Технология напыляемых полимочевинных эластомеров. С.Л. Покровский, ООО «НПК «Реагент»

В последние годы термин «полимочевина» привлекает к себе пристальное внимание специалистов, работающих в самых различных областях техники, промышленности и строительства, - везде, где актуальной является проблема создания эффективных и долговечных, экологичных и высокотехнологичных антикоррозионных и гидроизоляционных покрытий. Этому интересу далеко не всегда сопутствует четкое понимание того, а что, собственно, представляет собой полимочевина. Является ли она абсолютно новым полимерным материалом с доселе не виданными свойствами, «революционным прорывом в области полимерных покрытий», как утверждают некоторые мифотворцы, или, наоборот, всего лишь рекламным трюком, не заслуживающим серьезного внимания, как считают некоторые скептики. Истина, очевидно, как всегда, посредине.

Что такое полимочевина? Краткий исторический экскурс.
Первые упоминания о полимочевине в технической литературе относятся к 80-м годам прошлого века, когда в ходе развития технологии RIM (реакционное инжекционное формование), которая и по сегодняшний день широко применяется в автомобилестроении при производстве некоторых крупногабаритных деталей, например бамперов, усилиями фирмы Texaco Chemical (позднее вошла в состав Huntsman Corporation) вместо традиционных для химии полиуретанов высокомолекулярных полиэфирполиолов стали применять полиэфирамины – схожие с ними продукты, но содержащие на концах макромолекул не гидроксильные, а аминные группы. Это позволило повысить производительность технологического процесса, сократив время формования деталей до нескольких секунд.
Специалистам этой же фирмы принадлежит идея коммерциализации новой химической технологии в совершенно иной области техники – напыляемых полимерных покрытиях. На это ушло более 10 лет и потребовалась серьезная работа по синтезу аминных сшивателей (удлинителей цепи) и изоцианатных форполимеров, а также по созданию принципиально нового оборудования и преодолению таких «детских болезней», как плохое смачивание подложки, низкая межслойная адгезия и посредственное качество поверхности покрытий. Новый полимер получил название «полимочевина» (polyurea), а новая технология – «напыляемые полимочевинные эластомерные покрытия» (spray polyurea elastomer coatings).

Бурное развитие рынка напыляемых покрытий началось в конце 90-х годов в США и Канаде, где в 2000 г. была создана Ассоциация развития полимочевины (PDA), объединяющая поставщиков сырья, производителей систем компонентов и оборудования, а также подрядчиков, выполняющих монтаж покрытий на объектах. В первую очередь наиболее заметный рост был отмечен применительно к защитному слою поверх пенополиуретановой изоляции на кровлях и износостойкому покрытию кузовов популярных в Америке пикапов, а также при ремонтных работах на трансаляскинском нефтепроводе. К настоящему времени объем производства полимочевины в Северной Америке достигает нескольких десятков тысяч тонн в год. Высокие темпы роста отмечены и в Азии. В более консервативной Европе рынок напыляемых покрытий только начал формироваться в последние годы.

В России рынок полимочевины, как и в целом полимерных покрытий, находится в зачаточном состоянии, хотя и здесь нельзя не заметить произошедшие за последние 1-2 года изменения. Основными предпосылками для роста потребления полимочевины в России являются, во-первых, большая потребность в эффективных материалах для гидроизоляции и защиты от коррозии, адаптированных к суровым климатическим условиям, и, во-вторых, заинтересованность многочисленных российских фирм, уже имеющих необходимое оборудование, но использующих его исключительно для напыления пенополиуретана, в более полной загрузке своих установок.
Параллельно с совершенствованием рецептур и оборудования идет постоянный поиск новых возможностей применения.

Ниже перечислены только некоторые из них:
• Облицовка изготовленных из бетона емкостей, отстойных прудов, резервуаров, плотин, каналов, насыпей, туннелей, труб, колодцев; гидроизоляция и декоративное покрытие чаш, стен и полов плавательных бассейнов.
• Гидроизоляция полов и стен в производствах с высокой влажностью и коррозионным воздействием агрессивных жидкостей.
• Напольные покрытия производственных и складских помещений, торговых центров, многоэтажных парковок.
• Защита поверхности бетонных мостов от воздействия солей-антиобледенителей.
• Антикоррозионные покрытия по металлу: внутренние и наружные покрытия стальных емкостей, силосов и труб, мостов, опор, свай, корабельных палуб.
• Гидрозащитные кровельные покрытия, в том числе наносимые поверх теплоизоляционного слоя из жесткого напыляемого пенополиуретана
• Облицовка платформ грузовых автомобилей, самосвалов, вагонов для перевозки зерна, угля, минеральных удобрений и других сыпучих грузов; защита от износа горнодобывающего оборудования, дробильных установок.
• Создание бесшовных пленочных покрытий, наносимых на подложку из геотекстиля, для обкладки земляных котлованов-отстойников, предназначенных для удержания различных жидкостей.

Немного химии

Сходство и различия между полиуретаном и полимочевиной отчетливо видны из представленных ниже в упрощенном виде химических реакций:

 
Из них, в частности, следует, что:
• Компонент «Б» (изоцианат, отвердитель), представляющий собой в данном случае форполимер с концевыми изоцианатными группами, в обеих системах по сути одинаков, что дает основание классифицировать полимочевину как одну из разновидностей полиуретанов. Во избежание путаницы в терминах необходимо помнить, что в США и Канаде, в отличие от всего остального мира, принято именовать изоцианат компонентом «А» (A-side), а смолу (базу, полиол) - компонентом «Б» (B-side).
• Основой компонента «А» полиуретановых систем служат полиолы - простые и/или сложные полиэфиры с концевыми гидроксильными группами. Как правило, для ускорения реакции образования полиуретанов (I) используют добавки катализаторов. Основой компонента «А» полимочевины служат полиэфирамины с концевыми аминогруппами, намного превосходящими гидроксильные группы по реакционной способности с изоцианатами. Реакция образования полимочевины (II) проходит очень быстро даже на холодных поверхностях и не нуждается в катализаторах, то есть является автокаталитической.
• Важное значение в понимании различия между полиуретаном и полимочевиной имеет побочная реакция (III) изоцианата с водой, проходящая с выделением углекислого газа и способная ухудшить качество покрытия. По скорости она сравнима с реакцией (I) образования полиуретана, но значительно уступает реакции (II) образования полимочевины. И поскольку влага в тех или иных количествах присутствует везде – на поверхности и в порах субстрата, в окружающем воздухе и в самом компоненте «А», процесс нанесения полиуретановых покрытий является уязвимым, не очень надежным и зависимым от внешних условий, чаще всего неблагоприятных, особенно в России с ее преимущественно холодным и сырым климатом. 
 
Copyright ООО НПК Реагент - 2007

* ПРАВА: Данный материал полностью принадлежит компании "НЮВЕЛ", является запрещенным к копированию и распространению на иных сайтах без письменного разрешения.