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摘要：對(duì)噴涂聚脲彈性體防水涂料的技術(shù)、性能及應(yīng)用進(jìn)行了闡述，包括聚脲產(chǎn)品的性能、發(fā)展歷程、應(yīng)用領(lǐng)域、工程設(shè)計(jì)施工和前景展望等方面的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：噴涂聚脲；性能；應(yīng)用


1 概述

噴涂聚脲彈性體技術(shù)是國(guó)外近十年來(lái)為適應(yīng)環(huán)保需求而研制、開(kāi)發(fā)的一種新型無(wú)溶劑、無(wú)污染的綠色施工技術(shù)，主要原料是端氨基聚氧化丙烯醚（端氨基聚醚）、液態(tài)胺擴(kuò)鏈劑、顏料以及助劑組成的R組分和異氰酸酯與低聚物二元醇或三元醇反應(yīng)制成的A組分。雙組分通過(guò)專(zhuān)用設(shè)備按照1：1的比例噴涂或者澆注成為聚脲彈性體。該材料快速反應(yīng)成型、原料體系不含溶劑、固化速度快、工藝簡(jiǎn)單，立面、曲面施工不流掛，廣泛應(yīng)用于防腐、防水、地坪涂裝等工程中，是防腐防水領(lǐng)域的最佳選擇之一。

2 噴涂聚氨酯、聚氨酯聚脲、聚脲的區(qū)別

早期對(duì)噴涂聚氨酯、聚氨酯聚脲、聚脲的定義比較模糊，即將樹(shù)脂組分（簡(jiǎn)稱(chēng)R或B組分）中端氨基樹(shù)脂和端氨基擴(kuò)鏈劑含量在80％以上的體系稱(chēng)為聚脲，將R組分中端羥基樹(shù)脂和端羥基擴(kuò)鏈劑含量在80％以上的體系稱(chēng)為聚氨酯，介于兩者之間的稱(chēng)聚氨酯聚脲或雜合體。

隨著噴涂聚脲彈性體（SPUA）技術(shù)的發(fā)展，三者的定義也越來(lái)越清晰。最近美國(guó)聚脲協(xié)會(huì)對(duì)噴涂聚氨酯、聚氨酯聚脲、聚脲的定義如下：

（1）噴涂聚氨酯　由異氰酸酯組分（A組分）與樹(shù)脂組分（R或B組分）反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)。異氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中A組分可以是單體、聚合體、異氰酸酯的衍生物、預(yù)聚物和半預(yù)聚物；預(yù)聚物和半預(yù)聚物是由端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得的。其中的R組分必須由石油端羥基樹(shù)脂（例如二元醇、三元醇、多羥基聚合物多元醇等）和端羥基（芳香族或脂肪族）擴(kuò)鏈劑組成，在端羥基樹(shù)脂中，必須含有用于提高反應(yīng)活性的催化劑。

（2）噴涂聚氨酯聚脲　也叫雜合物，它是由異氰酸酯組分（A組分）與樹(shù)脂組分（R組分）反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)。異氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中A組分可以是單體、聚合體、異氰酸酯的衍生物、預(yù)聚物和半預(yù)聚物；預(yù)聚物和半預(yù)聚物是由端氨基或端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得的。其中的R組分既可以是端羥基樹(shù)脂、也可以是由端氨基樹(shù)脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成，在樹(shù)脂組成中，可以含有用于提高反應(yīng)活性的催化劑。

（3）噴涂聚脲　是由異氰酸酯組分（A組分）與氨基化合物組分（R組分）反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)。異氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中A組分可以是單體、聚合體、異氰酸酯的衍生物、預(yù)聚物和半預(yù)聚物；預(yù)聚物和半預(yù)聚物是由端氨基或端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得的。其中的R組分必須是由端氨基樹(shù)脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成，在端氨基樹(shù)脂中，不得含有任何羥基成分和催化劑，但可以含有便于顏料分散的助劑。 


初期的噴涂聚氨酯彈性體（簡(jiǎn)稱(chēng)SPU）在施工時(shí)，體系容易與周?chē)�環(huán)境中的水分、濕氣反應(yīng)，產(chǎn)生二氧化碳，生成泡沫狀彈性體，造成材料力學(xué)性能不穩(wěn)定；聚氨酯聚脲在樹(shù)脂組分中引人端氨基化合物，能有效地阻止異氰酸酯與水分、濕氣的反應(yīng)，材料力學(xué)性能得到了很大的改善，但沒(méi)有從根本上解決體系的發(fā)泡問(wèn)題；噴涂聚脲彈性體（簡(jiǎn)稱(chēng)SPUA）從根本上解決了困擾施工界的重大技術(shù)問(wèn)題，得到了良好的發(fā)展。

3 噴涂聚脲彈性體技術(shù)的特點(diǎn)

（1）不含催化劑，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，5 s凝膠，1 min即可達(dá)到步行強(qiáng)度。

（2）對(duì)水分、濕氣不敏感，施工時(shí)不受環(huán)境溫度、濕氣的影響。

（3）100％固含量，不含任何揮發(fā)性有機(jī)物（VOC），對(duì)環(huán)境友好。

（4）可按1：1體積比進(jìn)行噴涂或澆注，一次施工的厚度范圍可以從數(shù)百微米到數(shù)厘米，克服了以往多次施工的弊病。

（5）優(yōu)異的理化性能，如拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、柔韌性、耐磨性、耐老化、防腐蝕等。

（6）具有良好的熱穩(wěn)定性，可在120℃下長(zhǎng)期使用，承受150℃的短時(shí)熱沖擊。

（7）可以像普通涂料一樣，加入各種顏料、染料，制成不同顏色的產(chǎn)品。

（8）配方體系任意可調(diào)，手感從軟橡皮（邵爾A30）到硬彈性體（邵爾D65）。

（9）原型再現(xiàn)性好，涂層連續(xù)、致密、無(wú)接縫、無(wú)針孔，美觀實(shí)用。

（10）使用成套設(shè)備，施工方便，效率極高。

由此可見(jiàn)，SPUA技術(shù)是一種新型“萬(wàn)能”涂裝技術(shù)，它集塑料、橡膠、涂料、玻璃等多種功能于一身，全面突破了傳統(tǒng)環(huán)保型涂裝技術(shù)的局限。

4 噴涂聚脲彈性體的主要性能


4．１ 力學(xué)性能

SPUA具有優(yōu)異的力學(xué)性能，通過(guò)調(diào)節(jié)配方，可以達(dá)到：

（1）凝膠時(shí)間  5～30 s；

（2）拉伸強(qiáng)度 11．0～25．０ MPa；

（3）撕裂強(qiáng)度 30 kN／m；

（4）伸長(zhǎng)率  40％～350％：

（5）硬度     邵A30～邵D65。

4．2 附著力

SPUA材料對(duì)鋼、鋁和混凝土等底材均有良好的附著力。當(dāng)然，基材必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的工藝處理，否則附著力會(huì)受到嚴(yán)重影響。在混凝土上可達(dá)到2．2 MPa以上的附著力，鋼材9．8 MPa以上，鋁材4．5 MPa以上，木材3．5 MPa以上。

4．3 耐交變溫度性能

經(jīng)過(guò)－35℃冷凍12 h后，迅速置人75℃烘箱加熱8 d，如此循環(huán)試驗(yàn)25次，噴涂有SPUA材料的試驗(yàn)板沒(méi)有開(kāi)裂、分層、脫落等現(xiàn)象。該試驗(yàn)證明，SPUA材料具有非常優(yōu)異的彈性和低溫柔韌性。

4．4 耐交變壓力性能

采用SPUA技術(shù)，能夠?qū)π螤顝?fù)雜的泡沫芯材進(jìn)行整體包覆，所形成的新型固體浮力材料，具有厚度均勻、外觀光滑、強(qiáng)度高、韌性好、耐疲勞變形、封閉性能突出等特點(diǎn)。

4．5 耐磨性能

SPUA具有優(yōu)異的耐磨性，其耐磨性能是碳鋼的10倍，是環(huán)氧樹(shù)脂的3～5倍。

4．6 其他主要性能


SPUA材料具有非常優(yōu)異的抗沖擊、抗疲勞破壞、耐水、耐疲勞沖擊、耐腐蝕性能，并且能夠在苛刻的海洋工作環(huán)境下，與鋼板有良好的附著力。

4．7 耐介質(zhì)性能

SPUA材料致密、連續(xù)、無(wú)接縫，其干燥、固化過(guò)程中，完全依靠化學(xué)反應(yīng)，而不會(huì)像以往油漆、涂料的干燥過(guò)程中，需要向空氣中揮發(fā)有機(jī)溶劑或者水分，因此就不會(huì)有針孔、氣泡、縮孔等缺陷產(chǎn)生，實(shí)際上也就杜絕了外界腐蝕介質(zhì)入侵的途徑，所以防腐性能十分突出。同時(shí)，由于其優(yōu)異的柔韌性，完全能夠抵御晝夜、四季環(huán)境溫度變化帶來(lái)的熱脹冷縮，不會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂和脫落現(xiàn)象，使得SPUA材料表現(xiàn)出十分優(yōu)異的耐化學(xué)介質(zhì)性能（見(jiàn)表1），在材料保護(hù)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
4．8 其它性能

聚脲彈性體的耐水、耐油性能也十分突出，其耐油性可與丁腈橡膠相媲美．戶外耐老化性能、耐核輻射性能、耐陰極剝離性能、耐低溫性能、耐海洋環(huán)境性能都很優(yōu)異。

5 應(yīng)用領(lǐng)域

5．l 防腐領(lǐng)域

廣泛應(yīng)用于化工儲(chǔ)罐、儲(chǔ)罐圍堰、管道防腐、跨海大橋、海岸鋼結(jié)構(gòu)等防腐工程，具有以下突出特點(diǎn)：

（1）固化快，立面連續(xù)噴涂不流淌；

（2）100％固含量，符合環(huán)保要求，特別適合各種結(jié)構(gòu)的施工；

（3）耐介質(zhì)性能十分突出，用途廣泛；

（4）附著力好，長(zhǎng)期使用不脫落、不空鼓；

（5）耐紫外光老化，在戶外長(zhǎng)期使用不粉化、不開(kāi)裂。

5．2 建筑防水

a．屋面防水

從材料性能上看，SPUA的拉伸強(qiáng)度、使用壽命明顯優(yōu)于防水涂料，拉伸強(qiáng)度等指標(biāo)接近I類(lèi)合成高分子卷材。從施工角度看，SPUA的優(yōu)勢(shì)更加明顯。由于采用專(zhuān)用設(shè)備整體噴涂工藝，SPUA防水結(jié)構(gòu)整體性好、無(wú)接縫，避免了卷材接縫可能造成的滲漏，施工效率也明顯提高；此外，該技術(shù)在生產(chǎn)、施工和使用過(guò)程中不使用溶劑，無(wú)有毒、有害物質(zhì)釋放，有利于環(huán)境保護(hù)。因此，與現(xiàn)有高檔防水材料相比，SPUA技術(shù)性能更可靠、更高效、更環(huán)保。


b．防水保溫體系

早在1995年，美國(guó)屋面工程協(xié)會(huì)（NRCA）就根據(jù)大量的實(shí)際使用情況得出結(jié)論，防水保溫體系SPUA（噴涂聚脲彈性體）／SPUF（噴涂聚氨酯泡沫）復(fù)合結(jié)構(gòu)是所有的防水保溫體系里面唯一長(zhǎng)期有效的體系。這種新型結(jié)構(gòu)有著顯著的優(yōu)點(diǎn)：

（1）將防水和保溫技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和施工，將傳統(tǒng)屋面保溫防水的找平、隔汽、保溫、防水、保護(hù)等五道工序簡(jiǎn)化為底涂、保溫、防水三道工序。

（2）涂層連續(xù)、致密、無(wú)接縫，防水性能突出，大大提高了工程的質(zhì)量。

（3）導(dǎo)熱率低，具有良好的隔熱性能。在相同厚度下，熱阻為傳統(tǒng)隔熱材料的10倍，可節(jié)約30％～40％的能源。

（4）施工速度快。單臺(tái)設(shè)備的日施工面積可達(dá)1 000