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高铁专用喷涂聚脲弹性体防水材料研发及应用

作　者: 王玉杰
导　师: 涂伟萍；周子鹄
学　校: 华南理工大学
专　业: 化学工程
关键词: 喷涂聚脲高速铁路铁防水涂料SPUA
分类号: TQ639
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

喷涂聚脲弹性体(Spray Polyurea Elastomer ,简称SPUA)是国外近20年来兴起的一种新型环保涂料。其具有快速固化,对湿气、温度不敏感,100%固含量,对环境友好,一次喷涂施工,效率高;优异的物理力学性能,如抗张强度、柔韧性、耐老化、耐介质、耐磨性等,良好的耐高低温性能等特点。聚脲凭借其优异的综合性能成为了高铁桥面防护尤其是无碴轨道表面防水耐磨的理想选择。2009年6月铁道部科技司颁布了《京沪高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》标准,将聚脲的性能指标由传统的拉伸强度10MPa,断裂伸长率250%,提高到拉伸强度16MPa,断裂伸长率400%以上。因此需要改进传统聚脲的配方并探索适宜的施工条件以满足铁道部的新标准。本文阐述了聚脲的发展历程,反应原理,对聚脲配方进行了改进,制作出了符合高铁要求的高弹性聚脲;并解决了高铁施工中底漆选择,潮湿条件施工等问题,具体内容如下:1)通过对比市面上常用的喷涂聚脲A组分材料,确定合理的NCO值为15.5左右,力学性能符合高铁喷涂聚脲的要求。2)通过对各种MDI单体的筛选,确定采用高2,4体含量的液体MDI-50作为聚脲A组分的主要合成原材料并确定了配方。3)通过对常用氨基扩链剂E100、E300、W6200等材料的筛选搭配,发现扩链剂E100:W6200=5:2时具有合适的反应时间,力学性能接近高铁喷涂聚脲标准的要求。4)通过对B组分主要原材料端氨基聚醚的选择搭配,确定了喷涂聚脲的配方。送检样品技术指标符合高铁喷涂聚脲暂行技术指标的要求。5)对聚脲设备进行描述,并依据高铁施工现场指定的施工规范,确定了最佳施工参数。6)对高铁施工中遇到的问题进行了分析研究并提出了解决方法。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-24
  1.1 中国高速铁路建设概况  11-13
    1.1.1 中国高速铁路发展规划  11
    1.1.2 高速铁路桥梁防护的重要性  11-12
    1.1.3 目前铁路应用主要防水材料  12
    1.1.4 喷涂聚脲防水涂料在高铁中应用  12-13
  1.2 喷涂聚脲弹性体材料  13-20
    1.2.1 喷涂聚脲弹性体材料简介  13
    1.2.2 喷涂聚脲弹性体材料特点  13-14
    1.2.3 喷涂聚脲弹性体材料发展历程  14-15
    1.2.4 喷涂聚脲弹性体的化学反应原理  15-16
    1.2.5 喷涂聚脲弹性体的结构特征  16-17
    1.2.6 喷涂聚脲弹性体的分类特征  17-18
    1.2.7 喷涂聚脲弹性体材料在国内外发展现状  18-20
  1.3 京沪高铁专用喷涂聚脲防水材料性能要求  20-23
    1.3.1 京沪高铁概况  20-21
    1.3.2 国内喷涂聚脲防水材料性能概况  21
    1.3.3 高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件  21-23
  1.4 本研究的目的和主要研究内容  23-24
第二章高铁专用喷涂聚脲弹性体的制备  24-51
  2.1 喷涂聚脲弹性体的体系介绍  24
  2.2 喷涂聚脲弹性体测试仪器及测试方法  24-28
    2.2.1 聚脲弹性体漆膜制备方法及设备参数设定  24-25
    2.2.2 主要性能指标的测试仪器及方法  25-28
  2.3 喷涂聚脲弹性体主要原材料  28-40
    2.3.1 聚脲A 组分主要原材料  28-32
    2.3.2 聚脲B 组分主要原材料  32-40
  2.4 高铁专用喷涂聚脲弹性体的合成  40-50
    2.4.1 聚脲配方设计原理  40-42
    2.4.2 聚脲合成工艺  42
    2.4.3 聚脲A 组分NCO 值的确定  42-45
    2.4.4 聚脲A 组分材料的选择和配方确定  45-47
    2.4.5 聚脲B 组分扩链剂的选择  47-48
    2.4.6 聚脲B 组分端氨基聚醚的选择  48-49
    2.4.7 聚脲B 组分材料搭配和配方确定  49-50
  2.5 本章小结  50-51
第三章喷涂聚脲弹性体在京沪高铁上的应用  51-69
  3.1 喷涂聚脲施工设备介绍  51-57
    3.1.1 聚脲主要设备供应商和设备历史  51-52
    3.1.2 喷涂设备的基本构成  52-54
    3.1.3 GRACO 公司Reactor H-XP3 喷涂设备介绍  54-56
    3.1.4 喷涂辅助设备  56-57
  3.2 喷涂聚脲配套材料简介  57-58
    3.2.1 聚脲基层处理剂  57
    3.2.2 聚脲修补材料  57
    3.2.3 聚脲面漆  57-58
    3.2.4 聚脲层间搭接剂  58
  3.3 喷涂聚脲在京沪高铁的应用  58-62
    3.3.1 秀珀聚脲在京沪高铁应用概况  58-59
    3.3.2 京沪高铁喷涂聚脲防水施工规范  59-61
    3.3.3 喷涂聚脲防水材料在高铁上的施工图  61-62
  3.4 高铁聚脲施工中遇到的问题及解决方案  62-68
    3.4.1 聚脲材料施工中堵枪现象及解决方案  62-63
    3.4.2 聚脲附着力问题及底漆材料的选择  63-66
    3.4.3 聚脲施工中鼓泡现象分析及解决方案  66-67
    3.4.4 聚脲施工中针孔现象和避免方案  67-68
  3.5 本章小结  68-69
第四章总结与展望  69-71
  4.1 论文总结  69
  4.2 本论文产生的效益  69-70
  4.3 聚脲产品应用展望  70-71
参考文献  71-72
致谢  72-73
附件-喷涂聚脲检测报告  73-78
附录  78

高铁专用喷涂聚脲弹性体防水材料研发及应用

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