SPUA喷涂聚脲弹性体.ppt

————————新型高分子超级涂层————————喷涂聚脲原料聚脲化学反应喷涂聚脲定义聚脲国家标准聚脲是什么？型高分子材料。

的粘稠液体。

成型。

•喷涂聚脲技术早在20世纪60～70年代就已现雏形，主要用于喷砂室地面和大型钢管内衬。

德国Bayer公司、美国Upjohn公司、Uniroyal公司等相继进行过开发研究。

当时的工艺与现在有较大的不同，其异氰酸酯组分通常为液化MDI或粗MDI，羟基组分通常为聚醚或聚酯与扩链剂、催化剂的混合物，两组分的比例没有限制。

使用双组分或三组分的低压柱塞泵或齿轮泵式的喷涂设备，采用静态或动态混合方式，原料贮料罐需要加热到100℃左右。

由于设备复杂、造价高、混合效果不佳、工艺不稳定，一直未能得到重视。

•80年代后，随着RIM技术的发展、撞击混合式高压喷涂设备的出现，喷涂聚脲弹性体技术开始发展。

该技术最早在德国、美国开发，Bayer、BASF、Futura和Uniroyal等公司最早开发喷涂聚氨酯以及聚氨酯脲弹性体技术。

•美国Texaco（现属Huntsman）公司Dudley J.Primeaux II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。

喷涂聚脲弹性体技术在90年代发展较快。

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。

•澳大利亚于1993年引进喷涂聚脲技术，日本和韩国也分别于1995年和1997年引进该技术，并相继投入商业应用。

•喷涂聚脲技术在国内开发应用已经十几年的时间，由于其成型快速、适应性强、可喷涂厚涂层等优点，受到业界的重视，发展较快，在工民建筑防水、化工防腐、军事工程、农业、水利、矿业等部门获得了广泛应用。

喷涂聚脲发展1986年6月10日，在美国Texaco公司Austin 实验室，由Dudley J.Primeaux等人喷出了世界上第一个聚脲产品。

喷涂聚脲材料在国内的发展•中国聚脲技术于1997年由青岛海洋化工研究院引进该技术，于1999年初次投入商业应用。

第三代聚脲地坪涂料-------聚天门冬氨酸酯聚脲涂料前言喷涂聚脲弹性体（Spray Polyurea Elastimer,以下简称SPUA）技术是国外近十年来继高固体份涂料、水性涂料、辐射固化涂料、粉末涂料等低（无）污染涂装技术之后，为适应环保需求而研制、开发的一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。

它是在反应注射成型（RIM）技术的基础上发展起来的，其主要原料是美国Texaco/Humtsman公司首先开发的端氨基聚氧化丙烯醚（端氨基聚醚），商品牌号为Jeffamine;由端氨基聚醚、液态胺扩链剂、颜料、填料以及助剂色浆组成（R组份），另一组分则由异氰酸酯与低聚物二元醇或三元醇反应制得（A组份）。

A组份与R组份通过美国Gusmer生产的H系列主机和GX-7系列喷枪进行喷涂或浇注聚脲弹性体。

该工艺属快速反应喷涂体系，原料体系不含溶剂。

固化速度快、可在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流挂。

聚脲涂层柔韧有余、刚性十足，它致密、连续、无接缝，完全隔绝空气中水分和氧气的渗入，防腐和防水性能无与伦比。

由于其具备力学强度高、耐磨、耐腐蚀等优异的综合性能，被称为“万能涂料”，近十年来在耐磨、防腐、防水等工程领域得到广泛应用。

SPUA技术全面突破了传统环保型涂装技术的局限，因此该技术一问世便得到迅猛的发展。

随着SPUA在各个领域的推广应用，其突出的性能得到越来越多的用户认可，但同时其缺陷也渐渐暴露出来。

（1） SPUA的反应速度过快，对基面浸润能力较差，容易影响与基面的附着力，导致层间的结合不理想。

（2）芳香族聚脲的耐紫外线、耐老化性能不理想。

在紫外线照射下易氧化生成醌亚胺，使颜色变黄，故不宜在外露的环境条件下长期使用。

（3）脂肪族聚脲的耐紫外线、耐老化性能虽然比芳香族聚脲优越得多，但造价要高2-3倍。

（4）必须通过专用设备施工，不仅要配备价格不菲的专业喷涂设备同时需要配备专业施工人员，且在实际施工中因设备繁重给操作带来了诸多不便，现国内极少施工单位配备此类昂贵的专业喷涂设备，使得喷涂聚脲弹性体涂料的广泛应用受到了极大的限制。

喷涂聚脲弹性体技术与应用前言喷涂聚脲弹性体（SprayPolyurea Elastomer简称SPUA）技术是一种新型无溶剂、无污染的绿色施工技术。

SPUA技术采用专用设备现场喷涂施工，形成具有防水、防腐、耐磨、抗湿滑、耐热和装饰等多功能的纯聚脲材料。

PDA 2002年统计资料SPUA技术已在美国、日本、以及西欧等国家的建筑、交通运输、电子、医药、化工、娱乐、食品等领域大规模应用。

表1 SPUA技术发展简史国别开发年代商业化年代美国1986 1991 澳大利亚1993 1993 日本1995 1995韩国1997 1997中国1997 19992002年PDA统计资料全球聚脲的最大消费在美国，其次为亚洲和欧洲，应用地区分布如下：美国占85%亚洲占10%欧洲占4%其它占1%表2环保型施工技术之比较类别项目高固体份涂料水性涂料UV涂料粉末涂料SPUA材料VOC含量（g/L）50～150 0～150 0 0 0 施工方法常规常规新型新型新型防腐性能好一般一般优秀优秀适用底材不限不限木材为主金属不限施工环境0℃以上5℃以上厂房内厂房内不限一次成膜厚度<150μm <100μm <50μm <800μm 无限制技术特点1．快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，不产生流挂现象，5s凝胶，1min达到步行强度。

2．对湿气、温度不敏感，施工不受环境温度（可在冰上施工及-28℃下施工；）、湿度的影响。

3．100%固含量，对环境友好。

4．使用成套喷涂、浇注设备，一次施工达到厚度要求，效率高。

技术特点5．优异的物理力学性能，如抗张强度、柔韧性、耐老化、耐介质、耐磨性等。

6．良好的耐高低温性能，可在- 50℃～150℃下长期使用，可承受350℃的短时热冲击。

7．可加入各种颜、填料，制成不同颜色的制品。

8．配方硬度任意可调，手感从软橡皮（邵A30）到硬弹性体（邵D65）。

化学原理组成：A/R=1:1A:半预聚体；R：氨基聚醚、胺扩聚氨酯、聚脲反应方程式：关键设备该技术对所需专业化设备的基本要求：1. 平稳的物料输送系统2. 精确的物料计量系统3. 均匀的物料混合系统4. 良好的物料雾化系统5. 方便的物料清洗系统关键设备——连接实物图关键设备—喷射实物图(GUSMER)材料性能——表3综合力学性能项目指标抗张强度（MPa）10 ～ 28硬度（Shore）A30～D65伸长率（%）15 ～ 1000撕裂强度（KN/m）43.9～105.4100%伸长模量（MPa） 3.4～13.7材料性能——表4低温韧性材质项目脂肪族芳香族(25℃)脂肪族芳香族(-20℃)抗张强度(MPa) 8.9 11.4 12.3 14.1 伸长率(%) 420 180 350 130 剪切强度(KN/m)43.9 67.7 105 102 硬度(Shore D) 35 51 ---- ----材料性能—表5户外耐老化性能芳香族SPUA(50℃,3871h )项目老化前老化后抗张强度（MPa）13.5 13.4伸长率（%）137 110 剪切强度（KN/m）76.4 84.4硬度（Shore D）59 63材料性能——表6耐介质性能介质名称结果介质名称结果10%醋酸良好二甲苯No10%盐酸良好防冻液良好10%磷酸良好正己烷良好20%硫酸良好汽油良好20%氨水良好煤油良好20%氢氧化钾变色、好柴油良好50%氢氧化钠变色、好液压油良好饱和盐水良好硝酸铵良好材料性能——表7附着力芳香族脂肪族分类底材砼（纯材料）400★400★砼（带底漆）1000★700●钢（喷砂至Sa2.5级）>2000 1250●铝>2000 ---胶合板250●250●注：★指底材破坏；●指内聚破坏。

SPUA喷涂聚脲SPUA是近年来兴起的一种适应环保需求而研制、开发的一种新型绿色材料——喷涂聚脲弹性体（Spray Polyurea Elastomer，以下简称SPUA）。

SPUA技术是继高固体分涂料、水性涂料、光固化（ＵＶ）涂料、粉末涂料等之后研制的一种新型无溶剂、无污染的喷涂技术，是喷涂工业技术的一次革新，该技术可广泛应用于石油化工、防水工程、道具造型雕塑制作、车间地坪、体育设施工程等领域，其优异的物理力学性能及适用性能将给建设、机械、化工矿山等行业带来全新的发展，尤其是出色的防滑，耐磨性能，能有效地防止运动员滑倒或摔伤，提高运动成绩，且外观非常均匀，美观实用。

作为一种绿色与高科技含量的喷涂聚脲弹性体，必将在我国运动设施城市园林景观雕塑建筑装饰工程建设中呈现出十分广阔的应用前景。

本文主要通过该技术的基本性能特点和施工工艺介绍，促进该技术在体育场地设施中的推广与应用，为提高体育设施的科技含量，更好的服务于人们对体育运动和健身活动。

1 SPUA的研发历程SPUA技术的发展，德国、美国发源地，最早开发喷涂聚氨酯（SPU）以及聚氨酯/聚脲弹性体技术的是Bayer、BASF、Futura和Uniroyal公司。

20世纪80年代中期，Austin在实验室，研发成功SPUA技术。

20世纪90年代，美国率先开发并投入商业应用，显示出其优异的综合性能，经过不断的总结和提高。

目前，北美地区已逐步淘汰SPU/SPUA体系，正全面推广SPUA体系，澳大利亚、日本和韩国在九十年代分别引进该技术，并相继投入商业应用。

由于研发APUA配方和工艺的难度比较大，澳大利亚及东南亚一般采用从设备到原料全盘进口、或合资建厂的办法。

我国海洋化工研究院在1995年首先开展APUA技术的前期探索研究工作，随后几年国内厂家开始购置设备，进行产品设计和开发具有自主知识产权的APUA配方体系，并已推出适合我国国情中、低价位水平为SPUA（Ａ）系列化产品和具有自主知识产权的关键原材料Ａ621系列端氨基聚醚，2003年1月通过了国家经贸委组织有关专家的技术鉴定，达到国际先进水平, 为我国“喷涂聚脲弹性体技术”的大规模推广和普及提供了可靠的保证，并在青岛、上海、大连等工程中成功应用。

喷涂聚脲弹性体技术及其应用介绍了喷涂聚脲弹性体的发展过程、原料、施工设备及产品性能．阐述了该技术在我国防水保温工程中的应用前景。

喷涂聚脲弹性体(SprayPolyureaElastomer，以下简称SPUA)技术是一种新型绿色环保施工技术，因SPUA固含量100％、无挥发性有机化合物，只要正确使用该技术，无论是施工期间还是材料投入使用后，涂层均不产生有害物质和刺激性气体，对环境保护极为有益，属新型环境友好型材料。

因此，该技术一问世就得到了迅速的发展。

1发展简史喷涂聚氨酯(聚脲)弹性体技术的发展经历了三个阶段(见表1)。

在第一、第二代体系中，为了提高反应活性，必须加入催化剂；第三代体系则完全不同，它使用了端氨基聚醚和胺扩链剂作为活泼氢组分(以下简称R组分)，与异氰酸酯组分(以下简称A组分)的反应活性极高．从而有效地克服SPU(包括SPU／SPUA)弹性体在施工过程中．因环境温度和湿度的影响而发泡、造成材料性能急剧下降的致命缺点。

2关键技术喷涂聚脲弹性体技术的关键主要有两方面：①端氨基聚醚、液态胺扩链剂与异氰酸酯的反应原理及其工业化；②喷涂所需要的专业化设备。

2．1原料2．1．1端氨基聚醚Texaco(即现在的Huntsman)公司在世界上率先开发成功了端氨基聚氧化丙烯醚，为喷涂聚脲弹性体技术的研究和开发奠定了“软件”基础。

该产品(商品牌号为JEFFAMINE R)有二个系列(见表2)：即三官能度的T系列和二官能度的D系列。

2．1．2液态胺扩链剂SPUA材料中常用的液态胺类扩链剂见表3。

在R组分中．最常用的液态胺扩链剂是二乙基甲苯二胺(diethyholuenediamine，英文缩写DETDA)。

DETDA是一种芳香族伯胺．其化学活性非常高，与A组分的反应速度极快，习惯上称之为“快体系”(fast—system)．该体系因凝胶时间非常短，可实现在垂直壁、天花板上喷涂．不产生流挂；在平面上喷涂，可人为制造防滑粒子．很适合于一些要求尽快投人使用的场合，如停车场、隧道、游泳池、网球场、大型娱乐场所等。

钢结构防护用喷涂聚脲弹性体（SPUA）研究报告本项目拟以通过对不同体系的聚脲弹性体材料进行分析、对比和实验室试验，筛选并确定符合钢结构防护性能要求的聚脲弹性体原材料及配方。

标签：钢结构;聚脲弹性体;生产工艺1 实验原理2 钢结构防护用聚脲弹性体的制备2.1 SPUA材料的基本构成A组分基本配方（%）：聚醚：45～55MDI：45～55其它：0～5B组分基本配方（%）：扩链剂1：15～20扩链剂2：20～30氨基醚：40～60其它：0～52.2 SPUA材料的生产工艺A组分：将一定的聚醚多元醇加入到反应釜中，在120oC、真空度0.08MPa 真空条件下脱水2h水分合格。

缓慢升温至80oC，恒温反应2h，取样测NCO含量，达到设定的结果后降温至40oC出料。

B组分：将一定量扩链剂、助剂胺基聚醚、色浆混合，投入反应釜中，120℃下真空脱水1小时水分检测合格用200目筛网过滤物料。

使用时采用专用喷涂机按照重量比A：B=1.05：1，体积比A：B=1：1比例混合固化成膜。

3 SPUA配方设计3.1 原材料的选择通过对原材料成本、安全环保和性能的综合考虑，本试验选择聚醚1与聚醚2和MDI合成SPUA材料A组分。

选用端氨基聚醚1和2、扩链剂1与2合成SPUA材料B组分。

3.2 A组分配方及工艺设计随着反应的进行，预聚物体系中羟基和异氰酸酯基含量不断减少，氨基甲酸酯浓度则从零逐渐增加，在预聚反应完全后，羟基含量应为0;若达到终点时，继续延长反应时间则会导致异氰酸酯的副反应发生，这是生产和试验所不希望的。

试验以聚醚1：聚醚2：MDI=4：1：5（质量比）体系为考察对象，反应温度为80oC，反应时间对预聚物体系反应的影响见图。

通过二正丁胺法测定来确定NCO 含量。

由图可知，随着反应时间的延长NCO的含量接近理论值。

当反应2h时含量已经和理论值基本符合;继续反应至2.5h时，体系的NCO含量已经几乎不变，所以预聚时间为2.0h。