Bài học nhỏ về chống thấm | Lịch sử phát triển của Polyurethane

1. Đầu thế kỷ 20

Thế kỷ 20 là thế kỷ phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực hóa học polyme, cung cấp nền tảng lý thuyết cho việc tổng hợp polyurethane. Năm 1937, các nhà hóa học Đức lần đầu tiên tổng hợp được polyurethane trong phòng thí nghiệm. Vào những năm 1940, polyurethane lần đầu tiên được sản xuất hàng loạt trong công nghiệp. Độ dẻo tuyệt vời, khả năng chống mài mòn và tính ổn định hóa học làm cho nó trở thành chất mang lý tưởng cho công nghệ phun.

Năm 1937, Bayer phát hiện ra polyurethane tổng hợp ở Frankfurt.

Sau Thế chiến thứ hai, các nước Châu Âu và Châu Mỹ đã có những bước đột phá trong lĩnh vực phun không khí áp suất cao và phun tĩnh điện, cho phép các giải pháp polyurethane lần đầu tiên được áp dụng cho lớp phủ các bộ phận ô tô, đánh dấu sự gia nhập chính thức của nó vào thế giới thương mại đại chúng. Đến giữa những năm 1950, phun polyurethane được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực sơn phủ chống ăn mòn cho đồ nội thất và máy móc.

Tuy nhiên, đến năm 1963, ngành xây dựng đã áp dụng phun polyurethane để chống thấm mái nhà. Kể từ đó, sự phát triển của lớp phủ chống thấm polyurethane chưa bao giờ dừng lại. Do các đặc tính của nó như độ giãn dài màng tốt, độ bền kéo cao, độ bám dính tốt, độ co ngót nhỏ, chống thấm liền mạch, khả năng thích ứng mạnh với các vết nứt và biến dạng của lớp nền, xây dựng và bảo trì thuận tiện, nó đã phát triển nhanh chóng trong lĩnh vực chống thấm tòa nhà và bịt kín rò rỉ.

Vào những năm 1980, sự xuất hiện của hệ thống phun hai thành phần đã cải thiện hơn nữa độ bền lớp phủ và hiệu quả thi công. Cựu chiến binh từ Thế chiến thứ hai này cuối cùng đã tham gia vào lĩnh vực chống thấm tòa nhà với tư cách là một ngôi sao đang lên trong ngành.

2. Thập niên 1970-1990 : Thế giới dầu mỏ và đá phiến

Trung Quốc bắt đầu nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng lớp phủ chống thấm polyurethane từ những năm 1970. Là thế hệ sơn chống thấm đầu tiên, polyurethane gốc dầu đời đầu đại diện cho tiêu chuẩn hiệu suất cao của thời đại cũ . Đúng như tên gọi, loại sơn chống thấm polyurethane này chứa một lượng lớn hắc ín, là sản phẩm phụ công nghiệp của quá trình luyện cốc và khí hóa than. Nó chứa một lượng lớn naphthalene, phenol và các chất khác có hại cho cơ thể và môi trường . Đặc biệt khi sử dụng trong trang trí nội thất sẽ dễ gây hại cho cơ thể con người.

Tuy nhiên, nhờ tính đàn hồi, độ bền và độ bền tuyệt vời của chính polyurethane, polyurethane gốc dầu vẫn nổi bật và trở thành thế lực thống trị trên thị trường chống thấm hiệu suất cao. Nó chứa một lượng lớn dung môi hữu cơ, có lượng khí thải VOC cực cao ( ≥400g/L), có mùi hăng khi thi công, yêu cầu nghiêm ngặt về phòng chống cháy nổ và cực kỳ có hại cho sức khỏe con người và ô nhiễm môi trường.

Lớp phủ chống thấm polyurethane gốc nhựa đường là sản phẩm chuyển tiếp sau khi lớp phủ gốc nhựa đường bị loại bỏ dần. Vấn đề cốt lõi là nhựa đường được sử dụng chủ yếu là nhựa đường dầu mỏ (mặc dù đôi khi cũng sử dụng nhựa than đá), nhưng khả năng tương thích giữa nhựa đường dầu mỏ và polyurethane là không lý tưởng. Hơn nữa, nhựa đường còn chứa chất gây ung thư mạnh như hydrocarbon thơm đa vòng (PAHs) , dễ gây ra các vấn đề trong quá trình sử dụng. Mặc dù tính thân thiện với môi trường của nó được cải thiện đáng kể so với các loại sơn gốc nhựa đường nhưng nó vẫn không thể đáp ứng được yêu cầu ngày càng khắt khe của thị trường về bảo vệ môi trường và sức khỏe.

Sự xuất hiện của polyurethane gốc dầu và polyurethane gốc nhựa đường có ý nghĩa to lớn đối với sự phát triển của ngành chống thấm tòa nhà, nhưng sự ô nhiễm và tổn hại sức khỏe mà chúng mang lại cũng là một mô hình thu nhỏ của thời đại phát triển rộng rãi đó.

3. Những năm 1990 đến 2010 : Thăm dò và phát triển Polyurethane gốc nước

Với việc ban hành liên tiếp các quy định bảo vệ môi trường (như 'Luật kiểm soát và ngăn ngừa ô nhiễm không khí' của Trung Quốc ban hành năm 1988), lượng khí thải VOC bị hạn chế nghiêm ngặt, việc phát triển các sản phẩm gốc dầu/nhựa đường bắt đầu bị hạn chế, lớp phủ JS mở ra một thời kỳ phát triển và lớp phủ polyurethane gốc nước bắt đầu một quá trình thăm dò và phát triển khó khăn.

Năm 2000, Trung Quốc đã cấm polyurethane gốc hắc ín, đánh dấu sự sụp đổ hoàn toàn của loại vật liệu này. Năm 2008, tiêu chuẩn JC 1066-2008, 'Giới hạn các chất độc hại trong lớp phủ chống thấm của tòa nhà' đã được triển khai, áp đặt các giới hạn đối với VOC, formaldehyde, hợp chất benzen và các chất khác.

Lớp phủ polyurethane gốc nước sử dụng nước làm dung môi để phân tán hiệu quả nhựa polyurethane, tạo thành lớp phủ thân thiện với môi trường. Hệ sơn này hầu như không chứa hoặc chỉ chứa một lượng nhỏ dung môi hữu cơ nên mang lại những ưu điểm vượt trội như ít mùi, thân thiện với môi trường, tiết kiệm năng lượng và ứng dụng thuận tiện. Nó hoàn toàn phù hợp với nhận thức về môi trường ngày càng tăng của Trung Quốc và do đó đã thu hút được sự chú ý đáng kể.

Tuy nhiên, do công nghệ ban đầu còn non nớt, polyurethane gốc nước cũng có những vấn đề như khả năng chống nước kém, độ cứng thấp, tạo màng kém và giá thành cao. Độ bền kéo của polyurethane thời kỳ đầu chỉ khoảng 1,0-1,5 MPa; độ giãn dài khi đứt là khoảng 200% -300% và hiệu suất tổng thể khác biệt đáng kể so với các sản phẩm gốc dầu.

Trong khi đó, vì toluene diisocyanate, nguyên liệu thô được sử dụng trong sản xuất lớp phủ chống thấm polyurethane, là nguyên liệu thô có độc tính cao nên tính thân thiện với môi trường của polyurethane luôn được ngành công nghiệp đặt câu hỏi. Tiêu chuẩn GB/T 19250—2003 cho lớp phủ chống thấm polyurethane không nêu rõ các chỉ số bảo vệ môi trường.

Trong khi đó, vữa xi măng polymer JS với ưu điểm tự nhiên là gốc nước, thân thiện với môi trường (VOC < 50g/L), dễ thi công, tiết kiệm chi phí nên nhanh chóng được ưa chuộng và trở thành xu hướng chủ đạo trong chống thấm gia đình. Thậm chí ngày nay, một số chuyên gia chống thấm có kinh nghiệm vẫn có thể tự tin nói với chủ nhà rằng vữa xi măng JS thân thiện với môi trường hơn lớp phủ polyurethane, một phần vì họ thực sự là những chuyên gia rất giàu kinh nghiệm.

Vì vậy, lớp phủ polyurethane của chúng tôi vẫn cần tiếp tục phát triển để thực sự khẳng định vị thế thống trị của mình và khiến mọi người cảm thấy rằng 'một người đã xa nhà ba ngày nên được nhìn bằng đôi mắt mới'.

4. Thập niên 2010 - Hiện tại: Cách mạng Xanh và Sự trưởng thành về Hiệu suất

Trong khoảng một thập kỷ qua, lớp phủ chống thấm polyurethane, sau khi học được từ những sai lầm của mình, đã có những bước tiến lớn bằng cách áp dụng các công nghệ như liên kết ngang (ví dụ: liên kết ngang bên trong, tự liên kết ngang), biến tính hỗn hợp (ví dụ: nhựa epoxy, organosilicon, biến tính acrylate) và isocyanate béo (ví dụ: IPDI, HDI). Những công nghệ này đã giải quyết hoàn hảo các vấn đề về khả năng chống nước kém và độ bền thấp trong giai đoạn đầu.

Tiêu chuẩn quốc gia năm 2013 GB/T 19250-2013 'Lớp phủ chống thấm Polyurethane' quy định rằng lớp phủ chống thấm polyurethane phải có độ bền kéo ≥1,9 MPa, độ giãn dài khi đứt ≥400% , khả năng chịu nhiệt độ thấp -35oC mà không bị nứt và hàm lượng VOC ≤50g/L (JC 1066-2008). Các nhà sản xuất có công nghệ đủ trưởng thành có thể đạt được mức dưới 30g/L. Điều này khiến cho các lớp phủ chống thấm nước của JS bên cạnh phải thốt lên: 'Chà, làm thế nào chúng ta có thể cạnh tranh được?'

May mắn thay, bản thân lớp phủ JS vẫn không từ bỏ việc cải thiện khả năng bên trong của mình, trải qua một quá trình phát triển vẻ vang: với việc cập nhật tiêu chuẩn quốc gia (GB/T 23445-2009) 'Sơn phủ chống thấm xi măng polyme', chúng tôi thấy rằng độ bền kéo quy định trong tiêu chuẩn đã đạt 1,5-2,0 MPa và độ giãn dài khi đứt là ≥80% đối với loại JS-I và ≥120% đối với loại JS-II, phần nào cứu vãn được phần nào chúng danh tiếng. Thông qua việc sửa đổi nhũ tương polyme (chẳng hạn như nhũ tương acrylic dẻo) và tối ưu hóa hệ thống xi măng, hiệu suất cũng đang được cải thiện và ưu điểm cốt lõi của chúng về độ bền liên kết ( ≥1,0 ​​MPa) và độ thoáng khí vẫn vượt trội.

Mặc dù vậy, nhờ tuân thủ môi trường và tính linh hoạt cao, lớp phủ chống thấm polyurethane gốc nước thế hệ mới có thể trở thành giải pháp ưu tiên cho 'phòng tắm có độ biến dạng cao' như phòng sưởi ấm dưới sàn và kết cấu thép nhẹ, đạt được những lợi thế khác biệt trong thời đại xây dựng tiền chế và chính sách 'nhà ở tốt'; hiệu suất của nó là có khả năng chống ăn mòn hóa học cao hơn và ít bị ảnh hưởng bởi các hóa chất như axit và kiềm cũng phù hợp hơn với nhu cầu chuyển đổi cấp cao trong các tình huống cao cấp như sinh học, y học và công nghệ điện tử.

Dù thế nào đi nữa, trong cuộc cách mạng xanh nhấn mạnh đến cả hiệu suất và sức khỏe này, sự cạnh tranh và tối ưu hóa vật liệu chỉ là một cảnh thoáng qua trên đường đi. Người được hưởng lợi thực sự là số lượng lớn người tiêu dùng tham gia vào việc cải tạo và xây dựng đô thị.

5. Nắm bắt sự đổi mới và phát huy những thành tựu trong quá khứ , Canlon đã nâng tầm sử thi polyurethane.

Câu chuyện sau đó chuyển sang năm 2013. Năm đó, lớp phủ chống thấm polyurethane màu trắng có tên MPU đã được chọn cho Dự án Xúc tiến Thành tựu Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Xây dựng Quốc gia, đồng thời đạt được chứng nhận EU CE và chứng nhận sản phẩm đường sắt CRCC. Điều này khiến nhiều người lúc đó ngạc nhiên :

MPU là loại sản phẩm gì?

Sự quyến rũ độc đáo của nó là gì?

Nhà sản xuất Canlon , được thành lập khi nào?

Hóa ra là mặc dù nhà nước đã cấm rõ ràng việc sử dụng lớp phủ chống thấm polyurethane gốc hắc ín trong các tòa nhà dân cư, nhưng việc sản xuất các sản phẩm phi tiêu chuẩn trong ngành chống thấm tòa nhà là một bí mật. Nhiều người thêm nhựa than vào lớp phủ để giảm chi phí. Giá nhựa than chỉ vài trăm nhân dân tệ mỗi tấn. Nếu không thêm nhựa than thì phải sử dụng nhiều chất hóa dẻo khác, giá thành 10 nghìn nhân dân tệ một tấn cao hơn nhiều so với nhựa than.

Để tạo sự khác biệt với các sản phẩm không đạt tiêu chuẩn và lớp phủ polyurethane kém chất lượng, ngăn chặn hàng giả và loại bỏ các chất có hại như nhựa than đá và coumarone lỏng, Canlon áp dụng 'sự trung thực có thể nhìn thấy' như một trong những triết lý kinh doanh của mình và đề xuất sử dụng 'chiến lược trắng' để mang đến cho người tiêu dùng sự trung thực và an toàn có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Bắt đầu với màu trắng làm màu cơ bản, Canlon đã tạo ra lớp phủ chống thấm polyurethane chống chảy xệ độc đáo. Lớp phủ này có đặc tính thixotropic và chống chảy xệ tốt, có thể phun bằng máy móc, giải quyết hiệu quả các vấn đề chất lượng thường gặp là lớp phủ không đồng đều và nhỏ giọt nghiêm trọng khi phủ lớp phủ trên bề mặt thẳng đứng.

Hóa ra, các lớp phủ chống thấm polyurethane thông thường có thời gian khô và tạo màng chậm, khiến chúng không thích hợp để ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt như mùa mưa và mùa đông. Nếu chúng không thể khô nhanh sẽ làm chậm thời gian thi công, tăng độ khó khi thi công và tăng chi phí. Hơn nữa, đối với các dự án quy mô lớn như Dự án dẫn nước từ Nam ra Bắc, sân vận động lớn, đường sắt cao tốc, tàu điện ngầm, đường hầm và các công trình phòng thủ dân dụng, cần phải chống thấm cho các bề mặt thẳng đứng hoặc dốc. Lớp phủ thông thường có xu hướng chảy khi thi công trên bề mặt thẳng đứng hoặc dốc, dẫn đến lớp trên mỏng hơn và lớp dưới dày hơn, độ dày màng sơn không đồng đều, làm giảm đáng kể hiệu quả và tăng chi phí xây dựng. Những vấn đề tiềm ẩn này thường không được người tiêu dùng nhận ra, gây khó khăn cho việc phân biệt giữa sản phẩm tốt và sản phẩm xấu trên thị trường sơn phủ.

Dựa trên nền tảng này, Canlon dường như đã cảm nhận được nhịp độ phát triển của lớp phủ chống thấm polyurethane và một lần nữa cho ra mắt MPU-Pro cải tiến. Lớp phủ chống thấm polyurethane mới này áp dụng quy trình sản xuất liên tục và tự động ép đùn trục vít đôi tiên tiến, có thể đạt được lớp phủ mỏng 1mm ở nhiệt độ 50oC , giúp tiết kiệm đáng kể chi phí nhân công xây dựng và giảm tiêu thụ vật liệu. So với các sản phẩm thông thường, nó có khả năng chống biến dạng mạnh hơn và lớp phủ chống thấm không thể bị rách khi 'vết nứt kết cấu' đạt tới 20 mm .

Kết quả là, bằng sáng chế của Canlon về 'Sơn phủ chống thấm Polyurethane chống chảy xệ một thành phần' một lần nữa làm bùng nổ thị trường, giành Giải Bạc trong Giải thưởng Bằng sáng chế Trung Quốc cho ngành Chống thấm Xây dựng vào năm đó và được chọn cho Dự án Xúc tiến Thành tựu Khoa học và Công nghệ Công nghiệp Xây dựng năm 2022 (Dự án Đặc biệt Chống thấm) và Nhà vô địch Sản xuất Cấp tỉnh năm 2023 . Vào ngày 23 tháng 3 năm 2023, vật liệu này đã nhận được sự cấp phép thành công từ Văn phòng Bằng sáng chế Malaysia , đạt được thành công cả trong nước và quốc tế. Vào ngày 1 tháng 9 năm 2023, 'Lớp phủ chống thấm Polyurethane chống chảy xệ' tiêu chuẩn CECS do Canlon và Công ty TNHH Viện Nghiên cứu Chống thấm nước Tô Châu cùng soạn thảo và chỉnh sửa , đã chính thức có hiệu lực, đánh dấu sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới cho lớp phủ chống thấm polyurethane chống chảy xệ.

Hiện nay, thị trường sơn chống thấm tòa nhà duy trì đà tăng trưởng ổn định, với tốc độ tăng trưởng hàng năm khoảng 10%. Trong số đó, sơn chống thấm polyurethane chiếm 30,8% toàn bộ thị trường sơn chống thấm, chủ yếu được sử dụng trong các dự án thiết kế chống thấm Loại I, làm nổi bật vị trí độc đáo và quan trọng của chúng. MPU cũng đã được áp dụng trong các dự án như Ga xe lửa Tây Trùng Khánh, dự án mở rộng Bệnh viện Xinghai tại Khu công nghiệp Tô Châu, tòa nhà R&D công nghiệp của Công ty TNHH Công nghiệp Y tế Tô Châu, Phòng Trải nghiệm Đời sống Chính trị Đảng tại Thành phố Tuyền Châu và dự án xây dựng nhà kho của Trung tâm Dự trữ Ngũ cốc Quận Tiền Đường, giành được sự công nhận cao từ thị trường và khách hàng.