用于工業污水/廢水混凝土修復的、抗硫化氫的聚脲涂料

介紹：

　　多年來，聚氨酯和環氧涂料一直在為污水/廢水應用提供防腐保護。然而，隨著聚脲技術的出現，將這種處于連續浸泡或偶然接觸污水條件下的混凝土和鋼的保護提到了一個新的水平。

什么是污水?

　　污水是一個社會中由居民區、商業和工業所排放出的廢水。它由99.94%的水和0.06%的溶解并懸浮著固體物質的水組成。污水的陰暗是由懸浮在未處理過的污水中的微粒引起的，顆粒大小范圍為100-350mg/L。用于測量廢水強度的是生化需氧量(或BOD5)。即測量氧微生物在五天內分解污水所需要的數量。病原體和疾病會產生細菌，如大腸菌，也存在于污水中。污水中也含有營養物如氨和磷，以及礦物質和金屬。污水的一種副產品是硫化氫氣體。硫化氫氣體是一種高腐蝕性的致命的物質。這種氣體再結合著幾個其它包括PH值的變化和用于處理污水的礦物質，以及溫度的波動，這些都是許多涂料失敗的原因。

污水處理廠中老化的混凝土

　　混凝土已被作為傳統的材料選擇用于污水處理廠、下水道檢修孔、污水管道和污水處理池的建設。然而，因為我們基礎設施的老化，在20年前安裝的混凝土到現在卻顯示出非常嚴重的腐蝕情況。因其超強的防腐能力和快速固化特點，所以在我們的基礎設施領域上需要大量使用聚脲涂料。而通過修復目前污水處理設施可以節省大量的資金。

應用于新的混凝土

　　今天大約有上百個污水處理廠正在建設中，卻沒有使用這種有益處的聚脲涂料。然而，這卻已成為工程師們日益普遍的選擇，即指定聚脲涂料作為腐蝕控制涂料用于新的污水處理廠建設中。這種指定也變得如此廣泛以至于一位施工商已發明了一種自動的聚脲施工體系，用于下水道檢修孔和污水管道的施工。這種自動體系可以在混凝土預制制造場內使用(在混凝土適當固化后)，或者是在已安裝檢修孔的現場使用，幾分鐘內就會施工出無縫且無針孔的聚脲內襯涂層。

環氧涂料如何呢?

　　環氧涂料作為腐蝕控制涂料已在污水處理工廠中使用多年。環氧涂料對混凝土和鋼有著優異的附著力和耐化學性。但是，環氧涂料對于污水處理應用來說也有幾個缺點。第一個缺點就是環氧涂料的伸長性較差。隨著大地的自然運動涂層就會斷裂，并最終導致涂層失敗和/或有水侵入。第二個缺點就是環氧涂料固化慢。當上百個居民在焦急地等待電梯車站、水盆或水池恢復使用時，這就不是一個令人愉快的性能了。第三，有些環氧涂料含有溶劑，能夠從涂料中濾出，并引起難看的表面銜接面。而且在一個由公共事業所做的實驗中，63種環氧涂料中只有5種經過了2年的模擬污水浸泡測試。

與聚氨酯涂料的對比

　　聚氨酯涂料在廢水工業上使用得比較少。聚氨酯在污水應用中的問題是對硫化氫氣體的耐化學性。盡管有一些聚氨酯涂料能抵抗嚴重的腐蝕氣體和有毒氣體，但對于常用的廢水化學品和廢水處理副產品，市場上多數的聚氨酯涂料都不具備優異的長期抗化學腐蝕性。但因為彈性特點，聚氨酯有著很好的伸長性，且能抗斷裂和破碎。此外，聚氨酯有固化溫度的限制和濕度限制，在野外施工過程中會成為一個嚴重的問題。

聚脲，是聚氨酯/環氧的共混物嗎?

　　聚脲涂料最初是由德士古化學公司開發的，它是一種異氰酸酯和一種氨封端的聚醚間化學反應的產物。這種反應不同于一種聚氨酯反應，因為聚氨酯反應是一種異氰酸酯和一種多羥基化合物間的反應(也就是說沒有氨)。聚脲反應比聚氨酯更快、可預測、且更具熱穩定性。這就允許一種聚脲配方可在100%濕度的、在低于-20F的溫度情況下，以實質上更可靠的反應速度進行噴涂施工。而有關聚脲的另一個有趣的方面是，其中一主要的配方成分是一種高分子量的環氧硬化劑。這種帶有類似預聚物異氰酸酯(彈性性能)的成分有著類似環氧的品質。因此，該爭議可以這樣認為即聚脲是一種改良的聚氨酯和環氧的混合體。

為什么聚脲可在污水應用中使用?

　　回到前面的幾段，污水的分解需要一定量的氧。聚脲在反應機制中有很少量的氧。異氰酸酯(即NCO 分子)中的氧會與樹脂組分中的氨起反應。反應后，該反應是100%惰性的，對于廢水的生化分解是不起作用的。另外一個情況是，在聚脲反應中氨的主要成分可以抵抗硫化氫以及其它在廢水中的苛性堿和酸。

聚脲抗腐蝕

　　一種涂料的抗腐蝕性可直接涉及到涂層的濕氣傳輸率(MVT)。聚脲在平均干膜厚度為80mils時的濕氣傳輸率為0.002perms。另一決定涂料抗腐蝕性的是聚脲在模擬污水條件下的野外浸泡實驗。純聚脲配方在這些情況下性能制衡很好且無降解跡象。聚脲的另一個優異性能是它能抵抗碳氫化合物。盡管不受歡迎，但是還是有碳氫化合物如煤油和石油流入廢水系統。因此一種能抵抗碳氫化合物的用于廢水處理的涂料也是勢在必行的。

可用于聚脲的底漆

　　聚脲在多種底漆上都能很好地發揮作用。然而，最能相容的底漆一般是環氧和聚氨酯底漆。環氧底漆中有氨的主要成分，對混凝土通常有著非常強的附著力。它們的高抗張強度也可以提高混凝土的表面抗張強度。環氧底漆的缺點是它們的固化時間。因為異氰酸酯的使用，聚氨酯底漆對于聚脲來說相容性很好。一種溶劑型的聚氨酯底漆通常會滲透到混凝土底材中并反應，可以留下很好的附著區域，而且可以為表面的有效涂裝保持好幾個小時。

紫外線穩定性

　　依賴于配方，聚脲在紫外線下可以非常穩定。因為聚脲的芳香族性質，表面會發黃但幾乎沒有降解的跡象。獨立測試已經顯示，使用正確的紫外線添加劑，一種聚脲涂料就會非常容易地在Atlas加速老化室內經過3000小時的測試，并且只有很小的表面缺陷和黃變。對于要求顏色穩定的應用，市場上也有顏色穩定的脂肪族聚脲。在要求保持建筑美觀的高外形區域，工程師可能會指定使用一種顏色穩定的聚脲。

聚脲施工限制

　　與聚脲有關的一個最常見的問題就是所要求的噴涂施工設備非常昂貴。一臺全部配備好的噴涂設備的成本能達到5萬美元。然而，高成本的噴涂設備也傾向于那些非常成功的施工商才能負擔得起這種設備，并用它來噴涂涂料。這也傾向于那些能夠噴涂高質量涂層的涂料施工商，因為他們在噴涂設備上投入很大。多數生產商都有“合格施工商”培訓綱要，可允許承包商和生產商為市政和工程師提供最大價值的施工保證。

最后一點

　　正如你能考慮到的，并不是所有的聚脲都是一樣的。在施工以前，工程師應當向涂料生產商要求有關聚脲的所有參考。這種徹底的研究會最大化聚脲成功噴涂的機會。當試圖指定一種防腐蝕涂料用于污水處理系統和修復時，一定要明確這樣一件事，那就是聚脲已在該領域中成功地應用了12年。