物性
ポリ尿素(POLYUREA)は、イソシアネートとアミンの反応生成物です。これらの樹脂系は、同様のコーティング用途でポリウレタンと競合することがよくあります。ウレタンと同様に、ほとんどのポリウレタンよりも優れた柔軟性、耐久性、耐薬品性を示します。これら2つの技術の主な違いは、ヒドロキシル末端（-OH）樹脂ではなく、アミン末端（-NH 2）樹脂が使用されることです。アミンとイソシアネートの反応により、尿素結合（-NH-CO-NH-）が形成されます。これらのポリマーの化学構造を以下に示します。
イソシアネート成分は、芳香族系の場合はトルエンジイソシアネート（TDI）やジフェニルメタンジイソシアネート（MDI）、脂肪族系の場合はイソホロンジイソシアネート（IPDI）など、芳香族または脂肪族イソシアネートに基づくソフトブロックプレポリマーであることがよくあります。イソシアネートは、アミン末端エチレンまたはプロピレンオキシドベースのポリエーテル（Jeffamines®）などの高分子量アミンと部分重合されます。一般的な連鎖延長剤は、ジエチレントリアミン（DETA）、トリエチレンテトラアミン（TETA）などの低分子量アミン、または脂肪族尿素およびジエチルトルエンジアミン（DETDA）のエーテルアミン、ジメチルチオトルエンジアミン（DMTDA）、またはN,N’-di(sec.butyl)-芳香族尿素用のアミノビフェニルメタン（DBMDA）。後者の2つの芳香族アミンは、反応を著しく遅くし、一方、ほとんどの脂肪族アミンは、多くの場合数秒以内にイソシアネートと急速に反応します。反応を遅くするために、他のほとんどの脂肪族アミンよりも著しく遅く硬化する二級アミン官能性を提供するアスパラギン酸エステルアミンがしばしば使用されます。(二級アミンに結合したエステル基は、これらの基の立体障害により、典型的な二級アミンと比較して反応性を大幅に低下させます)
脂肪族イソシアナートで作られた尿素は、UV安定性が高く、芳香族イソシアナートで作られた尿素よりも酸化や劣化を受けにくいです。ただし、これらはより高価であり、外部コーティングなど、高いUV安定性が必要な場合にのみ使用されます。他のほとんどの用途では、芳香族イソシアン酸塩が好ましいです。
市販のポリ尿素の大部分はエラストマーです。弾性ネットワークは、交互の柔軟なポリエーテルブロックと、短くて硬い尿素ブロックで構成されています。尿素セグメントは、水素結合を介して接続されているハードドメインに関連付けられます。これらのドメインは物理的架橋として機能し、熱可塑性尿素エラストマーが引き伸ばされると復元力を提供します。しかしながら、例えば、イソシアネートをポリオキシプロピレントリアミンなどの三官能性アミンと反応させることにより、尿素樹脂を化学的に架橋することもできます。
ポリ尿素は一般に水分に反応しないと考えられており、優れた防湿性を示します。一方、ポリウレタンは、処理中および硬化中の両方で湿度に非常に敏感です。水との反応により炭酸ガスが生成され、発泡や欠陥が発生し、早すぎるコーティングや接着不良が発生する可能性があります。また、同等の配合ポリウレタンコーティングよりも高い耐熱性を備えています。アミン/イソシアネート反応の別の重要な利点は、触媒がなくても高速で信頼性の高い硬化であるのに対し、ポリウレタンコーティングの硬化には通常、触媒と温度や湿度などの慎重に制御された処理パラメーターが必要です。
市販の尿素樹脂
市販の尿素樹脂とスプレーコーティングの大手メーカーはHuntsmanです。下記の商品名から入手できます。
- JEFFAMINE ®（ポリエーテルアミン）
- SUPRASEC® （低官能性イソシアネートプレポリマー）
- JEFFLINK ® 754（脂肪族鎖エクステンダー）
- UNLINK ® 4200（芳香族チェーン・エクステンダー）
これらの成分を配合したポリ尿素スプレーエラストマーシステムは、100％2成分の固体であり、硬化時間が3〜5秒と非常に反応性が高いです。
用途
ポリ尿素の透水性は非常に低いため、防湿用途に最適です。最も重要な用途は、炭化水素、塩水、希釈された酸と塩基、モーターオイル、硫化水素ガスへの暴露を含む厳しい環境で使用される工業用スプレーコーティングとエラストマーです。ただし、これらの化学物質への長期暴露は性能に影響を与える可能性があるため、最初にテストする必要があります。処方されたポリ尿素スプレーコーティングのほとんどは、約0°Fから+ 250°-300°Fまでの極端な温度でも非常に速い硬化を実現します。
