Классификация полимочевинных систем

Классификация полимочевинных систем
Полимочевины принято классифицировать. Как правило под классификацией понимают виды и свойства продуктов на основе полимочевины. Виды полимочевины делятся по химическому строению изоцианатного компонента, по способу её нанесения и по физико-механическим свойствам. Кроме того, полимочевину классифицируют по составу.



Виды полимочевины по химическому строению

Основная классификация полимочевин касается типа изоцианатного преполимера, который используется для получения полимочевины. Изоцианатный компонент полимочевины может быть алифатической или ароматической природы. Отсюда и саму полимочевину делят на алифатическую и ароматическую.

Ароматические полимочевины

Исходными компонентами для синтеза ароматических полимочевин являются изоцианатные преполимеры на основе ароматических диизоцианатов и простого полиэфирполиола, а также смесь аминосодержащих компонентов. Компонентами аминной смеси являются полиэфирамины и так называемые «удлинители» цепи (низкомолекулярные первичные и вторичные амины).
Полимочевины, полученные с использованием ароматических диаминов и диизоцианатов, плавятся при более высокой температуре и менее растворимы в сравнении с алифатическими полимочевинами.

Как правило, изоцианатный компонент в ароматических полимочевинах - это продукт взаимодействия метилендифинилдиизоцианата (МДИ) и полиэфирполиола. Изменяя природу полиола и соотношение компонентов можно регулировать как свойства полимочевинных систем, так и продуктов, полученных на ее основе. Следует отметить, что толуилендиизоцианат, как правило, не используется для получения ароматических полимочевин.

Алифатическая полимочевина

Изоцианатным компонентом такой полимочевины является, в основном, продукт взаимодействия гидроксилсодержащего полиэфира и алифатического диизоцианата, например изофорондиизоцианата.

Алифатические полимочевины отличаются по свойствам от ароматических. Так, например, значительное влияние на температурные характеристики полимочевины оказывает количество метиленовых групп между амидными. Если число метиленовых групп четное, то полимочевины плавятся при более высокой температуре, чем полимочевины с нечетным числом СН2- групп; уменьшение числа метиленовых групп также приводит к повышению температуры плавления и уменьшению растворимости. Замещение атомов водорода в метиленовой цепочке и, в особенности, у атома азота вызывает понижение температуры плавления и увеличение растворимости.

Алифатическая полимочевина растворяется лишь в полярных растворителях, способных специфически сольватировать амидные группы, причем растворимость в значительной мере определяется строением полимера.
В качестве аминного компонента в таких полимочевинах используют, как правило, те же смеси аминов, что и в ароматических.

Алифатическая полимочевина отличается тем, что менее чувствительна к ультрафиолетовому излучению, и, соответственно, не выцветает под воздействием прямых солнечных лучей. Ее применяют там, где эстетическая составляющая важна, например, на фасадах зданий.

Классификация по способу нанесения

По способу нанесения полимочевины делятся на распыляемые и полимочевины ручного нанесения.

Распыляемые полимочевины
Данные полимочевины образуют высококачественные покрытия. Их доля составляет примерно 95% всего рынка полимочевины. Наносят такие полимочевины при помощи установок среднего и высокого давления.

Напыляемые полимочевины наносят при температуре от 60 до 80°С и давлении от 160 до 240 атм, используя для этого специально разработанные установки высокого давления. Наиболее важным показателем для такого материала является его вязкость и жизнеспособность. Оба этих показателя во многом зависят от содержания изоцианатных групп в полимочевине и удлинителей цепи. Хороший компромисс в этом плане представляют полимочевины с содержанием NCO групп в количестве (15-16)% масс, динамическая вязкость при этом составляет (600-1000) мПа*c. Материал с более низким содержанием NCO групп имеет более высокую вязкость - <1000 мПа*c, но при этом обладает высокой жизнеспособностью. Повышение содержания NCO-групп (<16% масс.) приводит к снижению вязкости материала >600 мПа*c, что улучшает эффективность смешивания двух компонентов, однако жизнеспособность материала при этом сокращается.

Полимочевины ручного нанесения
Отличаются более длительным временем жизнеспособности реакционной смеси, так как двухкомпонентная полимочевинная система ручного нанесения состоит из изоцианатного преполимера и аминного отвердителя, основанного на сложных эфирах аспарагиновой кислоты.


Рисунок 2 - Сложный эфир аспарагиновой кислоты


Такие полимочевинные системы не нуждаются в специализированном дорогостоящем оборудовании для нанесения, но уступают по физико-механическим свойствам распыляемой полимочевине. Полимочевина ручного нанесения не применяется для гидроизоляции объектов, испытывающих динамические нагрузки (любое производственное оборудование, различные виды транспорта) и для гидроизоляции объектов, испытывающих высокие статические нагрузки. Чаще всего такие полимочевины применяют в качестве ремонтных составов для уже нанесенных полимочевинных покрытий. Эфиры полиаспарагиновой кислоты являются относительно низкими по вязкости (90-160) мПа*с и молекулярной массе (230-330)у.е.
Первичная структура скелета «X» может быть циклоалифатической или линейной.

В начале 1990-х годов была внедрена новая технология двухкомпонентной алифатической полимочевины ручного нанесения для получения тонкослойных покрытий с высоким блеском и отличной цветовой стабильностью. Данная технология позволяет получать тонкослойные покрытие при достаточно низких (комнатная) температурах за 120 минут.
В этой технологии для создания тонкослойных покрытий используются изоцианатные компоненты на основе гексаметилендиизоцианата:


Классификация по физико-механическим свойствам

Данный вид деления полимочевин зависит от их свойств и, соответственно, области применения.
В полимочевинных составах путем варьирования природы и соотношения компонентов создаются материалы с заранее заданными специальными свойствами. Даже небольшие изменения в структуре исходных компонентов позволяют получать новые виды полимочевинных систем, обладающих уникальным набором физико-механических свойств. В настоящее время производится большое количество полимочевинных материалов для различных областей применения:
  • полимочевины с содержанием силанов обладают химической стойкостью и хорошей адгезией к различным субстратам;
  • политиомочевины практически не чувствительны к воздействию нефтепродуктов;
  • эпоксиполимочевины обладают повышенной устойчивостью к воздействию агрессивных сред;
  • полимочевины, в состав которых входят антипирены, используются для получения материалов пониженной горючести.

Классификация по составу

Полимочевинные материалы подразделяют на два вида: чистые и гибридные.

Чистые полимочевины - это материалы, получаемые в результате реакции полиприсоединения изоцианата и амина.

Гибридные полимочевины – это мочевино-уретановые материалы. Несмотря на то, что чистые полимочевинные системы обладают уникальным комплексом свойств, который превосходит таковой у любых других материалов, у них есть один существенный недостаток – относительная дороговизна. Поэтому для многих применений используют гибридные системы, которые не обладают всем комплексом свойств чистой полимочевины, но при этом сильно выигрывают в стоимости сырья.

Гибридные полимочевины широко применяются, но наличие катализатора уретанообразования в их составе делает такие материалы более чувствительными к влаге. Несмотря на это, такие полимочевины используются для защиты субстратов с высоким содержанием воды и при большой относительной влажности воздуха. Даже при низких температурах (-20°C) полимочевинные покрытия способны отверждаться.