喷涂聚脲弹性体技术及其在军事领域的应用

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。

第24卷第7期高分子材料科学与工程Vol.24,No.7　2008年7月POL YM ER MA TERIAL S SCIENCE AND EN GIN EERIN GJ ul.2008聚脲的合成与应用浦鸿汀,刘　泰,杨正龙,袁俊杰(同济大学材料学院功能高分子研究所,上海200092)摘要:聚脲主要通过二异氰酸酯和二胺或二异氰酸酯和水反应聚合得到,聚合方式主要有直接聚合、溶液聚合、乳液聚合、气相沉积聚合等。

文中综述了聚脲较新的研究进展,讨论了反应注塑与喷涂聚脲弹性体、聚脲微胶囊、聚脲气相沉积聚合等应用,并展望了聚脲的研究和应用前景。

关键词:聚脲;二异氰酸酯;二胺中图分类号:O633.4 文献标识码:A 文章编号:100027555(2008)0720001205收稿日期:2007201210;修订日期:2007205231联系人:浦鸿汀,主要从事功能高分子材料研究,E 2mail :puhongting @ 聚脲(PU )是分子主链中含有NH C ONH 链节的聚合物。

其制备反应的过程比较简单,一般不需要催化剂。

合成的聚合物热稳定性佳,模量和强度等力学性能优异,聚脲的耐水解性能也较好,甲苯二异氰酸酯(TDI )与水反应得到的聚脲分解50%所需时间至少为110000年[1]。

这些优良的性能使得聚脲在合成出来不久就得到了广泛的应用。

本文就聚脲的合成和应用的最新进展做一评述。

1　聚脲的合成和制备技术合成聚脲的方式主要有两种途径:(1)二异氰酸酯与二胺的聚合;(2)二异氰酸酯与水的聚合。

1.1　二异氰酸酯与二胺反应制备聚脲二异氰酸酯与二胺反应是合成聚脲的主要手段,如Fig.1所示。

以4,4′2二异氰酸酯二苯甲烷(MDI )与4,4′2二氨基二苯甲烷(MDA )的反应为例,异氰酸酯基团-N =C =O 和氨基-N H 2有很高的反应活性,在大多数情况下,可以直接并快速地反应,故聚脲的反应形式灵活多样,有直接聚合、溶液聚合、乳液聚合等方法[2,3],有足够反应活性的体系甚至可以采用气相沉积聚合(VDP )的方法来制备[4,5]。

SPUA技术参数一、定义喷涂聚脲弹性体：Spray Polyurea Elastomer（简称SPUA）。

早期定义：B组分端氨基化合物含量>80%称为聚脲；B组分端羟基化合物含量>80%称为聚氨酯。

介于2者之间者称为聚氨酯(脲)。

二、SPUA的性能在—35℃～75℃温度交变25次后，SPUA-102防水耐磨材料能很好地保护氯丁橡胶及其腻子的开裂、分层、脱落等。

试验表明，SPUA具有优异的弹性和低温柔韧性，能很好保护橡胶和钢板结构的复杂边界体系。

确保急剧温变下，2种膨胀系数不同的复合材料之间不开裂和脱落。

3、（2）耐温度性能具有良好的热稳定性，可在 150 ℃下长期使用，可承受 350 ℃的短时热冲击。

4、耐压力交变性能：作为海洋、湖、河漂浮材料的重要性能在一种轻质高强度泡沫表面喷涂SPUA-401重防腐材料，制成“SSB-300固体浮力材料”，通过了要求耐4.5MPa水压，不吸水不变形，还增压到12MPa泡心材已坏变形，保护层仍完整，吸水为零。

5、耐磨性：作为地坪漆的重要条件SPUA被称为“耐磨橡胶”，具有优异的耐磨性能，是碳钢的10倍，环氧树脂的3～5倍。

适合于经常有人走、车辆活动的工业地坪，加之其好的伸长率，在断裂混凝土表面喷涂3～4mmSPUA-102，经1年上万次车辆冲击、碾压，涂层完好，无断裂、开裂和破损现象。

说明具有优异的抗冲击、抗疲劳能力。

7、耐疲劳破坏：可替代海上手提式充气橡胶护舷。

在EV A不吸水泡沫芯材外壁包覆SPUA-601材料，进行100次疲劳压缩试验，聚脲涂层仍能恢复原状，表面无开裂和破坏。

表明强度高、耐水性好。

8、耐15m/s水流冲刷1000h，适合在苛刻的海洋环境下使用。

9、耐空泡腐蚀性能：适合用于水利电机涡轮。

舰船螺旋桨等高速旋转、推进装置这些装置旋转起来，局部气泡产生空化现象，压缩的起泡被叶轮甩出来击打在叶轮上，形成更严重的“空泡腐蚀”。

使环氧叶轮保护层形成蜂窝空洞，叶轮寿命缩短。

聚脲弹性体施工工艺和流程
一。

聚脲弹性体施工前的准备工作那可是相当重要，就像打仗前要把弹药粮草准备充足一样。

1.1 首先得把施工的场地打扫干净，一点灰尘杂质都不能有，这叫“一尘不染”。

地面要是坑坑洼洼的，还得给它修补平整，不然聚脲涂上去也不牢固。

二。

施工过程中那更是得小心翼翼，每一个步骤都得做到位。

2.1 喷枪的使用就有讲究。

拿喷枪的姿势要稳，喷涂的时候速度要均匀，不能一会儿快一会儿慢，不然喷出来的涂层薄厚不均，影响质量。

2.2 施工的温度和湿度也得注意。

温度太低或者湿度太大，都会影响聚脲的固化效果。

就像做饭一样，火候不对，饭菜就不好吃。

2.3 每一层的喷涂厚度也要控制好。

太厚了容易出现气泡，太薄了又达不到要求的性能。

这就得靠经验和技术了，“熟能生巧”嘛。

三。

施工完成后的检查和养护也不能掉以轻心。

3.1 完工后要仔细检查涂层有没有漏涂的地方，有没有瑕疵。

一旦发现问题，及时修补，不能等出了大问题才后悔莫及。

3.2 养护也很关键。

在规定的时间内不能让涂层受到外力的碰撞和破坏，要让它好好地固化和成型。

就像照顾刚出生的婴儿一样，得精心呵护。

聚脲弹性体施工可不是一件简单的事儿，每一个环节都得认真对待，才能做出高质量的工程。