聚脲喷涂弹性体的研制
喷涂聚脲弹性体技术与应用全文(PPS) - SPUA喷涂聚脲弹性体技术及
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。
高铁专用喷涂聚脲弹性体防水材料研发及应用
摘要喷涂聚脲弹性体（Spray Polyurea Elastomer ，简称SPUA）是国外近20年来兴起的一种新型环保涂料。
其具有快速固化，对湿气、温度不敏感，100%固含量，对环境友好，一次喷涂施工，效率高；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，良好的耐高低温性能等特点。
聚脲凭借其优异的综合性能成为了高铁桥面防护尤其是无碴轨道表面防水耐磨的理想选择。
2009年6月铁道部科技司颁布了《京沪高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件》标准，将聚脲的性能指标由传统的拉伸强度10MPa，断裂伸长率250%，提高到拉伸强度16MPa，断裂伸长率400%以上。
因此需要改进传统聚脲的配方并探索适宜的施工条件以满足铁道部的新标准。
本文阐述了聚脲的发展历程，反应原理，对聚脲配方进行了改进，制作出了符合高铁要求的高弹性聚脲；并解决了高铁施工中底漆选择，潮湿条件施工等问题，具体内容如下：1) 通过对比市面上常用的喷涂聚脲A组分材料，确定合理的NCO值为15.5左右，力学性能符合高铁喷涂聚脲的要求。
2) 通过对各种MDI单体的筛选，确定采用高2，4体含量的液体MDI-50作为聚脲A组分的主要合成原材料并确定了配方。
3) 通过对常用氨基扩链剂E100、E300、W6200等材料的筛选搭配，发现扩链剂E100：W6200=5:2时具有合适的反应时间，力学性能接近高铁喷涂聚脲标准的要求。
4) 通过对B组分主要原材料端氨基聚醚的选择搭配，确定了喷涂聚脲的配方。
送检样品技术指标符合高铁喷涂聚脲暂行技术指标的要求。
5) 对聚脲设备进行描述，并依据高铁施工现场指定的施工规范，确定了最佳施工参数。
6) 对高铁施工中遇到的问题进行了分析研究并提出了解决方法。
关键词：喷涂聚脲；高速铁路铁；防水涂料SPUAAbstractSpray polyurea elastomer (referred SPUA) is a new green paint, which developed 20 years ago abroad.SPUA has lots of characteristics, such as fast-curing, moisture, temperature insensitive, 100% solids, environmentally-friendly, and high efficiency; excellent physical and mechanical properties such as tensile strength, flexibility, anti-aging, anti-media, anti- grinding, etc., good resistance to high temperature performance and so on.Polyurea with its excellent performance, has been the best choice for high-speed rail bridge surface protection, especially non-ballast track surface ideal for waterproof wear.In June 2009, "Beijing-Shanghai high speed railway bridge concrete bridge deck waterproofing spray polyurea Interim technical conditions" was approved by Ministry of Railway Technology, the performance quota of polyurea was raised from the traditional tensile strength 10Mpa with 250% elongation at break to tensile strength 16Mpa with 400% elongation at break.Therefore need to improve traditional polyurea formulations and explore the construction of suitable conditions to meet the new standards the Ministry of Railways.This paper describes the polyurea development process and reaction principle, by adjusting the formula of polyurea to produce high elastic polyurea which meets the requirements of high-speed rail, and the formula also solves the primer selection, wet condition construction and other issues in the high-speed rail construction, as follows:1, By comparing the common market A component polyurea spray materials, fix the NCO reasonable value of about 15.5, which meets the polyurea waterproofing mechanical properties requirements most for the high-speed rail.2, Through a variety of MDI monomer screening, choose high content of 2'4 body as a liquid MDI-50 A component polyurea raw materials and identified the main formula.3, Through the screening and collocation of common amino chain extender E100, E300, W6200 and other materials, determine the chain extender selection of E100: W6200 = 5:2 or so can reach the appropriate reaction time, it is closest to the requirements of the mechanical properties of high-speed rail.4, Through the screening and collocation of main raw material B component - terminal amino polyether, ultimately determine the basis formulations for spray polyurea. And send sampletest for high-speed rail Provisional technical requirements of the performance testing.5, Come to understand the polyurea equipment, to determine the optimum construction parameters, and work out reasonable on-site construction specifications for the high-speed rail. 6, Tracking the high-speed rail polyurea construction, analyzing and solving the problems during high-speed rail construction.Key words:spray polyurea; high-speed railway iron; waterproof coating ;SPUA目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1中国高速铁路建设概况 (1)1.1.1中国高速铁路发展规划 (1)1.1.2高速铁路桥梁防护的重要性 (1)1.1.3目前铁路应用主要防水材料 (2)1.1.4喷涂聚脲防水涂料在高铁中应用 (2)1.2喷涂聚脲弹性体材料 (3)1.2.1喷涂聚脲弹性体材料简介 (3)1.2.2喷涂聚脲弹性体材料特点 (3)1.2.3喷涂聚脲弹性体材料发展历程 (4)1.2.4喷涂聚脲弹性体的化学反应原理 (5)1.2.5喷涂聚脲弹性体的结构特征 (6)1.2.6喷涂聚脲弹性体的分类特征 (7)1.2.7喷涂聚脲弹性体材料在国内外发展现状 (8)1.3京沪高铁专用喷涂聚脲防水材料性能要求 (10)1.3.1京沪高铁概况 (10)1.3.2国内喷涂聚脲防水材料性能概况 (11)1.3.3高速铁路桥梁混凝土桥面喷涂聚脲防水层暂行技术条件 (11)1.4本研究的目的和主要研究内容 (13)第二章高铁专用喷涂聚脲弹性体的制备 (14)2.1喷涂聚脲弹性体的体系介绍 (14)2.2喷涂聚脲弹性体测试仪器及测试方法 (14)2.2.1聚脲弹性体漆膜制备方法及设备参数设定 (14)2.2.2主要性能指标的测试仪器及方法 (15)2.3喷涂聚脲弹性体主要原材料 (18)2.3.1聚脲A组分主要原材料 (18)2.3.2聚脲B组分主要原材料 (22)2.4高铁专用喷涂聚脲弹性体的合成 (30)2.4.1聚脲配方设计原理 (30)2.4.2聚脲合成工艺 (32)2.4.3聚脲A组分NCO值的确定 (32)2.4.4聚脲A组分材料的选择和配方确定 (35)2.4.5聚脲B组分扩链剂的选择 (37)2.4.6聚脲B组分端氨基聚醚的选择 (38)2.4.7聚脲B组分材料搭配和配方确定 (39)2.5本章小结 (40)第三章喷涂聚脲弹性体在京沪高铁上的应用 (41)3.1喷涂聚脲施工设备介绍 (41)3.1.1聚脲主要设备供应商和设备历史 (41)3.1.2喷涂设备的基本构成 (42)3.1.3GRACO公司Reactor H-XP3喷涂设备介绍 (44)3.1.4喷涂辅助设备 (46)3.2喷涂聚脲配套材料简介 (47)3.2.1聚脲基层处理剂 (47)3.2.2聚脲修补材料 (47)3.2.3聚脲面漆 (47)3.2.4聚脲层间搭接剂 (48)3.3喷涂聚脲在京沪高铁的应用 (48)3.3.1秀珀聚脲在京沪高铁应用概况 (48)3.3.2京沪高铁喷涂聚脲防水施工规范 (49)3.3.3喷涂聚脲防水材料在高铁上的施工图 (51)3.4高铁聚脲施工中遇到的问题及解决方案 (52)3.4.1聚脲材料施工中堵枪现象及解决方案 (52)3.4.2聚脲附着力问题及底漆材料的选择 (53)3.4.3聚脲施工中鼓泡现象分析及解决方案 (56)3.4.4聚脲施工中针孔现象和避免方案 (57)3.5本章小结 (58)第四章总结与展望 (59)4.1论文总结 (59)4.2本论文产生的效益 (59)4.3聚脲产品应用展望 (60)参考文献 (61)致谢 (62)附件-喷涂聚脲检测报告 (63)第一章绪论1.1中国高速铁路建设概况1.1.1中国高速铁路发展规划随着国家经济的快速发展，目前的公路铁路运输网络已经满足不了日益增长的运输需求。
聚脲弹性体介绍SPUA
材料性能---4. 耐介质性能
介质名称
10%醋酸 10%盐酸 10%磷酸 20%硫酸 20%氨水 20%氢氧化钾 50%氢氧化钠
结果
很好 很好 很好 很好 很好 变色、好 变色、好
介质名称
二甲苯 防冻液 正己烷 汽油 煤油 柴油 液压油
结果
变色、好 很好 很好 很好 很好 很好 很好
饱和盐水
很好
硝酸铵
0
新型 优秀 金属 厂房内 <800μm
0
新型 优秀 不限 不限
一次成膜 厚 度
无限制
2002 年PDA统计资料
全球聚脲的产量达到1.13万吨，销售额7500
万美元 ，应用领域分布如下：
混凝土保护 - 60% 耐磨衬里 - 15% 防水保温- 5% 钢结构防腐 - 10% 影视道具等 - 10%
伸长率(%) 剪切强度 (KN/m) 硬度(Shore D) 420 43.9 180 67.7 350 105 130 102
材 质
35
51
----
----
材料性能---3.户外耐老化性能
芳香族SPUA
项 目 抗张强度 （MPa） 伸长率（%） 剪切强度 （KN/m） 硬度（Shore D） 老 化 前 13.5 137 76.4 59 老 化 后 13.4 110 84.4 63
(耐压、抗冲击、外表光顺、无接缝)
玻璃钢水滑道修复
现场施工——弯、接头
获取更多信息请您联系我们 北京市友联信达商贸有限公司 地址：北京市宣武区育新街47号 清芷园8C105室 邮编：100054 电话：86-010-83502659 传真：86-010-83501208 网址： E-mail:unifriend@
油气管道施工喷涂聚脲弹性体技术研究1
油气管道施工喷涂聚脲弹性体技术研究摘要：喷涂聚脲弹性体技术是国外新型喷涂技术，它以优异的理化性能、工艺性和环保性，得到了迅猛发展，在石油天然气管道、场站施工腐蚀防护方面具有广阔的应用前景，显示了强大的生命力。
关键词：喷涂；聚脲；弹性体；防腐目前国内外常用的埋地管道防腐涂层主要有石油沥青、煤焦油瓷漆、熔结环氧粉末(FBE)、双层熔结环氧粉末(双层FBE)、PE胶带、PE夹克层、2PE/3PE结构防腐层以及聚脲弹性体(SPUA)等。
目前国际防腐界对大型、长寿命、安全性要求高的管线防腐层选用有一个基本共识：选择的防腐层性能越优良、越经济。
在这种情况下，SPUA材料以优异的理化性能、工艺性和环保性，广泛应用于石油天然气管道、场站施工腐蚀防护领域，成为目前管道外防腐最理想的选择之一。
一、喷涂聚脲弹性体技术的基本原理根据美国“聚脲发展协会”聚脲的定义如下：喷涂聚脲是由异氰酸酯组分(简称A组分)与氨基化合物组分(简称R组分)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者端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。
其中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。
基本的反应可用下式表示：R-NCO+R’-NH2→RNHCONHR’二、聚脲弹性体材料的优势性能(一)聚脲弹性体材料的基本性能聚脲弹性体材料致密、连续、无接缝，有效地阻止了外界腐蚀介质的侵入，防腐性能十分突出。
同时，由于其优异的柔韧性，完全能够抵御昼夜、四季环境温度变化带来的热胀冷缩，不会产生开裂和脱落现象。
聚脲弹性体材料的耐介质性能十分突出，除二甲基甲酰胺、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(25℃)。
普通的管道防腐材料如熔结环氧粉末的耐盐雾实验一般不超过500小时，实际使用寿命在20年以下。
喷涂聚脲弹性体技术的研发
中图分 类号 ：Ｕ ６ ６ Ｔ ５ ｑ． ５
文献 标志 码 ： Ｂ
随着 我 国建筑 防水 事业 的发 展 ．新 型防 水材 料
等 性能 指标 达 到或超 过 《 喷涂 聚脲 防水 涂料 》 的标准
要 求 。在 Ｂ组 分 的技 术 路线 上 。 用 了复 合 氨基 聚 选 醚 和胺 类扩 链剂 作 为 固化 剂 ．通 过复 合交联 剂 加人
杨保国 ． 李海波２吴光晨
（１ 徐 州 卧 牛 山新 型 防 水 材 料 有 限 公 司 ， 苏 徐 州 ． 江
２ １５ ； ． 州 矿 务 集 团 有 限 公 司 卧 牛 山 煤 矿 ， 苏 徐 州 ２１１ ２ 徐 江
２ １５ ） ２ １ １
摘 要 ：简 要介 绍 了喷涂 聚脲 弹 性体技 术 自２ ０世 纪 ９ Ｏ年 代从 国外 引进 以来在 我 国的研 发 、
产 品高强 度喷 涂 聚脲 防水涂 料 的技 术路线 上选 用 多
种 型 号 的 多元 醇 聚 醚 进 行 调 节 和 ＭＤ 制 备 预 聚 体 Ｉ Ａ组 分 通过 控 制聚 醚 的品种 及 不 同的 聚醚 之 间的
配 合 比例 ， 使其 抗 拉 强度 、 裂伸 长 率 、 温 柔 性 可 断 低
３ ３ 出 现 的 问 题 及 处 理 方 法 ．
３３ １ 颜 色不均 匀 ． ．
６ ０ ｒ ｍ ０ ｉ ／ ｎ
搅拌
。
ｉ
Ｈ０ｉ搅 岔Ｉ０ ４ｍ Ｉｒ 季ｎ９ｍ ０ ［拌ｉ ｒ￣０ｎ ／， 散 ／ 。 ｉ
ｌ Ｌ ｌ ｌ ３ ｎ ｍ
生产 的 Ｂ组 分 材 料 在放 置 后 Ｂ料 中颜 料 易 出
完全不 同 于以往 的普通涂 料施 工 喷涂设备 是喷涂 聚脲技 术 的基础 ．也是 喷涂 聚脲 技术 推广应 用 的难 点 自从海 洋化工 研究 院 １９ ９ ７年在 国 内首次 引进美
喷涂聚脲弹性体技术的发展历程
喷涂聚脲弹性体技术的发展历程前言喷涂聚脲弹性体(Spray Polyurea Elastomer，以下简称SPUA)技术是国外近十年来，继高固体分涂料、水性涂料、光固化涂料、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。
该技术自1999年在我国投人商业应用以来，已经在钢结构防腐、建筑物防水、影视道具制作等领域，得到了广泛的应用。
笔者从大量的国外资讯中去粗取精，并结合在我国研制和开发SPUA技术中的体会，撰写本文，以期进一步推动我国SPUA技术的发展。
2 关于喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲的定义早期对喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲的定义比较含混，即：将R组分中端氨基树脂和端氨基扩链剂含量在80％以上的体系，称为聚脲；将R组分中端羟基树脂和端羟基扩链剂含量在80％以上的体系，称为聚氨酯；介于两者之间的称为聚氨酯(脲)或混合体(hybrid)。
随着喷涂聚脲弹性体技术的发展，其定义也越来越清晰。
美国“聚脲发展协会”(Polyurea Develop-ment Association，简称PDA)对喷涂聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲的定义是：喷涂聚氨酯：是由异氰酸酯组分(简称A组分)与树脂组分(简称R组分)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羟基化合物与异氰酸酯反应制得。
其中R组分一定是由端羟基树脂(如：二元醇、三元醇、多羟基聚合物多元醇等)和端羟基芳香族或脂肪族扩链剂组成，在端羟基树脂中，一定含有用于提高反应活性的催化剂。
喷涂聚氨酯(脲)也叫混合体，它是由异氰酸酯组分(简称A组分)与树脂组分(简称R组分)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。
脂肪族喷涂聚脲弹性体的制备及其应用
Ｋｅ ｒ ｓ ｌ ｈ ｔ ； ｐ ａ ｏ ｙ ｒ ａ ｅａ ｔｍｅ ； ｕ ｓ— ｒ ｐ ｌｍｅ ； ｙ ｗｏ ｄ ：ａｉ ａ ｉ ｓ ｒｙ ｐ ｌｕ ｅ ｌｓ ｐ ｃ ｏ ｒ ｑ ａ ｉ ｐ ｅ ｏｙ ｒ ＲＮＨ— ｏ ｙ ｔ ｅ ； — — ｌ ｅｈ ｒ ＲＮＨ— ｈ ｉ ｘ ｅ ｄ ｒ ｐ — ａｎ ｅ ｔ ｎ ｅ ｃ
喷 涂聚脲弹 性体技 术是 国外近 ｌ ０年来继 高固体
聚脲 的物 理性 能也 已经 较为 理想 。第 三代是 聚 天 门 冬 氨酸酯 聚脲 ［］ 具有 优异 的耐 黄变 性 ， 反 应速 ２， －它 ３ 且 度从 ５ｒｉ到 ２ｈ可调 ， 点是硬度 太高 ， ｎ ａ 缺 价格 昂贵 。 现有 的喷涂 聚脲大 多为芳香 族聚脲 体系 ， 能优 性
胺基 聚醚和脂 肪胺类 扩链剂 组成 ， 因此在保 色性能 上
有 了很 大的 改进 ， 并且 随着 技术 的不 断 更新 ， 肪族 脂
收稿 日期 ：０ １０ — ８ ２ １－ ７ １
不理 想 。本 文通过选 取合适 的仲胺 基聚 醚和扩链剂 ， 制备 了新 型脂肪族 聚脲 弹性 体 ， 究 了仲 氨基聚 醚对 研
一 撼 聚技专 鬻术栏 脲一 爨曩 奢 羲
脂 肪 族 喷 涂 聚 脲 弹 性 体 的 制 备 及 其 应 用
亓 峰， 孟庆 莉， 刘培礼 ， 崔洪犁
（ 岛佳 联化 工 新 材料 有 限 公 司 ， 青 山东 青 岛 ２ ６０ ） ６ １０
摘要 ： 研究了仲胺基聚醚和扩链 剂对脂肪族喷涂聚脲弹性体性能的影响 ， 结果表明， 采用仲胺基聚醚可以降低半预聚体
聚脲弹性体的发展历程
聚脲弹性体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 基活性氢组份伯羟基多元醇、二醇扩链剂、催化剂伯羟基多元醇、芳香族二胺扩链剂、催化剂端氨基聚醚、二胺扩链剂主要优/缺点优点：价廉缺点：对水敏感，极易发泡；力学性能差等优点：价格适中缺点：发泡、力学性能一般优点：对温度及湿度不敏感，力学性能好，耐老化性能突出缺点：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。
湖南德谦从美国引进该技术，经过消化吸收，已开始在皮卡车厢耐磨、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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
２．５ 重复性实验
使用相同的 Ａ 、Ｂ 组分，保证喷涂机液压泵压
力 ５．８２２ＭＰａ（８５０ｐｓｉ），Ａ 组分主加热器设定温度为
７３．９℃（１６５ Ｆ），物料出口压力为（１９．１７９±０．６８５） ＭＰａ
Ｅ－３ ０ ０ １．０５ ４０．３ １３５ １８．４ ２８０ ６８．６ ９ ２
Ｔ Ｘ － ２ １．０５ ４１．６ １４０ １３．６ ２５０ ７５．０ ９ ３
注：Ｖ（Ａ 组分）：Ｖ （Ｂ 组分） 均为 １：１。
由表 ４ 可看出：采用 Ｅ－３００ 作为扩链剂的喷涂
弹性体综合力学性能最好，表干时间也符合要求。
黏度按 ＧＢ／Ｔ ２７９４ — １９９５ 测定；密度按 ＧＢ／Ｔ ４４７２ — １９８４ 测定；硬度（邵氏 Ａ）按 ＧＢ／Ｔ ５３１ —１９９９ 测定；拉伸强度及伸长率按 ＧＢ／Ｔ ５２８ — １９９８ 测定； 撕裂强度按 ＧＢ／Ｔ ５２９ — １９９９ 测定。
收稿日期： ２００８－１１－２ ３ 作者简介： 周文英（１９６ ９ －），女，河南济源人，高级工程师，主要从事聚氨酯弹性体的研究与开发工作。 电子信箱： ｚｈｏｕｗｙｌｍ＠１６３．ｃｏｍ
关键词： 喷涂；聚脲；聚氨酯；弹性体 中图分类号： ＴＱ３２８．３； ＴＵ５７ 文献标识码： Ａ 文章编号： １６７２－２１９１（２００９）０２－００４５－０３
喷涂聚脲弹性体技术是国外２０世纪末为适应环 境需求而研制的一种新型无溶剂、无污染的绿色施 工技术。聚脲弹性体材料具有较高的机械强度、较 好的弹性、优异的耐磨、耐油、耐低温、耐臭 氧和防辐射等优点，因此获得广泛应用。喷涂聚 脲弹性体技术将多异氰酸酯和端氨基聚醚通过专用 喷涂设备进行高压快速撞击反应而生成聚脲弹性体 涂层。它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，将瞬 间固化、高速反应的特点扩展到整个全新的领域， 拓宽了喷涂技术的应用领域。该材料面世以来即在 建筑、造船、交通、运输等行业得到广泛应用。
②向装有搅拌器、温度计、真空管的烧瓶中 加入计量好的一种或几种聚醚多元醇，在 １００￣１１０ ℃下真空脱水 ２￣３ ｈ，然后降温至 ８０℃左右，加入 计量好的二胺类固化剂、催化剂等，搅拌均匀即 得固化剂（Ｂ 组分）。 １．３．２ 涂装工艺
采用聚氨酯弹性体喷涂设备和撞击混合喷枪涂 装。如采用美国 Ｇ Ｒ Ａ Ｃ Ｏ ／ Ｇ Ｕ Ｓ Ｍ Ｅ Ｒ 公司 Ｈ －２ ０ ／ ３５ＰＲＯ 设备和 ＧＸ－７ 喷枪。使用 Ｈ－２０／３５ＰＲＯ 准确 计量组分并用泵输送到喷枪，两组分物料在喷枪混 合室内进行撞击混合，然后喷出。
表 ４ 不同胺类扩链剂对弹性体性能的影响 Ｔａｂ．４ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ａｍｉｎｅ ｅｘｔｅｎｄｅｒｓ ｏｎ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
扩链剂
异氰 酸酯 指数
硬段 表干
含量／ 时间／
％
ｓ
拉伸 强度／ ＭＰａ
伸长 率／ ％
撕裂 强度／ （Ｎ． ｍｍ－１）
邵Ａ 硬度
Ｄ Ｅ Ｔ Ｄ Ａ １．０５ ３８．０ １ ０ １１．７ ２３０ ５４．２ ９ ５
纯聚脲体系喷涂弹性体技术存在着关键原料端 氨基聚醚未实现国产化且价格昂贵等问题。聚脲喷
涂体系凝胶时间一般小于 １０ ｓ，只能采用机械喷涂 工艺，在复杂工艺条件下使用受到限制。与聚脲喷 涂体系物料相比，非端氨基聚醚喷涂聚氨酯物料的 优点在于凝胶时间在一定范围内可调、实干时间短 和适应性强。
该研究是根据用户的要求，开发用于机械喷涂 施工的非端氨基聚醚喷涂聚氨酯物料。主要的技术 手段为使用成本较低的高活性醇醚替代高成本的端 氨基聚醚，制得的喷涂物料的性能达到端氨基聚醚 喷涂物料的性能，以降低成本和易于实用。 １ 实验部分 １．１ 主要原料
首先对设备进行校准，保证原材料配比准确， 然后调节系统压力，最后启动喷枪控制开关，开 始喷涂，喷枪移动速度 ０．３￣０．５ｍ／ｓ，单层喷涂厚度 ２ ￣ ４ ｍ ｍ 。喷涂工艺流程图见图 １ 。
空压机
乙组分贮罐
甲组分贮罐
高压计量泵
高压计量泵
喷枪
工件
图 １ 喷涂工艺流程 Ｆｉｇ．１ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ｏｆ ｓｐｒａｙ ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ ｃｏａｔｉｎｇｓ
影响
在其他条件一定的条件下，采用相同的扩链剂
ＣＴ，其组成为：ｍ（５５１Ｃ）：ｍ（２２０）：ｍ （ＤＥＴＤＡ）：ｍ
（８１１８）＝３５．５：４０．５：１７：０．３，ｗ（ＮＣＯ）均为 １３．０％，考
察了异氰酸酯种类对预聚物黏度及材料性能的影
响，结果见表 ２ 。
表 ２ 异氰酸酯种类对预聚物黏度及材料性能的影响 Ｔａｂ．２ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ ｔｙｐｅｓ ｏｎ
１．４ 喷涂原理 采用撞击混合技术使 ２ 种反应活性极高的液体
在高压驱动下相互撞击，其过程是 ２ 种液体在一个 很小的混合室中分散并形成湍流而均匀混合，被高 压挤出喷枪后又经过一次雾化再混合，从而保证了 在极短的适用期内有很均匀的混合效果。 ２ 结果与讨论 ２．１ 喷涂物料 Ａ、Ｂ 组分黏度、密度的控制
组分均无溶剂） 。
表 １ 中自制物料 Ａ 组分中 ＳＰＵ－１２９、Ｂ 组分中
ＳＰＵ－１２９Ｂ 已与对应的进口料的黏度和密度接近。
通过调整 Ａ、Ｂ 组分中软段聚醚种类及比例，使物
料黏度、密度控制在喷涂机要求的工艺参数以内，
从而保证喷涂时出口压力和反应比例符合设计要
求。
２．２ 不同异氰酸酯结构对预聚物黏度及材料性能的
根据喷涂机工艺参数要求，喷涂设备两出口压 力差需控制在 ２．０５５ＭＰａ（３００ｐｓｉ）以内，因此喷涂物 料 Ａ 、Ｂ 组分黏度应接近。由于喷涂机是按体积比 来计量的，喷涂物料 Ａ、Ｂ 组分密度要控制在 ０．９５￣
１．１０ｇ／ｃｍ３ 之间，才能使喷出等体积 Ａ、Ｂ 组分物料
时其质量比约为 １：１，目前制备的喷涂物料 Ａ、Ｂ 组
ｐｒｅｐｏｌｙｍｅｒ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ａｎｄ ｍａｔｅｒｉａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
异氰酸酯 种类
预聚物 表干 拉伸 黏度／ 时间／ 强度／ （Ｐａ．ｓ） ｓ Ｍ Ｐ ａ
ＭＤＩ １００／ＭＤＩ ５０ （质量比为１：１） １．３４
１ ８ １５．０
ＭＤＩ ５０
１．３３ ２ ５ ４．０２
Ｌ －Ｍ Ｄ Ｉ
· 47 ·
量比对喷涂聚氨酯物料性能的影响见表 ３。
表 ３ Ｂ 组分多元醇配比对喷涂聚氨酯物料性能的影响 Ｔａｂ．３ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｐｏｌｙｏｌ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｓ ｉｎ Ｂ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｎ
ｐｏｌｙｕｒｅａ ｓｐｒａｙ ｅｌａｓｔｏｍｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｎ（２２０）：ｎ（５５１ｃ）
聚脲喷涂技术已在欧美、韩国、日本、中国 台湾等地的高速铁路建设中得到了成功应用。主要 用于路基与桥梁防水防渗和混凝土基面防护等，在 中国目前在建的城际高速铁路桥梁防水中聚脲喷涂 技术也开始得到用户认可和应用。
目前，我国的高速铁路客运专线建设正在加速 进行，对客运专线混凝土桥梁配套材料需求量很 大。国内首条城际快速铁路专线已决定采用黎明化 工研究院先期开发的聚氨酯弹性体防水层材料，新 研制的聚氨酯弹性体防水涂层材料在其他新建客运 专线混凝土桥梁中也取得良好的使用效果。但是， 这种室温固化浇注物料主要采用手工刮涂、摊涂等 方法施工，在某些地方冬季施工有一定困难。经用 户试用和比较后，提出希望采用更方便、更高效率 的机械喷涂施工工艺。
１．９６ １ ０ １１．７
ＭＤＩ １００
１．２０ １ ６ １５．０
伸长 撕裂 邵 Ａ 率／ 强度／ 硬度 ％ （Ｎ． ｍｍ－１）
４０５ ５４．６ ８ ５
１７５ ４８．１ ８
由表 ２ 可看出，由异氰酸酯 ＭＤＩ １００／ＭＤＩ ５０、
ＭＤＩ ５０ 和 ＭＤＩ １００ 制得的预聚体的黏度较低，使用
分已基本符合要求，具体数据见表 １ 。
表 １ 进口样与自制物料黏度、密度的比较
Ｔａｂ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ ａｎｄ ｄｅｎｓｉｔｙ ｂｅｔｗｅｅｎ
ｉｍｐｏｒｔ ｐｒｏｄｕｃｔ ａｎｄ ｓｅｌｆ－ｍａｄｅ ｓａｍｐｌｅｓ
物料
黏度（２５℃）／（Ｐａ．ｓ） 密度／（ｇ．ｃｍ－３）
聚氧化丙烯二醇（２２０，２１０）：上海高桥石油化 工三厂；高活性聚醚三醇（ Ｅ Ｐ－５ ５ １ Ｃ，羟值 ５６ ｍ ｇ （ Ｋ Ｏ Ｈ ） ／ ｇ）：山东东大化工集团；高活性聚醚三醇 （ＴＥＰ－３３０Ｎ，Ｍｎ＝４ ８００）：天津石化三厂；二苯基 甲烷二异氰酸酯（ Ｌ －Ｍ Ｄ Ｉ ，Ｍ Ｄ Ｉ －１ ０ ０ ，Ｍ Ｄ Ｉ －５ ０ ）： 烟台万华聚氨酯股份有限公司；３，５－ 二乙基甲苯二 胺（ＤＥＴＤＡ）、３，５－ 二甲硫基 －２，４－ 甲苯二胺、３，５－ 二甲硫基 －２，６－ 甲苯二胺（Ｅ－３００）：美国 Ａｌｂｅｍａｒｌｅ 公司；２，４－ 二氨基 －３，５－ 二甲硫基氯苯（ＴＸ－２）：淄 博方中化工有限公司；有机铋聚氨酯催化剂 （ＢｉＣＡＴ８１１８）：美国 Ｓｈｅｐｃｈｅｍ 公司。所有原料均 为工业级。 １．２ 性能表征
· 46 ·
化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
２００９ 年第 ７ 卷第 ２ 期
１．３ 合成方法 １．３．１ 喷涂聚氨酯物料的制备
①向装有搅拌器、温度计、真空管的烧瓶中 加入聚醚多元醇，在 １００￣１１０℃下真空脱水 ２￣３ ｈ， 降温至 ６０℃左右。缓缓加入到计量好的二异氰酸酯 中，控制反应温度为 ８０±５℃，氮气流保护条件下 反应 １￣３ ｈ 制成半预聚体（Ａ 组分）。
２００９ 年第 ７ 卷第 ２ 期
化学推进剂与高分子材料 Chemical Propellants & Polymeric Materials
· 45 ·