Полимочевина, Златоуст

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 половплавательных 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.

К сожалению, с первых дней продвижения на рынок имиджу новой технологии наносила серьезный вред переоценка ее возможностей, во многом действительно незаурядных и отмеченных выше. Этому в немалой степени поспособствовали эффектные, но не имеющие никакого практического значения рекламные ролики некоторых зарубежных фирм, демонстрирующие, например, напыление полимочевины прямо на лед и воду, но никогда не показывающие трудоемкую и кропотливую работу по подготовке изолируемых поверхностей на реальных объектах, почти всегда предшествующую нанесению финишного полимочевинного покрытия.