍高,但从性价比来衡量,仍然是经济合理的。为此对于一些重要工程,我公司仍首推进口料。除价格因素外,不足之处在于有时供应滞后,影响工程紧急需求,品类也相对较少,可选性稍受影响。国产料的主要问题是产品质量不够稳定,部分产品在正常施工条件下可以使用,但对不同气候及环境的适应性较差,有的产品则所宣传的质量指标完全名不符实。国产料的优势在于价格比较便宜,另外对用户有更多的选择余地。喷涂聚脲是引进开发产品,国外已有十多年的生产及应用历史,产品相对可靠、技术比较成熟。我国自20世纪末21世纪初引进和开发,目前尚处于初级阶段,无论在原料和喷涂设备的生产、工程应用和工程技术上,对比的差异是不争的事实。
1.3影响聚脲原料品质的技术因素
影响聚脲原料品质的因素是多方面的,其中最重要的是生产技术方面的原因。
我们知道聚氨酯的涂料产品之丰富,就在于可利用不同原料及不同工艺生产出一系列性能各异的产品。例如,从基本原料之一多元醇的不同品种就可以生产出聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯、丙烯酸聚氨酯等5大类。
以其中聚醚型聚氨酯而言,因聚醚的分子结构、羟值,异氰酸酯的反应活性、官能度、NCO的当量等不同可以制得不同性能的聚醚聚氨酯。异氰酸酯预聚体的制备工艺有加成法、缩二脲法、三聚法等多种途径,产品性能也各异。
以聚醚多元醇与异氰酸酯的加成法制备预聚体为例,为控制产品中游离异氰酸酯的含量(一般游离异氰酸酯应控制在0.5%以下),提纯工艺还有薄膜蒸发法、溶剂萃取法等之分,方法不同,所需设备、工艺、成本及效果也不同。
聚脲与聚氨酯的最基本的原料相类似,一个重要区别是聚脲的R组分是多元醇与有机氨类经加成反应预制成端氨基聚醚,由于端氨基聚醚极高的反应活性,使喷涂聚脲能在短时间内快速反应成膜。聚脲分子结构具有极高的对称性(RNH—CO—NHR′),因此赋予聚脲超长的稳定性等各种优异的理化性能。与聚氨酯一样,聚脲也有各种性能不同的产品,同时也存在包括后处理等多个生产环节的技术水平、厂家的经验和生产管理水平及采用原料的质量是否保证等诸多环节的差异,这些差异决定了同类产品的稳定性和质量的差异是可想而知的。例如A料的生产过程中预聚体的生产终点控制及提纯等后处理决定了预聚体的游离异氰酸酯的含量,含量高则就有喷涂过程中气味大、产品贮存稳定性差、恶化施工环境等一系列问题。R料端氨基聚醚制备中聚合度及终点控制决定了游离氨及游离聚醚的含量,聚合度低聚醚含量高则聚脲纯度就不能保证,施工中将发生反应速度慢、气泡多、成膜强度低等工程质量问题。
1.4影响聚脲原料品质的其他因素
除影响产品质量的生产技术方面原因外,还有一些不可忽视的商业因素。
由于聚脲无与伦比的优良综合性能,可以预计其潜在的市场和商机驱使一些厂商见利勇为,但对聚脲的原料尚无统一标准,对产品性能检测又缺乏有效手段的目前情况下,在产品质量、价格上给厂商留下了较大的商业操作空间,生产厂家和代理商的诚信就成了一个更为关键的原料品质保障因素。
例如,采用低价的低羟值聚醚或劣质的聚醚产品为原料,就不可能获得高强度聚脲所需的高质量的端氨基聚醚;如果为降低生产成本,简略提纯等生产工艺,甚至在无必备的生产、检测设备和缺乏成熟技术的条件下,为谋利而勉为其难或以粗制品、混合产品作为纯聚脲推销等,为追逐利润有失诚信的商业行为更是聚脲工程质量的重大隐患。
2施工技术对工程质量的影响
2.1聚脲喷涂工程技术的两个误区
聚脲的许多特性毋庸置疑,但对聚脲某些不切实际的宣传却有误导之嫌,这种误导恐怕是聚脲工程质量频发的一个重要原因。推介聚脲的误导之一是:“喷涂聚脲的高疏水性,不受潮湿表面或低温等气候影响,施工条件几乎不受限制……”。作为防水、防腐、抗磨等保护性涂层(或衬层),工程质量主要决定于两个方面:一是涂料自身是否正常反应成膜;二是涂层(或衬层)与基层的粘合力。大部分情况下,影响工程质量的主要原因是后者,即与基层的粘结不牢,局部鼓泡壳起或大面积脱落等。实际上这正是目前喷涂聚脲工程中最为多发的质量事故,原因就在于低温、潮湿的状态下虽不影响聚脲自身反应成膜,但仍是聚脲涂层与基层结合力的致命影响。另外对于高疏水性之说就更不敢苟同。只有亲水性才有可能在相对潮湿的表面涂装,这正是一些能与水反应或与水分混溶的湿型涂料产品设计的技术依据。显然,在任何情况下潮湿表面对高疏水性的涂料与基层的结合力都是不利的。误导之二是:“聚脲可在冰面水面快速反应成膜,以致不受施工环境影响……”。多数情况下快速凝固成膜对结合力都有不良影响,聚脲的快速反应成膜仅有利于连续喷涂、提高工效,但就粘结力而言,同样不仅不是施工的便利条件,恰恰相反是施工中要加以注意的不利因素。这从粘结理论出发来分析就不难理解,快速成膜因不能保证足够的浸润角(cosθ值小)而不利于粘结。为此在涂装工程中为确保涂层的粘结力应控制涂层的固化速度,提高涂料的流平性,以提高涂层的锚着作用。总之,类似的不切实际的宣传,使一些缺乏涂装基本技术的单位误以为聚脲喷涂如此简单方便,只需设备和原料就能做。实际上喷涂聚脲比一般涂装工程需要更为综合的施工技术和经验,这一点也已为业内行家所认同。基于这一认识,我公司从一开始就重视聚脲工程技术,自主制定了喷涂聚脲施工的专业性技术规程(Q/SE-SGC-JN-01005),并经工程实践不断调整补充,自2005年以来该规程已经作了第三次修订。
2.2聚脲工程的常见质量问题
高强度和极好的柔韧性虽然是聚脲涂层的优良特性,但一旦产生气泡或脱粘等局部缺陷,也正因其强度和韧性使这些缺陷更容易扩大,因此与一般涂层相比,聚脲的局部缺陷对整体工程质量的影响更大,这是聚脲工程的另一大特点。作为聚脲工程的专业施工企业,我们一直注重对工程质量事故信息的收集(表1),并对案例进行有重点的调查和分析,其中部分案例则成为我公司自主编制的《热喷涂聚脲涂层施工技术规程》的重要修订依据。

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