单组分无溶剂聚氨酯和单组分聚脲
一、 相关概念和术语：
    对于聚氨酯和聚脲，在概念上存在一些争议，这是很正常的。在概念的定义上，应以交联结构点及其官能团进行定义。
    1， 聚氨酯（PU）。在实际书面语和口头语中，存在着一个广义和狭义的概念。


    从广义的概念来讲，聚氨酯是以含异氰酸酯（Isocynate）与活性氢所形成的各种系列及其改性的高分子物质。它包括了所有通常所说的狭义聚氨酯和聚脲及其系列产品。聚脲是其中一类特殊的聚氨酯或者称为高力学性能的聚氨酯。
    狭义上的聚氨酯，通常是指以端异氰酸酯与含端羟基类物质（双组分）反应而成或者是端异氰酸酯聚合物在水份作用下产生含活性氢的氨基基团，然后氨基与端异氰酸酯反应形成交联点脲基（单组分）的高分子物质。
   2， 单组分聚氨酯（One--part PU）。
   它通常是以端异氰酸酯封端的高分子物质，其在水份作用下，产生一个二氧化碳和伯胺基，伯胺基与异氰酸酯形成脲键。此固化过程为通过催化剂在空气中水份作用下，原高分子链自交联过程。为降低过快过多的CO2所带来气泡，可加入少量潜伏性固化剂，加入量以不产生气孔为佳，但其仍会产生二氧化碳，只不过是二氧化碳逸出速度和生成速度大致平衡，肉眼难以分辨出气孔。此类所述系列物质包括单组分聚氨酯粘合剂、单组分聚氨酯密封胶、单组分聚氨酯涂料。
   3，单组分聚氨酯－聚脲（One－part PU-PUA）。
   以异氰酸酯封端聚合物，加入特殊的交联剂和催化剂所构成的混合物。该交联剂在水份和催化剂作用下，产生端羟基OH和氨基NH2（或仲氨基）或一个羟基和一个氨基，或两个氨基和一个羟基。混合体系中端NCO和交联剂中将水解产生活性氢的（OH和NH）按当量比约1：1混入，从理论设计上没有二氧化碳产生。此类单组分聚氨酯－聚脲为一类特殊聚氨酯。
   4，单组分聚脲（One--part PUA）。
   本文所定义单组分聚脲为异氰酸酯封端物质与特殊叔胺基类封端物质或者酮亚胺（或醛亚胺）混合的组合物。封端胺基或酮亚胺暴露于空气中后，在水份中质子酸作用下，形成仲胺基团物质，仲胺基团与异氰酸酯形成脲基，反应过程无催化剂，也没有羟基物质与NCO反应。组合物中，NCO和封闭仲胺基团或酮亚胺基团，当量比按约1：1左右设计。通常状态下，异氰酸酯与解除封闭的仲胺基HNR―与NCO形成脲基－NR－CO－NH－交联点。这种单组分聚脲可以称之为一类特殊的聚氨酯，也可以称之为高力学性能聚氨酯。尽管其可手涂也可喷涂，但其完全不同于（双组分）喷涂聚脲弹性体。
   5，喷涂聚脲弹性体（Spray polyurea elastomer）
   此为RIM技术从第一代双组分喷涂聚氨酯SPU和第二代双组分喷涂聚氨酯－聚脲（SPU－SPUA）发展到第三代（双组分）喷涂聚脲弹性体。国内有人称其为SPUA。其中A组分为含端异氰酸酯物质，B组分为含氨基物质（包括扩链剂和树脂）。其两个组分经高压对撞混合后迅速反应形成聚脲橡胶膜，交联点上是脲基－NH－CO－NH－，也有极少量缩脲－NH―CO－RNCONHR′。这是一类双组分喷涂快反应体系。其具有高力学性能。从广义角度，它可称为一种高力学性能聚氨酯，或一种特殊的聚氨酯。
   6，无溶剂单组分聚氨酯防水涂料（One- part PU without solvent）。      


   通常市面上单组分聚氨酯防水涂料溶剂含量约10－20％，固体份含量为80％以上，本文所述无溶剂单组分聚氨酯防水涂料是指在合成配制过程中不加入挥发性溶剂。但其中固体含量约在97％左右。因为固体份含量的测定需要在120℃烘箱中烘烤3小时，部分非溶剂类物质在长时间高温下会有质量损失，但固体含量至少应在94％以上。其也可称为一种超高固体含量聚氨酯涂料。
   7，吸水率（Water Absorption）又称饱和吸水率。
   吸水率是反映涂膜等材料饱和吸水的比率。吸水率越高，在防水涂膜中水份就越多，一些材料在水份长期作用下发生缓慢水解或降解，造成防水失效。其为防水涂膜材料耐久性重要指标之一。其测定方式通常是，涂膜彻底固化后，在55±5℃热风循环的烘箱中烘烤24小时，将涂膜中已经从空气中吸附的水份烘出。然后将热干膜置于干燥塔内冷却到室温23±2℃。称重后，置于蒸馏水中浸泡，直到其吸水达到饱和状态（有的材料15天即接近饱和，有的材料需28天达到饱和）。取出，用滤纸擦去表面的水份，迅速称其重量（1分钟内完成称重）。然后可计算出该防水涂膜单位重量的吸水率。吸水率低于12％有一定的应用前景，低于5％是品质良好的防水涂膜。通常防水涂膜在空气中已经吸附了空气中水份，测定吸水率时，必须先将涂膜中水份烘去。有人只测定7天浸水后的吸水率，此数值应称为初始吸水率。
    8，抗氧化性（Anti－oxidant）。
   有机材料长期暴露于空气中均有不同程度的氧化。有的氧化较快，如含不饱和键和芳香族的材料易于氧化。脂肪族材料难以氧化，或缓慢氧化。欧洲测试涂膜材料抗氧化性是将其置于80℃的烘箱中热风烘烤2个月。然后，测定其烘烤后力学性能的变化或者置于臭氧O3中，测定力学性能变化。
   9，抗紫外线（UV－resistant）。
   涂膜材料抗紫外线是指其长时间于室外使用时，其抵抗紫外线发生衰减的能力。尤其是涂膜直接暴露在太阳下暴晒，有机高分子都有不同程度的降解。太阳光下紫外线部分波长能量最强，其使键能较弱部分化学链发生断裂，并造成涂膜材料弱化以及颜色发生改变。室外涂膜材料应做抗紫外线实验。通常要求在照射2500小时以上测定材料性能的变化情况。芳香族材料耐紫外线较差，脂肪族材料相对来说较强。
   10，耐久性（aging）。
   防水涂膜的耐久性是指防水涂膜在自然使用环境下，保持防水功能时效的性能。防水涂膜起初固化后，都有较好的防水功能，随着时间的增长，防水涂膜在水中浸泡、紫外线作用、空气氧化以及粘接失效和基层开裂等环境因素作用下，防水涂膜逐步丧失防水功能。防水涂膜的耐久性与涂膜吸水率、抗氧化性、抗紫外线以及本身的力学性能和柔性，粘接性能等有直接关系。
   11，质量保证期（aging guarantee）。
   西方国家建筑物的质量保证期是一种制度，它是在建筑工程中必须遵循的一个规则。法国在SPINETTA法规中提出了建筑质量保证期制度。它是强制性的法规。它的描述是，----ALL parts connected the building must be functional and guarantee---即与建筑物相关的所有部件必须发挥其功能，并且必须是一种保证。这种保证由保险公司提供建筑工程质量险和第三方责任险，它是工程进行前的必做步骤之一。欧洲普遍实行至少10年以上的质量保证期制度。美国的大部分州实行15年以上质量保证期制度。防水工程是建筑物中不可缺少一部分，其必须执行质量保证期制度。质量保证期实行赔付制度。我国目前仍执行保修期制度，出了质量问题，则免费维修，但不赔付给业主。
    二、 无溶剂单组分聚氨酯防水涂料
    通常的单组分聚氨酯防水涂料固体含量为80％以上，大多数情况下溶剂约为10－20％，异氰酸酯预聚体为30－50％，矿物粉体料约为10－40％，增塑剂或废油如渣油、煤焦油、或石脑油约10－40％。助剂约为0.5－10％。如果没有溶剂和废油，矿物粉体料是很难加入其中并混和均匀的。只有加入矿物粉体料和废油、溶剂，其成本才得以降低。同时相关涂膜的防水耐久性也会降低。现在人们越来越关心环保，希望溶剂和废油少加入，最好不要加入溶剂和废油，当然矿物粉料也就难以加入其中。并且，最终用户对涂膜防水耐久性要求越来越长。无溶剂单组分聚氨酯防水涂料正是满足环保和耐久性要求而产生。下面以某公司SJK680无溶剂单组分聚氨酯防水涂料为例来介绍。