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为什么天冬纯聚脲防水涂料一到高温就“发软”?

有经验的施工或研发人员常会发现:同样厚度的涂层,芳香族或脂肪族喷涂聚脲在烈日下依然坚挺,而天冬弹性聚脲则会明显变软、甚至出现“踩上去发黏”的感觉。

 

那么,天冬聚脲高温发软,到底是配方问题?还是结构本身决定的?
今天我们从分子结构的角度,来讲透这个现象。

一、天冬胺到底是什么?

天冬酯类胺(Polyaspartic ester amines)是由伯胺与马来酸二烷基酯发生 Michael 加成生成的 β-氨基酯结构的仲胺(β-amino ester secondary amines)。“天门冬氨酸酯”是商业或行业称谓。

它是由伯胺马来酸二烷基酯通过 Michael 加成反应制得的。

生成的结构中,伯胺基变成了 仲胺(–NHR–)
而在β位引入了两个酯基(–COOR)——这就是“天冬酯”命名的来源。

所以,“天冬胺”=“带两个酯基的仲胺”。

以下是Evonik对天门冬氨酸酯的定义。

“Polyaspartic esters are secondary amines derived from the Michael addition of primary amines to diethyl maleate, resulting in β-amino esters.”
—— Evonik Technical Bulletin: Polyaspartic Coatings Chemistry and Application (2018)

(翻译:天门冬氨酸酯,是由伯胺与马来酸二乙酯发生迈克尔加成生成的β-氨基酯类仲胺。)

 

二、与异氰酸酯反应后发生了什么?

天冬胺与脂肪族异氰酸酯(如HDI三聚体、IPDI)反应生成聚脲键

 

也就是说,主链里仍然有脲键(–NH–CO–NH–),但两侧都被体积庞大、柔软、带酯基的结构包围。

这两个酯基改变了一切。

三、从结构看高温“发软”的根源

原因
分子层面机制
宏观表现
氢键弱化
天冬胺是仲胺,只有一个氢可形成氢键;且周围酯基拉电子,氢键密度低。
氢键网络松散,温度升高易解离。
柔性链多
酯基结构旋转自由度大,自由体积大。
链段容易滑移,模量迅速下降。
交联密度低
天冬胺,分子量高,有效反应部位少。
形成的网络点少,物理交联点少。
脂肪族骨架
缺少刚性结构如苯环。
热变形温度低,60–80℃即明显软化。

综合起来:

天冬聚脲内部以范德华力 + 少量氢键维系结构,这些“物理交联”在高温下可逆解离。一旦氢键松动,分子链自由运动增强,材料就表现为“高温发软”。

总结

天冬聚脲高温发软,是分子结构决定的自然结果。仲胺弱氢键 + 酯基柔性侧链 → 氢键网络易解离 → 模量随温升快速下降。

这也是为什么国际上,天冬酯聚脲更多被定位为:

  • 高装饰性、耐黄变面漆,而非:高温或重载结构层(主防水层)。

  • 室内地坪、室内防水防潮等。

     

并非无解,欢迎与我们洽谈您的天冬纯聚脲防水项目。

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