Vật liệu chống thấm gốc polyurea và polyurethane là một lựa chọn tuyệt vời cho nhiều ứng dụng; tuy nhiên, các đặc điểm về thời gian đóng rắn và tính linh hoạt của quy trình ứng dụng là những yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi xem xét từng loại.
Hóa học của Polyurethanes và Polyureas
Polyurethanes và polyureas là các polyme thường được sử dụng để sản xuất lớp phủ và lớp lót bảo vệ . Cả hai đều dựa trên một hệ thống hai thành phần , và cơ chế đóng rắn là bằng phản ứng đồng, trong đó isocyanate là thành phần phổ biến và thành phần thứ hai là polyete polyamine cho polyureas, trong khi polyether polyol dành cho polyurethane (xem Hình 1). Cũng có thể tạo ra cái gọi là hệ thống lai, trong đó isocyanate được phản ứng với hỗn hợp hydroxyl và nhóm amin.
Hình 1. Phản ứng Polyurea và Polyurethane.
Hình 1. Phản ứng polyurea và polyurethane.
Vật liệu chống thấm gốc Polyurethane có thể được tổng hợp trong quá trình phản ứng polyaddition bằng cách sử dụng hệ thống xúc tác thích hợp để tăng thời gian phản ứng của các thành phần. Các chất xúc tác có thể được định nghĩa thành hai loại lớn: hợp chất amin và phức kim loại . Việc lựa chọn chất xúc tác kiểm soát độ chọn lọc của các phản ứng isocyanate được nhắm mục tiêu.
Polyurethane có thể có hai loại chính: thơm và béo , với một số khác biệt giữa chúng. (Đối với một nghiên cứu điển hình về việc sử dụng lớp phủ polyurethane béo, hãy đọc Sử dụng lớp phủ hiện đại để khôi phục các thắng cảnh lịch sử ở New York .) Phản ứng polyurethane nhạy cảm với nhiệt độ và độ ẩm thấp do có thêm chất xúc tác. Hệ thống polyurethane dễ bị phồng rộp khi độ ẩm lớn hơn 5% , do sự cạnh tranh giữa hydroxyl-polyol và nước cho phản ứng với nhóm isocyanate.
Mặt khác, vật liệu chống thấm gốc polyurea có thể được sản xuất trong điều kiện độ ẩm cao vì chúng không cần chất xúc tác. Vì vậy, môi trường có thể gần như bão hòa với nước mà không gây phồng rộp, đó là một lợi thế lớn.
Tuy nhiên, điều đó không có nghĩa là chúng có thể được áp dụng trên bề mặt ẩm ướt. Vật liệu chống thấm gốc Polyurea sẽ phản ứng với nước, nhưng hệ thống được áp dụng sẽ không liên kết với chất nền trong khu vực đó . Các nhiệt độ môi trường và nhiệt độ bề mặt có thể có ít ảnh hưởng đến phản ứng và chữa bệnh của một hệ thống polyurea so với người kia. Điều này đã được nhận thấy trong một nghiên cứu , nơi các mẫu thép, bê tông và nhựa đường được phủ bằng chất đàn hồi polyurea khi có dòng nitơ lỏng (-196 ° C) phun trong 30 giây không bị hư hại.
Các lớp phủ vật liệu chống thấm gốc polyurea có thời gian lưu hóa ban đầu rất ngắn và do đó có thể được sử dụng trong môi trường xâm thực, yêu cầu tốc độ đóng rắn cao (ví dụ: đường ống dẫn dầu). Một số polyurea khô nhanh trong không khí (ít hơn 30 phút, thậm chí dưới 10 giây đối với một số trường hợp đối với polyurea nguyên chất).
Vật liệu chống thấm gốc Polyurethane có sẵn với nhiều thời gian đóng rắn, từ ít hơn một phút đến vài giờ.
Đặc tính hiệu suất của vật liệu chống thấm gốc Polyurea và Polyurethane
Nhìn chung, tất cả các hệ thống vật liệu chống thấm gốc polyurea (thơm) được cho là sẽ bị mất độ bóng , một số lớp phấn và mất màu do tiếp xúc với tia cực tím (UV); tuy nhiên, điều này không ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu suất của nó. Việc sử dụng chất ổn định tia cực tím và chất chống oxy hóa sẽ không ngăn cản sự đổi màu và phai màu của lớp phủ theo thời gian khi sử dụng màu sáng để phơi bên ngoài.
Đối với polyurethanes, việc bổ sung các chất màu sẽ cải thiện khả năng chống tiếp xúc với tia cực tím. Polyuretan thơm có khả năng chống lại sự tấn công của tia cực tím và được sử dụng trong các công thức sơn phủ bên ngoài, và polyuretan béo cực kỳ dai với khả năng chống chịu tốt hơn các loại béo, nhưng chúng sẽ phân hủy nhanh chóng dưới ánh sáng tia cực tím.
Vật liệu chống thấm gốc polyurea và polyurethane cho thấy các đặc tính kháng tương tự như các sản phẩm hóa học, bởi vì cả hai đều có cùng một xương sống polyether trong chất đàn hồi. Các công nghệ mới của hệ thống polyurea có các xương sống polyme khác nhau trong chuỗi. Đây có thể là este, epoxy, silicone hoặc sự kết hợp của các biến đổi độc quyền đối với chuỗi polyme . Nói chung, các hệ thống polyurea có khả năng chống lại axeton , xăng, metyl tert-butyl ete (MTBE), axit sulfuric và xút ở nồng độ thấp (5%). Xem Bảng 1.
Bảng 1. Thử nghiệm kháng hóa chất đối với chất đàn hồi vật liệu chống thấm gốc polyurea.
Bảng 1. Thử nghiệm kháng hóa chất đối với chất đàn hồi phun polyurea. Nguồn: Bản tin kỹ thuật 0197, tháng 3 năm 1996, Specialty Products, Inc., Lakewood, WA.
Điện trở hóa học của polyurethane được liệt kê dưới đây trong Bảng 2 và luôn phải được kiểm tra với dữ liệu sản xuất.
Bảng 2. Thử nghiệm kháng hóa chất đối với polyurethane.
Bảng 2. Thử nghiệm kháng hóa chất đối với polyurethane. Nguồn: Web Hộp Công cụ Kỹ thuật .
Các phương pháp hay nhất để áp dụng lớp phủ vật liệu chống thấm gốc Polyurea và Polyurethane
Các Hiệp hội Chống ăn mòn (SSPC) cung cấp hướng dẫn về phương pháp để áp dụng polyurethane và polyurea phủ:
- SSPC-Paint 39 Hai thành phần Aliphatic Polyurea Topcoat
- SSPC-PS 28.01, Sơn lót Polyurethane giàu kẽm / Hệ thống sơn phủ Polyurea Aliphatic
- SSPC-Paint 43 Lớp phủ Polyurea Aliphatic Trực tiếp đến Kim loại (DTM)
- SSPC-PA 14 Ứng dụng của lớp phủ Polyurea và Polyurethane màng dày cho bê tông và thép sử dụng thiết bị thành phần nhiều
- SSPC-Paint 45 Lớp phủ hỗn hợp Polyurea và Polyurea / Polyurethane hai thành phần màng dày
Nói chung, polyurethane được thi công bằng cách sử dụng bình xịt, chổi quét và / hoặc con lăn tiêu chuẩn.
Sử dụng thích hợp cho lớp phủ vật liệu chống thấm gốc Polyurea và Polyurethane
Nhiều vật liệu chống thấm gốc polyurea yêu cầu sơn lót epoxy , vì độ bám dính của chúng với thép có thể không đủ cho các công việc hạng nặng. Chúng thường được áp dụng với các thiết bị đặc biệt, chẳng hạn như phun thành phần nhiều với một đầu trộn trong súng phun do thời gian lưu hóa rất ngắn. Tuy nhiên, tất cả các hướng dẫn do nhà sản xuất cung cấp liên quan đến việc trộn các sản phẩm nhiều thành phần, các yêu cầu về pha loãng, thời gian cảm ứng và các yêu cầu ứng dụng đặc biệt phải được tuân thủ.
Vật liệu chống thấm gốc polyurethane thơm thích hợp cho nhiều loại sàn có mức độ tiếp xúc cơ học và hóa học khác nhau. Chúng cũng thích hợp cho bề mặt bê tông, ván ép, kim loại, gỗ và gạch xây. Ứng dụng có thể được mở rộng trong một số trường hợp bằng cách sử dụng màng chống thấm. Loại lớp phủ này có thể được áp dụng trong màng dày cho dịch vụ ngâm nước ; một số công thức cho phép lên đến 500 microns (20 mils) hoặc hơn cho mỗi lớp sơn cho các ứng dụng công nghiệp và hàng hải.
Lớp phủ polyurethane béo (hiệu suất cao nhất trong hai thành phần UV-ổn định sơn phủ ) thường được sử dụng cho lớp phủ bên ngoài. Tuy nhiên, một số công thức phù hợp để tiếp xúc trong các vùng môi trường 1A (bên trong, thường khô), bao gồm các công trình ngoài khơi, nhà máy hóa chất và hóa dầu, cầu, nhà máy giấy và bột giấy và trong ngành công nghiệp điện, không bao gồm các khu vực ngâm nước.
Lớp phủ polyureas là một sản phẩm hiệu suất cao được thiết kế đặc biệt cho các ứng dụng công nghiệp, nơi ưu tiên độ mài mòn cao, chống hóa chất và chống ăn mòn . Đối với mục đích chống thấm và bảo vệ, chúng có thể được áp dụng trên các vật liệu như bê tông, kim loại, gỗ, gốm sứ và các vật liệu khác. (Để tìm hiểu thêm về lớp phủ polyurea, hãy đọc Lịch sử và sự chấp nhận trong ngành của hệ thống lớp phủ polyurea .)
Các hợp chất thô khác nhau trong phản ứng hóa học và việc sử dụng chất xúc tác để tăng tốc thời gian phản ứng tạo ra sự khác biệt rõ rệt về độ nhạy của phản ứng cũng như điều kiện môi trường trong quá trình ứng dụng và thời gian lưu hóa của sản phẩm. Có các đặc điểm vật lý và hóa học khác biểu thị các tính chất và ứng dụng khác nhau.
Phần kết luận
Lớp phủ polyurethane và polyurea là một lựa chọn tuyệt vời cho nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, đặc điểm về thời gian đóng rắn và tính linh hoạt của quy trình ứng dụng trong các điều kiện môi trường khắc nghiệt khiến lớp phủ polyurea trở thành hệ thống tiết kiệm chi phí nhất mặc dù chi phí nguyên liệu của nó cao hơn hầu hết các hệ thống khác bao gồm polyurethane.
