用于工业污水/废水混凝土修复的、抗硫化氢的聚脲涂料

介绍：

　　多年来，聚氨酯和环氧涂料一直在为污水/废水应用提供防腐保护。然而，随着聚脲技术的出现，将这种处于连续浸泡或偶然接触污水条件下的混凝土和钢的保护提到了一个新的水平。

什么是污水?

　　污水是一个社会中由居民区、商业和工业所排放出的废水。它由99.94%的水和0.06%的溶解并悬浮着固体物质的水组成。污水的阴暗是由悬浮在未处理过的污水中的微粒引起的，颗粒大小范围为100-350mg/L。用于测量废水强度的是生化需氧量(或BOD5)。即测量氧微生物在五天内分解污水所需要的数量。病原体和疾病会产生细菌，如大肠菌，也存在于污水中。污水中也含有营养物如氨和磷，以及矿物质和金属。污水的一种副产品是硫化氢气体。硫化氢气体是一种高腐蚀性的致命的物质。这种气体再结合着几个其它包括PH值的变化和用于处理污水的矿物质，以及温度的波动，这些都是许多涂料失败的原因。

污水处理厂中老化的混凝土

　　混凝土已被作为传统的材料选择用于污水处理厂、下水道检修孔、污水管道和污水处理池的建设。然而，因为我们基础设施的老化，在20年前安装的混凝土到现在却显示出非常严重的腐蚀情况。因其超强的防腐能力和快速固化特点，所以在我们的基础设施领域上需要大量使用聚脲涂料。而通过修复目前污水处理设施可以节省大量的资金。

应用于新的混凝土

　　今天大约有上百个污水处理厂正在建设中，却没有使用这种有益处的聚脲涂料。然而，这却已成为工程师们日益普遍的选择，即指定聚脲涂料作为腐蚀控制涂料用于新的污水处理厂建设中。这种指定也变得如此广泛以至于一位施工商已发明了一种自动的聚脲施工体系，用于下水道检修孔和污水管道的施工。这种自动体系可以在混凝土预制制造场内使用(在混凝土适当固化后)，或者是在已安装检修孔的现场使用，几分钟内就会施工出无缝且无针孔的聚脲内衬涂层。

环氧涂料如何呢?

　　环氧涂料作为腐蚀控制涂料已在污水处理工厂中使用多年。环氧涂料对混凝土和钢有着优异的附着力和耐化学性。但是，环氧涂料对于污水处理应用来说也有几个缺点。第一个缺点就是环氧涂料的伸长性较差。随着大地的自然运动涂层就会断裂，并最终导致涂层失败和/或有水侵入。第二个缺点就是环氧涂料固化慢。当上百个居民在焦急地等待电梯车站、水盆或水池恢复使用时，这就不是一个令人愉快的性能了。第三，有些环氧涂料含有溶剂，能够从涂料中滤出，并引起难看的表面衔接面。而且在一个由公共事业所做的实验中，63种环氧涂料中只有5种经过了2年的模拟污水浸泡测试。

与聚氨酯涂料的对比

　　聚氨酯涂料在废水工业上使用得比较少。聚氨酯在污水应用中的问题是对硫化氢气体的耐化学性。尽管有一些聚氨酯涂料能抵抗严重的腐蚀气体和有毒气体，但对于常用的废水化学品和废水处理副产品，市场上多数的聚氨酯涂料都不具备优异的长期抗化学腐蚀性。但因为弹性特点，聚氨酯有着很好的伸长性，且能抗断裂和破碎。此外，聚氨酯有固化温度的限制和湿度限制，在野外施工过程中会成为一个严重的问题。

聚脲，是聚氨酯/环氧的共混物吗?

　　聚脲涂料最初是由德士古化学公司开发的，它是一种异氰酸酯和一种氨封端的聚醚间化学反应的产物。这种反应不同于一种聚氨酯反应，因为聚氨酯反应是一种异氰酸酯和一种多羟基化合物间的反应(也就是说没有氨)。聚脲反应比聚氨酯更快、可预测、且更具热稳定性。这就允许一种聚脲配方可在100%湿度的、在低于-20F的温度情况下，以实质上更可靠的反应速度进行喷涂施工。而有关聚脲的另一个有趣的方面是，其中一主要的配方成分是一种高分子量的环氧硬化剂。这种带有类似预聚物异氰酸酯(弹性性能)的成分有着类似环氧的品质。因此，该争议可以这样认为即聚脲是一种改良的聚氨酯和环氧的混合体。

为什么聚脲可在污水应用中使用?

　　回到前面的几段，污水的分解需要一定量的氧。聚脲在反应机制中有很少量的氧。异氰酸酯(即NCO 分子)中的氧会与树脂组分中的氨起反应。反应后，该反应是100%惰性的，对于废水的生化分解是不起作用的。另外一个情况是，在聚脲反应中氨的主要成分可以抵抗硫化氢以及其它在废水中的苛性碱和酸。

聚脲抗腐蚀

　　一种涂料的抗腐蚀性可直接涉及到涂层的湿气传输率(MVT)。聚脲在平均干膜厚度为80mils时的湿气传输率为0.002perms。另一决定涂料抗腐蚀性的是聚脲在模拟污水条件下的野外浸泡实验。纯聚脲配方在这些情况下性能制衡很好且无降解迹象。聚脲的另一个优异性能是它能抵抗碳氢化合物。尽管不受欢迎，但是还是有碳氢化合物如煤油和石油流入废水系统。因此一种能抵抗碳氢化合物的用于废水处理的涂料也是势在必行的。

可用于聚脲的底漆

　　聚脲在多种底漆上都能很好地发挥作用。然而，最能相容的底漆一般是环氧和聚氨酯底漆。环氧底漆中有氨的主要成分，对混凝土通常有着非常强的附着力。它们的高抗张强度也可以提高混凝土的表面抗张强度。环氧底漆的缺点是它们的固化时间。因为异氰酸酯的使用，聚氨酯底漆对于聚脲来说相容性很好。一种溶剂型的聚氨酯底漆通常会渗透到混凝土底材中并反应，可以留下很好的附着区域，而且可以为表面的有效涂装保持好几个小时。

紫外线稳定性

　　依赖于配方，聚脲在紫外线下可以非常稳定。因为聚脲的芳香族性质，表面会发黄但几乎没有降解的迹象。独立测试已经显示，使用正确的紫外线添加剂，一种聚脲涂料就会非常容易地在Atlas加速老化室内经过3000小时的测试，并且只有很小的表面缺陷和黄变。对于要求颜色稳定的应用，市场上也有颜色稳定的脂肪族聚脲。在要求保持建筑美观的高外形区域，工程师可能会指定使用一种颜色稳定的聚脲。

聚脲施工限制

　　与聚脲有关的一个最常见的问题就是所要求的喷涂施工设备非常昂贵。一台全部配备好的喷涂设备的成本能达到5万美元。然而，高成本的喷涂设备也倾向于那些非常成功的施工商才能负担得起这种设备，并用它来喷涂涂料。这也倾向于那些能够喷涂高质量涂层的涂料施工商，因为他们在喷涂设备上投入很大。多数生产商都有“合格施工商”培训纲要，可允许承包商和生产商为市政和工程师提供最大价值的施工保证。

最后一点

　　正如你能考虑到的，并不是所有的聚脲都是一样的。在施工以前，工程师应当向涂料生产商要求有关聚脲的所有参考。这种彻底的研究会最大化聚脲成功喷涂的机会。当试图指定一种防腐蚀涂料用于污水处理系统和修复时，一定要明确这样一件事，那就是聚脲已在该领域中成功地应用了12年。