聚脲涂料介绍

聚脲涂料

1 发展历程

喷涂聚脲弹性体技术是在聚氨酯RIM技术的基础上发展起来的，正如聚氨酯RIM技术的发展经历了纯聚氨酯、聚氨酯（脲）到聚脲三个阶段一样，喷涂聚脲弹性体技术也经历了三个阶段。

表1 喷涂聚脲弹性体技术的发展阶段

在美国，Texaco（现属Huntsman）公司的Dudley J.PrimeauxⅡ率先研发成功喷涂聚脲弹性体技术，1989年首次发表研究论文。1991年该技术在北美地区投入商业应用，立即显示出其优异的综合性能，受到用户欢迎。开发喷涂聚脲体系的公司还有Huntsman、Enviro Chem、Speciality Products Inc、Signature Lining、Mobile Enterprise和Madison Chemical Industries Inc等。澳大利亚于1993年引进该技术，日本于1995年引进该技术，韩国于1997年引进该技术，并相继投入商业应用。

在我国，青岛海洋化工研究院于1995年开始喷涂聚脲技术的前期探索应用，1997年从国外购进了最新的喷涂设备。湖南省德谦新材料有限公司从美国引进该技术，经过消化吸收，从2002年开始已在皮卡车厢耐磨、电力建设、石油石化防腐、建筑防水等领域大规模的推广应用。自京津城际高速铁路建设开始我国的新建高速铁路包括国家规划的四纵四横高速铁路的混泥土桥梁面均设计使用聚脲作为防水层，这是聚脲诞生以来全世界范围内用量最大的工程，把聚脲的发展推向一个新高潮。同时由于有高铁项目的支撑，聚脲从原材料，配方，施工设备及施工工艺等方面均得到了极大的提高和发展，有力推动聚脲在其他行业如：电力，交通，石油等行业的应用和发展。

2 涂料特点

在聚氨酯体系中，为了提高反应活性，必须加入催化剂，催化剂在催化羟基

与异氰酸酯反应的同时也催化异氰酸酯与水发生反应，产生气，导致材料性能急剧下降；聚脲体系则完全不同，它使用了端胺基聚醚和胺扩链剂作为活性氢组分，与异氰酸酯组分的反应活性极高，无须任何催化剂，即可在室温（甚至0℃以下）瞬间完成反应。各反应的化学方程式如下：

聚氨酯反应：R-NCO + R′OH catalyst RHNCOOR′

聚脲反应：R-NCO + R′NH2 RNHCONHR′

异氰酸酯与水的反应：R-NCO + H2O catalyst RNHCOOH

RNHCOOH RNH2 + CO2↑(气体)

喷涂聚脲弹性体涂料通常具有以下特点：

（1）不含催化剂，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直上喷涂成型，不产生流挂现象，5秒钟凝胶，1分钟即可达到步行强度。

（2）对湿气、温度不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响（可在-28℃下施工；可在冰面上喷涂固化）。

（3）双组分，100%固含量，不含任何挥发性有机物（VOC），对环境友好，无污染施工，卫生施工无害使用。

（4）热喷涂，一次施工厚度范围可从数百微米到数厘米，克服了以往多次施工的弊病。

（5）优异的理化性能，极高的抗张抗冲击强度、防腐蚀、耐磨性、防湿滑、耐老化等。

（6）具有良好的热稳定性，可在120℃下长期使用，可承受350℃的短时热冲击。

（7）原形再现性好，涂层连续、致密，无接缝，无针孔，美观实用耐久。

（8）使用成套设备施工，效率极高；一次施工即可达到设计厚度要求，设备配有多种切换模式，既可喷涂，也可浇佳。并可通过施工工艺控制接达到防滑效果。

（9）具有良好的粘结力，可在钢材、木材、混凝土等底材上喷涂成型。

3 施工工艺

喷涂聚脲设备的工作原理为A(异氰酸酯组分)、R（活性氢组分）两种物料分别经由各自的抽料泵从料桶输送至主机进行计量，加压，升温，然后输送至喷枪，在喷枪混合后喷出。计量输送和混合系统是喷涂设备的两个主要系统。因此，喷涂聚脲设备必须具有：平稳的物料输送系统，精确的物料计量系统，均匀的物料混合系统，良好的物料雾化系统及方便的物料清洗系统。

3.1 喷涂设备

3.1.1 H20/35聚脲喷涂机

设备简介：该设备是美国GUSMER生产的经典聚脲喷涂设备，现GUSMER 已被GRACO收购。

图1 H20/35聚脲喷涂机

设备参数：

最大输出量：10.8公斤/分钟

最大额定压力：240巴（3500psi）

原料粘度：250-1500cps

重量：260公斤

外形尺寸：H=119cm,W=102cm,D=56cm

电源：40安培，3×380V，50Hz，20.5千瓦

3.1.2 Reactor H-XP3 型液压驱动聚脲喷涂机

图2 ReactorH-XP3聚脲喷涂机

设备简介：该设备是美国GRACO生产的新一代聚脲喷涂。综合了原有GUSMER以及GRACO特点。

最大流体工作压力：3500PSI（24.1MPa 241Bar）

最高流体温度：88℃（190°F）

最大输出：2.8加仑/分钟（10.6升/分钟）

每周的泵出量：0.042加仑（0.16升）

软管最大长度：310英尺(125米)

电源：380 伏，35 安培，20400瓦

重量：597磅（271千克）

管道最大长度：125M

3.2 聚脲喷涂机系统示意图

图3 聚脲喷涂机系统示意图

3.3 聚脲喷涂工艺

喷涂聚脲涂料的施工工艺分为：底材处理、聚脲涂料喷涂、后处理、密封胶施工、面漆施工（非必选项）。

底材处理是保证施工质量的关键，可分为金属底材和混凝土底材。

金属底材处理，首先将底材喷砂处理至Sa2.5级，对于焊缝等缺陷部位，用环氧腻子找平，使整个底材能够平滑过渡，待环氧腻子固化后用角磨机磨平。然后清洁底材，辊涂或刷涂两道配套底漆。

混凝土底材处理，对混凝土预制件进行抛丸处理，或者用角磨机、高压水枪等清除表面的灰尘、浮渣。待底材完全干燥后，用堵缝料进行表面找平，需堵缝部位待堵缝料固化后用角磨机磨平。然后清除掉表面的污物，刷涂或辊涂一道配套底漆，待用。