Сегодня с развитием и совершенствованием технологических процессов появилась возможность создания новых полимерных материалов с заданными свойствами. И это не только механическая прочность, эластичность и устойчивость к воздействию агрессивной среды.

Современной промышленности требуются новые синтетические материалы с целым комплексом заданных свойств, которые не будут изменяться в течение длительного времени даже при неблагоприятных условиях эксплуатации. Изоляционный материал, класса горючести НГ2. Как сказал кто-то из строителей: «Это самое эффективное покрытие, которое вы когда-либо использовали, и которое может стать последним, потому что вы от него не откажетесь».

Преимущество применения этого материала, получающего всё большую популярность, заключается в том, что рецептура сырья и химическая формула может составляться с учетом требований потребителей к конечному продукту. Даже небольшие изменения в структуре исходных компонентов, преимущественно полиаминной смолы, позволяют добиться многообразия свойств этого уникального покрытия. Технология нанесения полимочевины путем распыления довольно интересна и это одно из последних достижений промышленности полиуретановых покрытий за последние 20 лет.

Краткая история создания полиамидов такова. В начале 30-х годов в США были проведены исследования по синтезу полиамидов. Опираясь на эти исследования, концерн "I.G.Farbenindustrie" (Германия) приступил к разработкам полимеров, подобных полиамидам, результатом чего стало создание новых материалов – полиуретанов. В 1937 году Байер путем проб и ошибок синтезировал полиуретановые эластомеры, которые и дали толчок к изобретению эластичных и жестких полиуретанов. Основанием для исследований того периода стало желание человека заменить полиуретанами натуральные материалы стратегического назначения, такие как сталь, каучук, пробка. С тех пор область химии полимеров (ПУ) начала развиваться бурными темпами.

Практически все промышленно-развитые страны внесли свою лепту в дело развития химии ПУ. Советский Союз начал интенсивные исследования полиуретанов в 60-х годах прошлого века. Они проводились в Институте высокомолекулярных соединений АН УССР под руководством академика Ю.С.Липатова. Параллельно научными разработками занимались и такие учреждения, как: Институт химической физики РАН, Институт высокомолекулярных соединений РАН, казанский и московский химико-технологические институты, Всероссийский научно-исследовательский институт синтетических смол (г. Владимир). Результатом таких массовых исследований стало создание огромного количества полиуретановых соединений и ценные технические материалы, полученные на их основе. Что же касается полимочевины, этого эффективного и негорючего изоляционного материала на основе полимеров, то в промышленных масштабах в те годы он не использовался в связи с его высокой реакционной способностью и отсутствием доступных растворителей. Полимочевинные системы в том виде, в котором они используются сегодня, были разработаны компанией TexacoChemicalCo (в настоящее время она входит в состав HuntsmanCorporation). Она первой попробовала высокомолекулярные полиэфирполиолы заменить полиэфираминами. Эти вещества схожи между собой, но в полиэфираминах на концах макромолекул содержатся аминные группы. Такая замена значительно повысила производительность технологического процесса. Новые виды сырья для производства полиуретанов и более совершенное оборудование для распыления изоляции позволили справиться с проблемами, которые возникали на первоначальном этапе, а именно, с плохой адгезией между подложкой и покрытием, смачиванием подложки и не очень высоким качеством готового покрытия.

Изначально полимочевина относилась к классу полиуретанов и лишь семь лет назад ее выделили в самостоятельный класс покрытий. Среди других полимерных покрытий она занимает особое место благодаря своим уникальным физико-механическим свойствам. Полимочевина – это изоляционный материал с высокой скоростью отверждения (от 5 секунд) даже при отрицательных температурах. Ее можно наносить в условиях повышенной влажности (до 100%) и она не содержит растворителей и пластификаторов, склонных в дальнейшем к «выпотеванию». Полимочевинные системы имеют превосходную адгезию к бетону, металлу и другим материалам, исключительную прочность, хорошие диэлектрические показатели и высокую эластичность. Полимочевина настолько экологична, что разрешено ее использование в резервуарах с питьевой водой. Уникальное сочетание превосходных характеристик этого изоляционного материала позволяет использовать его там, где возможности других материалов исчерпаны. Для нанесения полимочевинных покрытий применяют метод распыления.

Химия полиуретанов

Химия полиуретанов представлена несколькими технологиями производства:

  • Покрытия из полиуретана
  • Гибридные покрытия из полиуретана и полимочевины
  • Покрытия из полимочевины

Выбор подходящей полиуретановой технологии зависит от многих параметров. Наилучшее сочетание цены и качества достигается при производстве полиуретанов. Но  данная технология не нашла широкого распространения из-за того, что продукт используется довольно ограничено. Известно, что полиуретановые покрытия от влажности покрываются пузырями, причем достаточно, чтобы влажность подложки, на которую наносится покрытие, превысила 5-ти процентный рубеж. Это обусловлено тем, что между веществами, присутствующими в составе материала происходит определенная реакция при взаимодействии с влагой. Поэтому повышенная влажность, а также изменение рабочей температуры ограничивают использование полиуретанов в строительстве и промышленности. Гибридные покрытия из полиуретана и полимочевины обладают уже большими возможностями. Но все равно наличие в них катализаторов делает их более восприимчивыми к повышенной влажности, чем покрытия, состоящие из чистой полимочевины. И все также при перепаде температуры окружающей среды гибридная система становится менее устойчивой.

В отличие от предыдущих систем, полимочевина не меняет свои свойства и в  экстремальных условиях. Процесс образования пузырей не происходит, даже если подложка напиталась водой, отсутствуют они и при повышенной влажности воздуха. Большим преимуществом полимочевины является отверждение покрытия под воздействием отрицательных температур.

Зависимость между структурой и свойствами полимочевины

Полимочевинное покрытие наносится в виде толстослойной эластомерной пленки, характеризующейся высокой прочностью и эластичностью, необыкновенной устойчивостью к истиранию. Такие уникальные свойства полимочевины обусловлены особенностями ее структуры. Участие в построении полимерной цепи олигомерных блоков, позволяет рассматривать полимочевину в виде блок-сополимера с чередованием в нем жестких и гибких блоков. Чередование таких блоков позволяет получать продукт, обладающий всей гаммой свойств. В качестве гибких блоков выступают олигомерные эфиргликоли, в качестве жестких – мочевинные и уретановые группы, ароматические ядра, входящие в состав диизоцианатов и удлинителей цепи. Полиэфирные звенья составляют 50-80% от общей массы конечного продукта и определяют его цепей и другие, характерные для полимочевины свойства.


Закономерности формирования покрытий на основе полимочевиныСвойства полимочевинных систем могут целенаправленно изменяться при выявлении взаимосвязи между структурой, составом и условиями синтеза продукта. На процесс формирования покрытий и структуры полимерной сетки оказывают влияние разные факторы:

  • молекулярный вес и функциональность полиизоцианатов и олигомеров;
  • концентрация и соотношение групп, способных к химической реакции;
  • температура отверждения.

Особенности использования полимерных покрытий
При нанесении полимочевинной системы на обрабатываемую поверхность смешивание разных компонентов производится непосредственно перед ее использованием. Поэтому вопрос о «жизнеспособности» таких смесей довольно актуален. Реакционная способность аминогрупп и изоцианатов и определяет жизнеспособность смесей. К примеру, если ввести алифатические полиизоцианаты или гидроксисоединения со вторичными функциональными группами, то это продлит время существования смесей. Это связано с меньшей реакционной способностью указанных веществ
Если использовать специальный модуль, то можно добиться хорошего смешивания смеси за счет соударения движущихся частиц. К тому же более высокая температура и рабочее давление еще больше улучшают качество смешения. На новом оборудовании, предназначенном для распыления смеси, можно выставлять различную температуру для двух компонентов, создавая тем самым наиболее оптимальные условия для их перемешивания.На негорючий изоляционный материал по отношению к численности изоцианатной группы индекс полимеров должен быть более высоким, чтобы компенсировать ее потери при отверждении полимера, связанные с протеканием побочной реакции при взаимодействии изоцианата с влажным воздухом.

Нанесение полимерного покрытия на основе полимочевины
На первый взгляд полимочевинные системы легко наносятся методом распыления, причем покрытие быстро отверждается и практически сразу готово к выполнению своих функций. Оно не чувствительно ни к влаге, ни к перепадам температур. Однако раньше при использовании полимочевинных систем часто возникали проблемы, связанные с отсутствием опыта по их нанесению и отсутствием специального оборудования для смешения и распыления материала.
В первом случае проблемы объяснялись применением исключительно быстрых полимочевинных систем, приводящих к плохому смачиванию подложки. В результате высокой реакционной способности компонентов на обрабатываемой поверхности изначально образовывалась пленка, способствовавшая плохому качеству готового продукта. После того как была проведена более точная настройка оборудования, стали использоваться нелетучие органические растворители и новые МДИ-формполимеры, качество поверхности значительно улучшилось без изменения рабочего времени системы.
После того как полимочевинные системы появились на рынке, был выявлен еще один недостаток продукта. Он заключался в ухудшении адгезии к верхнему слою. Проведенные исследования показали, что в большинстве случаев это было связано с использованием некачественного сырья или несоответствующего оборудования.
Несмотря на все преимущества полимочевины, этого негорючего теплоизоляционного материала, стоимость покрытий из него все еще остается высокой. Это связано с тем, что сырье для производства данного продукта является более дорогим по сравнению с другими полимерными материалами. Оборудование также обходится в копеечку. Однако если учитывать возможность применения полимочевины там, где возможности других материалов исчерпаны, то она становится вполне конкурентоспособной.

Какие же выводы можно сделать из вышесказанного?

  • Технология нанесения полимочевинного покрытия отличается от других методик и может использоваться там, где невозможно применить другие системы.
  • Высокая скорость отверждения полимочевины позволяет использовать ее тогда, когда требуется практически моментально нанести покрытие.
  • Покрытие из полимочевины может наноситься в условиях повышенной влажности.
  • Технология нанесения покрытия не предъявляет строгих требований к содержанию влаги в подложке.
  • Отверждение покрытий из полимочевины может происходить при таких температурах, при которых аналогичная реакция других химических соединений уже не протекает.

Имея достаточный опыт по распылению полимочевинных систем, мы можем утверждать, что надежность и долговечность полимерных покрытий на основе полимочевин, напыляемых даже в самых экстремальных условиях, зависит от тщательного выбора сырья для исходной композиции, точной отладки оборудования и использования услуг высококвалифицированных специалистов.

Компания "Полинова" предоставляет гарантию 10 лет на все виды выполненных работ.