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喷涂聚脲弹性体涂料的发展现状及未来趋势

廖有为

（湖南湘江涂料集团有限公司 湖南长沙 410003）

摘 要：本文详细阐述了喷涂聚脲弹性体涂料（以下简称聚脲或聚脲涂料）的发展历程、反应原理及特点，详细介绍了聚脲喷涂设备及施工工艺，同时通过分析我国聚脲标准的发展、设立，以及聚脲喷涂与应用的经典应用案例等，展望了聚脲涂料的未来发展趋势。

关键词：喷涂聚脲 涂料 现状 趋势 应用

Current Status & Incoming Trends of Spray Polyurea

Elastomer Coating

Liao Youwei

（Hunan Xijiang Paint Group Co.,Ltd., 410003 Changsha）

Abstract: This article illustrates the development history, chemical mechanism and properties of spray polyurea elastomer coating, then introduces spray equipments and application process. In addition the development and making procedure of Chinese standards on polyurea is also discussed. Thus typical cases of polyurea application and incoming trends of polyurea coating are presented.

Key Words: spray polyurea , coating, current status, application

1、喷涂聚脲弹性体涂料技术的发展历程

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 阶段 第一代 第二代 第三代 体系 聚氨酯 聚氨酯(脲) 聚脲 异氰酸酯组份 MDI基 MDI基 MDI基 伯羟基多元醇、伯羟基多元醇、芳香端氨基聚醚、二胺活性氢组份 二醇扩链剂、催族二胺扩链剂、催化扩链剂 化剂 剂 优点：价廉 优点：价格适中 优点：对温度及湿主要优/缺点 缺点：对水敏感，缺点：发泡、力学性度不敏感，力学性极易发泡；力学能一般 能好，耐老化性能性能差等 突出 缺点：成本较高 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。湖南湘江涂料集团2000年从美国引进该技术，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、喷涂聚脲弹性体涂料的化学原理及特点

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、喷涂设备及施工工艺

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。 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

图1 H20/35聚脲喷涂机

3.1.2、Reactor H-XP3 型液压驱动聚脲喷涂机

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

图2 ReactorH-XP3聚脲喷涂机

3．1．3、聚脲喷涂设备的工作原理及系统示意图