喷涂聚脲弹性体技术的发展历程

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。

中国的聚脲技术聚脲技术是应用于2008北京奥运会、2009济南城运会、2010京沪高铁、2010上海世博会和2011青岛跨海大桥等重点工程的高技术、新材料青岛理工大学——中国聚脲技术的核心研发基地黄微波2012-5-15 上海1999年，从不足100平方米的青岛海豚表演馆起步京沪高铁聚脲防护工程到2009年京沪高铁1200万平方米路基防护极地海洋世界看台2006年北京国家大剧院景观水池•60,000 平方米全国各大电厂循环水池2008年京津城际高速铁路100万平方米2008北京奥运会30万平米看台2009年济南城运会看台16万平米2010 年上海世博会场馆8万平米目录•技术简介•成果现状•合作方式聚脲技术简介◆聚脲技术是21世纪最具前途的高技术和新材料之一◆被誉为二十世纪末涂料、涂装界最伟大的发现◆在基础设施防护、土木、化工、交通、航空航天、水利、电力、军事等领域广泛应用◆2008北京奥运工程、京津城际铁路、京沪高铁和青岛胶州湾跨海大桥等国内外重点工程都毫无例外地采用了这种高新技术◆中国的聚脲技术诞生于青岛，我国已成为世界头号聚脲消费大国，达到国际领先水平◆聚脲在我国国民经济和国防建设中发挥着越来越重要的作用；创造了世界聚脲技术发展的奇迹！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材料喷涂聚脲弹性体（Spray Polyurea Elastomer简称SPUA ）技术是一种新型无溶剂、无污染的绿色材料与施工技术一、简介聚脲技术发展简史国别开发年代商业化年代美国19861991澳大利亚19931993日本19951995韩国19971997中国19971999青岛-中国聚脲技术发源地学科前沿21世纪新技术与新材料14聚脲——诞生在美国，发展在中国Polyurea was born in US, developing in CHINA1999年，青岛海豚馆室外表演水池100平方米2000年，青岛海洋化工研究院篮球场550平方2001年，大连极地海洋世界看台5000平方米2003年，台湾高铁聚脲防护500000平方米2006年，北京国家大剧院60000平方米2007年，京津城际铁路1000000平方米2008年，北京奥运场馆3000000平方米2009年，济南城运会看台160000平方米2010年，京沪高铁聚脲防护12000000平方米聚脲技术特点零VOC，符合环保、节能、减排要求；快速固化，5秒钟凝胶，1分钟即可达到步行强度；优异的理化性能，如拉伸强度、耐老化、抗冲击、耐磨损、耐腐蚀等；对水分、湿气不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响；（可在冰上施工；在-28℃下施工；可在冰柜中固化）一次施工达到厚度要求，克服了以往多层施工的弊病；可在任意形状表面喷涂成型，不产生流挂现象；配方体系任意可调，柔韧有余、刚性十足；具有优异的耐高、低温交变能力；质地像材料、色彩似涂料，综合性能十分突出；喷涂输出量大、施工效率极高。

聚脲基础知识发布时间：2009年4月21日 20时38分聚脲涂料的化学原理随着聚氨酯涂料及聚氨酯弹性体应用领域的不断扩大，传统的涂装工艺在实际应用中遇到不少困难，如一些建筑涂层，矿山机械的高耐磨涂层以及一些特殊场合，需要涂层厚度达几毫米甚至十几毫米，若采用手工刮涂，效率低而且外观差，遇到复杂结构更是难以施工。

另外，由于人们对环保的日益重视，传统的溶剂型聚氨酯涂料的使用越来越受限制。

正是在这种情况下，无溶剂喷涂聚氨酯（脲）弹性体技术被开发成功。

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、工艺简单，可很方便地在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流挂，因此可部分取代溶剂型聚氨酯涂料，在某些领域还可替代浇注弹性体工艺，是一种新型聚氨酯成型工艺。

聚氨酯弹性体知识简介聚脲涂料又叫喷涂聚脲弹性体，属于聚氨酯弹性体的一种，因此这里对聚氨酯弹性体作一个简单介绍。

所谓弹性体是指玻璃化温度低于室温，断裂伸长率＞50％，外力撒除后复原性比较好的高分子材料。

聚氨酯弹性体是弹性体中比较特殊的一大类，其原材料品种繁多，配方多种多样，可调范围大。

聚氨酯弹性体硬度范围宽，低至邵A10以下的低模量橡胶，高至邵D85的高抗冲击弹性材料。

所以聚氨酯弹性体的性能范围很宽，是介于从橡胶到塑料的一类高分子材料。

聚氨酯化学结构的特性是其大分子主链中含有重复的氨基甲酸酯链段。

聚氨酯大分子主链是由玻璃化温度低于室温的柔性链段（亦称软链段或软链）和玻璃化温度高于室温的刚性链段（亦称硬链段或硬段）嵌段而成的。

低聚物多元醇（如聚醚、聚酯等）构成软链段，二异氰酸酯和小分子扩链剂（如二胺和二醇）构成硬链段。

在聚氨酯弹性体分子结构中，软链段占的比例比较大，约50％～90％，硬链段约占10％～50％。

由于硬链段的极性强，相互间引力大，硬链段和软链段在热力学上具有自发分离的倾向，即不相容性。

所以硬链段容易聚集一起，形成许多微区，分布于软段相中。

这种现象叫微相分离。

聚脲弹性体的结构与性能研究进展聚脲弹性体的结构与性能研究进展摘要：聚脲弹性体是为适应环保需求而研制开发的一种新型绿色材料。

聚脲弹性体集多种功能于一身，全面突破了传统环保型涂装技术的局限。

聚脲弹性体优异的理化性能和良好的热稳定性使得其在美国、日本、西欧等发达国家的市场需求非常大。

在中国，聚脲弹性体也开始得到了非常广泛的应用。

但聚脲在国内应用的同时，质量却跟不上国外的步伐，因此对聚脲性能的研究就显得尤为重要。

本文重点研究了聚脲弹性体结构与性能之间的关系。

关键词：聚脲；弹性体；结构；性能Progress in the structure and performance of polyurea elastomer Abstract：Polyurea elastomer is a new type of green materials developed to meet the environmental needs. Polyurea elastomer has many advantages and has totally broken through the limitations of environmental coating technology. The excellent Physical and chemical Properties as well as good thermal stability of Polyurea have made Polyureaelastomer have a great demand in the United States, Japan, Western Europe etc. In China, Polyurea elastomer is also beginning to have a wide range of applications. Though widely needed in our country, the quality of polyurea still fall behind foreign countries. So the research of polyurea’s property is particularly important.The relationship between structure and performance of Polyurea elastomer was our focus in the thesis.Key words: polyurea; elastomer; structure; performance1 引言聚脲材料具有较高的抗冲耐磨性、良好的防渗效果、耐腐蚀性强以及优异的综合力学性能，在国防、工民建及水利水电工程中得到了广泛应用。

【行业新闻】喷涂聚脲性能浅析什么是喷涂聚脲弹性体？聚脲弹性体是由异氰酸酯与氨基聚醚及氨基扩链剂反应生成的一种具有脲基重复结构单元的聚合物。

在国外，喷涂聚脲材料被称为可常温施工的液体防水卷材。

该材料100％固含量、固化速度快、对温度／湿度不敏感、物理强度高等特点。

因此自1985年诞生以来，在防水领域获得了巨大的商业应用。

20世纪末我国也开始将该产品应用于各类地坪、建筑防水、地铁车站防水等工程中。

一、．喷涂聚脲材料应用于防水工程的优点喷涂聚脲材料是国外近10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。

喷涂聚脲材料被国外称之为液体防水卷材。

与传统的防水材料相比具有以下优点：1)100％同含景，无挥发性有机物，符合环保要求；2)不含催化剂，快速固化，可在曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，不产生流挂现象，对于凹凸、拐角、边角具有很强的保持性；3)快速却可控的同化速度保证了T程能够快速的重新投入使用：4)对水气、湿气不敏感，施=【=不受环境湿度、温度的影响；5)可进行喷涂或浇注，一次施工的厚度可从数百微米到数厘米，克服了以往多次施工的诸多不便，缩短了施工周期；6)优异的物理性能，如抗拉强度、撕裂强度、延伸率、耐磨性、耐刺穿、耐磕破、防湿滑等。

高伸长率使其具有很强的裂缝弥合能力，对混凝土开裂的防护性非常优异；7)优异的防腐性能，可耐大部分腐蚀介质，酸、碱、盐、海水、氯离子等的长期浸泡；8)整体无缝、组织致密、坚韧，可用于迎水面防水，亦可应用于背水面防水：9)对各种底材附着力高且持久，不会因为冷热交替出现脱落现象。

二、喷涂聚脲施工质量控制1、底材处理聚脲产品有着非常快的反应速度和同化速度，因此表面处理对于能否成功应用聚脲具有很大的影响。

据不完全统计，聚脲工程的失败大约80％与底材表面处理不当有关。

(1)金属底材的处理对于金属底材，喷涂前表面处理的方法很多，如酸洗磷化、机械打磨、喷砂抛丸等。

现状及其发展喷涂聚脲材料具有性能优异、机械喷涂、快速固化、安全环保等一些其他材料无法比拟的优点；因此，从其产生到现在短短三十多年得到了飞速发展。

喷涂聚脲材料的产量从每年几十吨迅速发展到几千吨，在防水、防腐和耐磨等领域获得了广泛应用，其中在京津高速铁路路基和桥梁面防护中的应用尤其引入注目。

聚脲应用于京沪高铁成为全球迄今为止最大的聚脲防水项目。

聚脲弹性体是一种集塑料．橡胶、涂料，玻璃钢之大成的新型”万能”涂装材料．喷涂聚脲是国外近20年来发展起来的一种高反应性，无污染的喷涂技术.原材料喷涂聚脲弹性体是由异氰酸酯组分(A组分)与氨基化合物组分(R组分)反应生成的一种物质。

异氰酸酯既可是芳香族的，也可是脂肪族的。

其中A组分可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物，预聚物和半预聚物由端氨基或端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。

R组分一定是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成，在端氨基树脂中，不得含有任何羟基成分和催化剂，但可以含有便于颜料分散的助剂。

聚脲的快速反应特点，使得该材料受温度、湿度的影响较小。

但由于其快速性，易出现橘皮凹凸表面、对底材的附着力较差等缺陷，因此需要降低聚脲的反应速度。

而用仲胺基聚醚胺代替伯胺基聚醚胺是其中比较有效的方法之一。

聚天门冬氨酸酯聚脲是聚脲工业领域出现的一种新型脂肪族类、慢反应、高性能涂层材料，被称为第三代聚脲。

聚天门冬氨酸酯聚脲由HDI三聚体和聚天门冬氨酸酯反应而成(见图4)，具有以下主要特点：①固化速度可调：聚天门冬氨酸酯与HDI三聚体的反应速度可以通过具有不同取代基团的聚天门冬氨酸酯获得。

②具有高拉伸强度、高光泽度、优异的耐磨性能：HDI三体官能度高，形成的聚合物交联度大、拉伸强度高、耐磨性好。

③与各种底材具有优异的附着力：聚天门冬氨酸酯分子结构(见图5)中的氨基，处于空间冠状位阻环境的包围中，特殊的诱导效应使得它在与HDI三聚体的反应过程中表现出“减速”作用。

反应速度慢，对底材的浸润时间长，附着好。

钢结构百年防腐技术--喷涂聚脲弹性体技术喷涂聚脲弹性体防水防腐材料的优越性：1. 反应活性高、固化速度快：垂直面、顶面及任意曲面可连续喷涂，不流挂。

聚脲弹性体不需催化剂。

5秒钟凝胶，1分钟即可达到步行强度2．对温度、湿度不敏感：施工时受环境温度、湿度影响小。

喷涂聚脲弹性体时，地材在-40℃的低温、高环境湿度时可施工，甚至可在水面和冰面固化。

3、双组分，100%固含量：不含任何挥发性有机物（VOC），对环境友好，在施工和使用中，均无毒、无污染，被誉为“绿色材料、绿色技术”。

固含量是乳液或涂料在规定条件下烘干后剩余部分占总量的质量百分数。

100%固体含量是指涂料不用任何溶剂溶解、携走或减少任何涂料树脂，换句话说，就是树脂正常情况下仍为液体状态，涂敷后100%转换成固体涂层。

4．优异的物理性能：如高抗冲磨性能、高抗拉强度、超耐碾压性能、高伸长率、柔韧性、耐撕裂、耐磨性、耐老化、抗冲击强度、抗阴极剥离、绝缘强度等。

另外还有优异的低温韧性。

硬度可从软橡皮（邵A30）到硬弹性体（邵D75）之间变化。

它即有塑料的高强度，又有橡胶的高弹性。

粘接力优异，对钢、铝、钢筋水泥、木材、玻璃钢、聚氨酯泡沫等金属、非金属底材均有极强附着力。

5. 优异的耐化学腐蚀性:可耐大部份腐蚀介质（酸、碱、盐和海水的长期浸泡），特别是长期在高温浓碱（NaOH 30%，温度90℃）状态下，聚脲物化性能不会发生质的改变，是优秀的重防腐材料。

6．耐低温、高温稳定性好：聚脲弹性体涂层，可在-45℃～150℃下长期使用。

7、耐候性，耐老化性好:脂肪族聚脲不受紫外线侵蚀，不易变黄。

芳香族聚脲虽泛黄，但无粉化和开裂，耐冷热冲击及风雨霜雪的交变冲击。

户外使用可达30-50年。

8．优异的装饰性：可加入各种颜色、染料，任意调制成不同颜色的制品。

涂层表面光滑、致密、连续无接缝。

调节工艺参数，亦可得到橘皮状表面。

9．施工效率高：使用成套设备，既可喷涂，也可浇注，施工方便，效率高。

喷涂聚脲防水涂料技术及其应用一、引言随着社会的发展和科技的进步，新型的防水材料和技术不断涌现。

喷涂聚脲防水涂料作为一种新型的防水材料，由于其优良的性能和广泛的应用，逐渐受到了人们的关注和重视。

本文将对喷涂聚脲防水涂料的技术原理、特点、应用领域以及未来发展趋势进行深入探讨。

二、喷涂聚脲防水涂料的技术原理喷涂聚脲防水涂料是一种采用喷涂技术将聚脲树脂均匀地涂覆在基材表面，形成一层致密的防水膜的涂料。

其技术原理主要是利用聚脲树脂的高弹性、高强度、耐候性等特性，以及喷涂技术的快速、高效、均匀等优势，实现高效、优质的防水效果。

三、喷涂聚脲防水涂料的特点1.高效防水：喷涂聚脲防水涂料具有优良的防水性能，能够有效防止水分渗透，保护建筑物的结构安全。

2.耐候性强：该涂料具有很好的耐候性，能够在各种恶劣环境下保持稳定的性能。

3.施工简便：喷涂聚脲防水涂料采用喷涂技术，可以快速、方便地完成施工。

4.环保安全：该涂料不含有害物质，对环境和人体无害。

四、喷涂聚脲防水涂料的应用领域1.建筑工程：喷涂聚脲防水涂料广泛应用于建筑工程中的屋面、地下室、卫生间等防水工程。

2.道桥工程：在道桥工程中，该涂料可用于桥梁、高速公路等防水工程。

3.水工工程：在水工工程中，喷涂聚脲防水涂料可用于水库、水闸、堤坝等水利设施的防水工程。

4.环保工程：在环保工程中，该涂料可用于污水处理厂、垃圾填埋场等环保设施的防水工程。

五、喷涂聚脲防水涂料的未来发展趋势随着科技的不断发展，喷涂聚脲防水涂料的技术和应用领域将继续拓展。

未来，该涂料可能会在以下几个方面得到进一步的发展：1.优化配方：通过优化配方的设计，提高涂料的性能和稳定性，以满足更加复杂和严苛的防水工程需求。

2.拓展应用领域：随着人们对防水材料的要求不断提高，喷涂聚脲防水涂料可能会应用于更多的领域，如新能源、航空航天等。

3.施工工艺改进：进一步改进施工工艺，提高施工效率和质量，实现更加高效、优质的防水效果。

什么是聚脲技术?喷涂聚脲弹性体（Spray Polyurea Elastomer，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/Huntsman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。

又端氨基聚醚、液态胺扩链剂、颜料、填料以及助剂组成色浆（R祖分），另一组分则有异氰酸酯与低聚物二元醇或三元醇反应制得（A组分）。

A组分与R组分通过美国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、工艺简单，可很方便的在立面、曲面上喷涂十几毫米厚的涂层而不流挂。

SPUA技术全面突破了传统环保型涂装技术的局限。

因此，使得该技术一问世，便得到迅猛的发展。

喷涂聚脲：是由异氰酸酯组份（简称A组份）与氨基化合物组份（简称R组份）反应生成的一种弹性体物质。

异氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。

其中的A组份可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。

预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。

其中的R组份必须是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成，在端氨基树脂中，不得含有任何羟基成分和催化剂，但可以含有便于颜料分散的助剂。

聚脲产品的优点与传统环保型涂装技术相比(见表1)，喷涂聚脲弹性体技术具有以下优点：表1 环保型施工技术之比较1、不含催化剂，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，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。

（可在冰上施工；在-28℃下施工；可在冰柜中固化）3、双组分,100%固含量，不含任何挥发性有机物（VOC），对环境友好。