喷涂聚脲弹性体技术及在水利工程中的应用

喷涂聚脲弹性体技术及在水利工程中的应用

一 、 喷涂聚脲弹性体
喷涂聚脲弹性体（Spray Polyurea Elastomer 简称SPUA）技术是国外近十年来，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。聚脲材料能够在众多领域推广使用，与其优异的施工性能密不可分。它彻底改变了传统喷涂工艺中普遍存在的溶剂污染、厚度薄、流挂、固化时间长等缺点，。它将瞬间固化、高速反应的特点扩展到一个全新的领域，极大地丰富了聚氨酯的应用范围，拓宽了人们对喷涂技术的应用领域。

二、聚脲材料的特性
聚脲喷涂组合为A、R双组分，A组分为MDI基异氰酸酯半预聚体，R组分为端氨基聚醚、液态胺类扩链剂、颜填料和助剂。配合比组成为：A/R=1：1，其中A:半预聚体；R：氨基聚醚、胺扩。
聚脲材料的特性如下：
（1） 无毒性：100%固含量，不含有机挥发物，符合环保要求，适合在密闭、狭小的空间施工。
（2） 优异的综合力学性能：拉伸强度最高可达27.5MPa，伸长率最高可达1000%，撕裂强度为43.9~105.4kN/m。可根据不同应用场合的需求，在很宽范围内对硬度进行调节，从邵A30（软橡皮）到邵D65（硬弹性体）。
（3） 良好的不透水性：0.3MPa压力下2h不透水，材料无任何变化。
（4） 抗湿滑性好：潮湿状态下的摩擦系数不降低，有良好的抗湿滑性能。
（5） 低温柔性好：在—30℃下对折不产生裂纹，其拉伸强度、撕裂强度和剪切强度在低温下均有一定程度的提高，而伸长率则稍有下降。
（6） 快速固化：反应速度极快，5s凝胶，1min即可达到步行强度，并可进行后续施工，使工效率大大提高。而且由于快速固化，解决了以往喷涂工艺中易产生的流挂现象，可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，涂层表面平整、光滑，对基材形成良好的保护和装饰作用。
（7） 施工效率高：采用成套喷涂、浇注设备，可连续操作，喷涂100m2的面积，仅需30min。一次喷涂施工厚度可达2mm左右，克服了以往多层施工的弊病。
（8） 对环境条件要求较低：对水分、湿气不敏感，施工不受环境温度、湿度的影响。基层干燥的情况下，在北方风沙季节及南方梅雨季节仍可正常施工；此外，还可以在—28℃的寒冷环境下施工，且Ih固化，确保在我国北方地区冬季的正常施工。
（9） 耐腐蚀性：由于不含催化剂，分子结构稳定，所以聚脲表现出优异的耐水、耐化学腐蚀及耐老化等性能，在水、酸、碱、油等价质中长期浸泡，性能不降低。
（10） 聚脲材料与多种底材，如混凝土、砂浆、钢材、沥青、塑料、铝及木材等，都有很好的附着力。
（11） 聚脲材料可以连续喷涂而不会因反应热过于集中而导致鼓泡、焦化等现象，可在150℃下长期使用，并可承受350℃短时热冲击。
（12） 材料性能可调，可加入各种颜、填料，制成不同颜色和形状的制品，并可引入短切玻璃纤维对材料进行增强。
（13） 具有较高的防冲耐磨能力，其抗冲磨能力可达C40混凝土的10倍。
（14） 具有较高的抗盐雾腐蚀、抗冻性好等优点。
三、 聚脲材料的性能
1、力学性能
聚脲材料具有优异的综合力学性能，其力学性能见表 1 。

表 1 聚脲材料的力学性能
项目 拉伸强度（MPa） 硬度（Shore） 伸长率（%） 撕裂强度（kN/m） 100%伸长模量（MPa）
性能 最高27.5 A30～D65 最高1000 43.9～105.4 3.4～13.7

2、耐腐蚀性
聚脲材料的耐浸蚀性能十分突出，除二甲基甲胺、二氯甲烷、氢氟酸、浓硫酸、浓硝酸、浓磷酸等强溶解、强腐蚀介质外，它可耐受绝大部分腐蚀介质的长期浸泡。其耐腐蚀性见表 2。
表 2 聚脲材料的耐介质浸泡腐蚀性能
介质名称 浸泡结果 介质名称 浸泡结果
醋酸（10%）
盐酸（10%）
硫酸（20%）
磷酸（10%）
柠檬酸
乳酸
氢氧化钠（20%）
氢氧化钠（50%）
氢氧化钾（10%）
氢氧化钾（20%）
氨水（20%） 良好
良好
良好
良好
良好
良好、轻微变色
良好
良好、轻微变色
良好
良好、轻微变色
良好 硝酸铵
汽油
柴油
煤油
矿物油
液压油
防冻液
二甲苯
正已烷
异丙醇
饱和盐水 良好
良好
良好
良好
良好
良好
良好
良好、轻微变色
良好
良好
良好

3、低温韧性
通过多年的研究和开发，防水材料（如SBS、APP）的柔韧性较以往的沥青得到了很大的改善，但在应用中，这些材料都不同程度的出现低温脆性开裂、收缩、卷曲等不良热应力现象。而聚脲材料却完全不同，它不仅具有在很宽范围内（从邵A30到邵D65）调节硬度的能力，而且能在高硬度情况下保持优异的低温韧性。其中尤以脂肪族异氰酸酯（如m—TMXDI）与JEFFAMINE聚醚及JEFFAMINE低分子二元胺扩链剂（如D—230、T—403）制备的纯脂肪族聚脲材料的性能最为突出，芳