抗菌型双组份刷涂聚脲的性能和应用
李占一
广州市金铂尔化工有限公司 广州
抗菌型双组份刷涂聚脲是一种可手工施工，有杀菌性能的高分子材料，具有安全、广谱、长效杀菌抑菌功能.既可做成硬度2H的刚性抗菌型防护涂料，也可以做成高延伸率和高拉伸强度的弹性抗菌型防水材料、抗菌型地坪材料。耐黄变性好，物理力学性能优异，对基材的粘结力强，施工简便灵活。施工过程无VOC排放。已在药厂、医院、学校及污水处理厂水池、水槽、饮用水等工程领域广泛应用。是一种值得大力推广的兼有抗菌功能的新型材料。
关键词：抗菌型双组份刷涂聚脲，防水涂料，重防护涂料
一、前言
随着我国国民经济的快速发展和生存环境的不断变化，由于抗生素和化学药物的大量使用，以细菌和病菌为代表的微生物已对人类健康造成越来越严重的威胁，直接危害着人们的健康。全球每年因细菌感染导致死亡的人数接近2000万，占死亡总数的30%以上。从1996年日本大面积爆发的0—157大肠杆菌感染事件，到2003年肆虐于我国的“非典型肺炎”，以及让人为之色变的登革热，出血热等流行病，无不向人们说明一个事实：只有建立环保健康的生存环境和使用的消毒灭菌产品，才能有效抵抗有害微生物的侵害。
抗菌型双组份刷涂聚脲是一种慢反应型聚脲，可以手工施工，固化后的涂膜表面具有安全、广谱、长效杀菌抑菌功能。其涂料组份由位阻型仲氨基天冬树脂组成，杀菌助剂由无机载体的金属系杀菌助剂复配而成，固化剂组份由脂肪族异氰酸酯或其预聚体构成。其灭菌原理是：当细菌、霉菌、真菌，苔藓菌等微生物接触到涂膜释放的抗菌金属离子时，这些抗菌离子带正电荷，而微生物带负电荷，当两者接触后产生库伦吸引，相互牢固吸附。当微生物细胞表面积蓄一定数量抗菌金属离子时，便会依据 “微动力效应”使之有效地击穿微生物细胞壁，粉碎其细胞膜，接触到细胞内的蛋白质和核酸；达到一定浓度后便产生化学反应使蛋白质变性，降低蛋白酶的活性。蛋白质是一切生命的基础，蛋白质的失活影响细胞的代谢和呼吸功能，使其无法分裂、繁殖直至死亡，从而完成了抑菌灭菌的全过程。
由含有抗菌剂的聚脲涂料A组份和固化剂B组份现场反应形成致密的涂膜，其涂膜除了广谱的杀菌消毒功能外，其它各项性能优异，耐候性好，拉伸强度高、断裂延伸率大，可广泛用于药厂、医院、学校及污水处理厂水池、水槽、饮用水等防水工程
刷涂聚脲克服了传统喷涂聚脲由于反应速度过快，需要的高温、高压设备施工的弊端，可以按常规涂装方法施工，能够一劳永逸地解决重防腐、防水中的疑难问题，其特点是：双组分，环保高固含，现场即配即用，施工方便灵活，可采用手刷、辊涂、刮涂、普通喷涂、普通无气喷涂等多种方式施工。
1. 有广谱的杀菌消毒功能，对人体和环境安全可靠。
2. 涂膜整体无缝，无缺陷漏点，并且性能可调，既能做成硬度高达2H的刚性涂膜，又可以做成断裂伸长率高达400%、拉伸强度高达25Mpa的弹性材料。
3. 耐候性能优异，已通过4000h的人工加速老化试验。
4. 耐磨性能优异，弹性涂膜磨耗损失≤10mg（1000g/500r),刚性涂膜RCA≥400次。
5. 防腐性能好，耐化学介质性能好。
二、金铂尔化工抗菌型刷涂聚脲系列产品介绍
广州市金铂尔化工有限公司致力于双组份脂肪族刷涂型聚脲的研发生产。产品包括抗菌类聚脲弹性涂料和聚脲刚性涂料，前者用于混凝土基材的防水，后者用于金属基材的防腐蚀涂装及金属基材的抗菌耐磨涂层。
1、抗菌型刷涂聚脲弹性体涂料
金铂尔抗菌型弹性聚脲涂料包括T100KJ无溶剂聚脲抗菌中涂漆和T200KJ耐黄变的脂肪族聚脲抗菌面漆两个系列，延伸率在300-500%，拉伸强度为10-25MPa，于混凝土基材防水和防腐，也可用于金属管道内外壁涂装。T100KJ聚脲中涂层与T200KJ脂肪族聚脲面漆组成耐候的防水涂层体系。
抗菌型弹性刷涂聚脲涂料的性能见表1，主要性能包括:①灭菌能力强，延伸率高，拉伸强度大；②耐磨性好；③耐紫外线好；④机械强度高,粘结力强,抗冲击能力强,搬运吊装过程中不易损伤;⑤能耐浓度为10%的强酸和10%的强碱；耐盐性能稳定,可以在海洋大气环境下使用;⑥施工方法简便，手工刷涂或喷涂;环保型材料,对生态环境无污染。
表1 T100KJ/T200KJ脂肪族刷涂聚脲弹性涂料指标
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T100KJ系列 无溶剂抗菌型刷涂聚脲弹性涂料 |
T200KJ系列 抗菌型刷涂聚脲弹性面漆 |
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固含量% |
95-100 |
80-90 |
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对大肠杆菌灭菌率（24h）% |
99.99 |
99.99 |
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对金黄色葡萄球菌灭菌率（24h）% |
99.98 |
99.98 |
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拉伸强度/MPa |
≥20 |
≥20 |
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断裂延伸率/% |
≥350 |
≥450 |
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不透水性/30min |
0.3 Mpa |
0.3 Mpa |
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低温柔性/°C |
-40 |
-40 |
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对混凝土粘结力/MPa |
4.5 |
4.5 |
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耐磨性（1000g/500r） |
≤10mg |
≤10mg |
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施工方法 |
刷涂、辊涂、喷涂 |
刷涂、辊涂、喷涂 |
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耐酸性（10%H2SO4溶液,240h） |
漆膜完好，无起泡现象 |
漆膜完好，无起泡现象 |
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耐碱性（10%NaOH溶液,240h） |
漆膜完好，无起泡现象 |
漆膜完好，无起泡现象 |
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耐水性h |
≥240 |
≥240 |
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耐机油h |
≥240 |
≥240 |
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耐盐水性(3%NaCl)h |
≥240 |
≥240 |
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耐紫外线 QUV313nm |
不起泡、不开裂，轻微黄变 |
1500h不黄变，不起泡、不开裂 |
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干燥时间 表干 |
1h |
1h |
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干燥时间 实干 |
24h |
24h |
2、T300KJ系列抗菌型刷涂聚脲刚性涂料
金铂尔抗菌型刚性聚脲涂料T300KJ系列产品适用于金属基材和混凝土基材的涂装保护，硬度1-2H，耐紫外线高可达4000h（其性能见表2）。涂层有高的交联密度和屏蔽性，抗菌灭菌能力强，耐酸碱性好，耐氯离子渗透能力强，能够有效阻止环境中的水、氧气、氯离子等腐蚀性因子侵入基材，有效延长设施的使用寿命，减少设施的维修费用。
表2 T300KJ系列抗菌型聚脲刚性涂料指标
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序号 |
检验项目 |
检测结果 |
检测方法 |
备注 |
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1 |
固体含量（%） |
90.5 |
GB/T1725-2007 |
125℃ 1H |
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2 |
细度（µm） |
20 |
GB/T6753.1-2007 |
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3 |
表干时间 h |
1 |
GB/T1728-1989 |
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4 |
实干时间 h |
24 |
GB/T1728-1989 |
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5 |
施工期限 h |
1 |
GB/T1728-1989 |
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6 |
柔韧性 mm |
1 |
GB/T1731-1993 |
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7 |
耐冲击 kg.cm |
50 |
GB/T1732-1993 |
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8 |
铅笔硬度 |
3H |
GB/T6739-2006 |
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耐磨性 g |
0.02 |
GB/T1768-2006 |
750g/500r |
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9 |
附着力（划格法） |
1 级 |
GB/T9286-1998 |
间距1mm |
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10 |
耐碱性 240h |
漆膜完好，无异常 |
GB/T9274-1988 |
10%NaOH溶液 |
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11 |
耐酸性 240h |
漆膜完好，无异常 |
GB/T9274-1988 |
10%H2SO4溶液 |
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12 |
耐机油 240h |
漆膜完好，无异常 |
GB/T9274-1988 |
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13 |
冷热交替循环（3个循环） |
漆膜完好，无异常 |
HG/T2884-1997 |
一个循环： -20℃×1h→ 80℃×1h |
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14 |
耐盐雾 2000h |
合格 |
GB/T1771-2007 |
配套环氧富锌底漆 |
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15 |
耐人工老化4000h（QUV313nm） |
色差△E=2.9 失光率 15% |
ASTM D4587-2005 |
QUV313nm |
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16 |
水蒸气渗透率g/（m2.d.kpa） |
0.007 |
SY/T0319-1998 |
涂层厚度245µm |
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17 |
耐水性（1000h） |
无气泡、无锈蚀 |
GB/T1733-1993 |
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18 |
氯离子渗透率mg/(cm2.d) |
0.7×10-4 |
JTJ/T275-2000 |
涂层厚度300µm |
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19 |
对大肠杆菌灭菌率（24h）% |
99.99 |
JC/T897-2002 |
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20 |
对金黄色葡萄球菌灭菌率（24h）% |
99.98 |
JC/T897-2002 |
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3 、T100KJ/T200KJ系列抗菌型聚脲弹性涂料的应用
抗菌型刷涂聚脲涂层是柔韧、牢固、一体无缝的弹性涂膜,除了抗菌消毒功能外，还具有良好的防水、耐化学腐蚀、抗冲击和耐磨性能。同时,又具有高抗张强度和良好的柔韧性、延伸率,能避免因基材移动而产生的开裂现象。
医院污水中含各种有害的细菌和病毒，危机人们的身体健康，同时污水中各种离子、酸性物质、氧化性物质都会对污水处理池的混凝土及内部钢筋产生腐蚀破坏，必须对其进行有效保护。污水处理池采用抗菌型刷涂聚脲涂层，涂装1-2mm厚T100KJ聚脲弹性涂膜，能有效杀灭各种病菌，阻止腐蚀性介质对混凝土的渗透。其优异的耐酸、耐碱、耐介质能力，可以保证聚脲涂膜本身能抵挡污水中各种介质的腐蚀。聚脲涂膜有优异的延伸率和抗拉强度，可保证在混凝土基面发生水平或垂直方向位移的情况下，能大限度地保持涂膜的连续性而不开裂，从而达到佳的保护效果。