作者：劉俊如

  （山西省建，山西 太原 030001）

  摘 要：介紹了噴涂聚脲這一防護(hù)新材料在工程中的應(yīng)用。從聚脲產(chǎn)品、噴涂設(shè)備、施工工藝、施工中容易出現(xiàn)的問題及其處理方法等多角度，研究了聚脲應(yīng)用的主要場(chǎng)景，對(duì)聚脲在軍民融合應(yīng)用中的前景進(jìn)行了展望。

  關(guān)鍵詞：聚脲；防水；防腐；耐磨；防護(hù)

  1 聚脲防護(hù)材料綜述聚脲防護(hù)材料是聚氨酯防護(hù)材料的一個(gè)分支，具有聚氨酯防護(hù)材料的共性，例如良好的防水、防腐、耐磨等性能，但也有其獨(dú)特性，例如反應(yīng)速度快，可以在任何平面、立面、曲面進(jìn)行厚度噴涂。涂層具有良好的力學(xué)性能，施工速度較聚氨酯材料提高10倍以上。聚氨酯是一門大類材料，包括彈性體、塑性體等。本文主要研究雙組份噴涂型聚脲彈性體的應(yīng)用。雙組份噴涂聚脲通常簡(jiǎn)稱為SPUA，由A、B 雙組份組成。A 組份為主要反應(yīng)物質(zhì)，B 組份為氨基固化劑。A、B 兩組份經(jīng)過專用噴涂設(shè)備進(jìn)行高溫高壓快速混合，在幾秒～幾十秒內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)固化，形成具有良好力學(xué)性能的防護(hù)涂層。根據(jù)用途、使用場(chǎng)景不同，可以設(shè)計(jì)出不同性能的配方，滿足不同防護(hù)工程的要求。2 噴涂聚脲施工專用設(shè)備噴涂聚脲與聚氨酯最大的不同，就是固化時(shí)間不同。聚脲可以在幾秒～幾十秒內(nèi)固化成膜，這也決定了聚脲只能采用特殊噴涂設(shè)備進(jìn)行施工。聚脲噴涂設(shè)備一般分為氣動(dòng)式、電動(dòng)式、液壓式3大類，主要原理為：A 料和B 料按照體積比1∶1的精確配制，同時(shí)從料桶被2個(gè)計(jì)量泵抽入噴涂機(jī)的2個(gè)進(jìn)料口，通過噴涂機(jī)后A、B 液態(tài)黏稠料被加熱到60～70 ℃變得很稀，壓力被提升到15～20 MPa，然后經(jīng)過高壓保溫管路輸送到雙組份混合噴槍，經(jīng)過噴槍中的高壓混合室進(jìn)行高溫高壓撞擊混合，瞬間一次混合后，經(jīng)高壓噴嘴霧化二次混合，垂直噴到基材表面時(shí)進(jìn)行第三次撞擊混合成膜。配套的空壓泵主要用于噴槍的自清潔，平時(shí)噴槍噴嘴噴壓縮空氣保持噴嘴清潔，噴聚脲時(shí)停止噴氣。即“噴氣不噴料，噴料不噴氣”。3 噴涂聚脲產(chǎn)品及其配套輔料噴涂聚脲按照不同用途，力學(xué)性能完全不同，施工時(shí)必須配套輔料才能達(dá)到施工的效果。（1）防水用聚脲：主要用于混凝土、砂漿表面，也可用于金屬屋面，瓷磚表面等，主要起到防水防滲作用。如果是外露式防水，聚脲中應(yīng)添加耐紫外線成分。例如用在屋面防水、屋面維修時(shí)，都需使用耐紫外線型防水聚脲。如果用于大壩防水，則不僅要耐紫外線還要耐磨損、抗沖刷，要選用大壩耐沖刷型聚脲。如果用于非外露場(chǎng)合，則可以選用成本較低的普通型防水聚脲。（2）防腐用聚脲：主要用于混凝土和金屬表面防腐蝕。用于混凝土防腐蝕聚脲要求彈性好，以適應(yīng)混凝土結(jié)構(gòu)的變形，并選用厚涂型材料，一般噴涂厚度1.5～3.0 mm。用于金屬表面防腐時(shí)，要選用強(qiáng)度大、硬度高的薄涂型材料。一般噴涂厚度0.5～1.0 mm，金屬防腐聚脲大多采用天冬類聚脲，一般聚脲為聚酯類或聚醚類。（3）耐磨地坪用聚脲：主要用于地下 ** 地面、工業(yè)廠房地面，體育場(chǎng)看臺(tái)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地面等。這類聚脲的特點(diǎn)是耐磨、消音、降噪，是目前地坪材料中的高端產(chǎn)品，因?yàn)樵靸r(jià)的因素，這類聚脲多為薄涂型彈性體，一般噴涂厚度為1.0～1.2 mm。（4）配套輔料介紹：噴涂聚脲應(yīng)用技術(shù)是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，對(duì)工程質(zhì)量影響的因素很多，其中一個(gè)重要因素就是基面質(zhì)量。為保證基面平整、堅(jiān)固、封閉潮氣（出潮氣時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣泡），就需要配套的一些輔料，例如膩?zhàn)印⒌淄俊⒕W(wǎng)格布等。膩?zhàn)拥淖饔檬菍⒒孀兊钠秸忾]各種微小孔洞裂縫。底涂的作用是封閉基面濕氣，提高基面與涂層的粘接力。網(wǎng)格布的作用是增加涂層與基面之間抗應(yīng)變能力，減少涂層空鼓、開裂，提高涂層的耐久性。4 噴涂聚脲施工工藝噴涂聚脲的施工工藝根據(jù)具體應(yīng)用的場(chǎng)景和用途不同而有所差異，但其主要工序及基本做法大同小異。噴涂聚脲部分工程施工應(yīng)用見圖1、圖2。

圖1 水上樂園聚脲防水施工效果圖2 上人屋面聚脲防水施工效果

  （1）基面處理：對(duì)于混凝土或砂漿基面，必須先進(jìn)行裂縫、孔洞的修補(bǔ)，修補(bǔ)材料一般使用環(huán)氧類砂漿。修補(bǔ)完畢后進(jìn)行機(jī)械打磨，將表面打磨平整，打磨產(chǎn)生的灰塵用吸塵器吸干凈。對(duì)于金屬類材質(zhì)基層，先進(jìn)行表面打磨，除去氧化層。打磨后，用軟布蘸溶劑擦洗干凈。大型金屬罐體可采用噴砂處理。

  （2）噴涂底涂。選用適合施工基面的專用底涂，均勻噴涂或滾涂在基面上，目的是提高涂層與基面的粘結(jié)力。不同的基面，所用的底涂完全不同。有的廠家底涂中含有少量溶劑，施工時(shí)必須嚴(yán)禁明火，加強(qiáng)通風(fēng)，室內(nèi)或密閉水池內(nèi)施工時(shí)必須選用無溶劑底涂，以免發(fā)生施工人員中毒事故。

  （3）刮專用膩?zhàn)樱捍顺绦虼蠖嗍┕挝灰蛟靸r(jià)原因而省去。噴涂聚脲專用膩?zhàn)釉诟鞣N基層都不能因節(jié)省成本而省略。膩?zhàn)拥闹饕饔糜?個(gè)：一是使基面堅(jiān)固、平整、無裂紋、無針孔；二是隔絕涂層與基層的水汽傳導(dǎo)，避免涂層起泡、空鼓、出現(xiàn)針眼；三是提高涂層的粘結(jié)力和耐久性。

  （4）噴涂聚脲防護(hù)涂層：當(dāng)膩?zhàn)訉映跏脊袒罂梢陨先藭r(shí)，就可以開始聚脲噴涂作業(yè)。

  施工前一定要看1周天氣預(yù)報(bào)。下雨下雪天氣不能施工，雨雪后基面不干燥不能施工，刮風(fēng)達(dá)到影響到霧化料不能垂直噴射到基面時(shí)也不能施工。

  噴涂時(shí)先調(diào)試好噴涂設(shè)備。可以找一塊保溫板進(jìn)行試噴，只有設(shè)備壓力溫度流量等參數(shù)顯示完全正常，噴出的樣品表觀合格，才能正式開始噴涂工作。

  未經(jīng)培訓(xùn)合格的人員不得正式施工。涂層在1.2 mm 內(nèi)的可以1次噴涂完成。涂層厚度在1.5～2.0 mm 內(nèi)的必須分2次噴涂。噴涂施工時(shí)必須有專人看守噴涂機(jī)，觀察各項(xiàng)參數(shù)變化。質(zhì)檢人員應(yīng)同步用無損測(cè)厚儀進(jìn)行厚度檢測(cè)。

  （5）修補(bǔ)。噴涂完畢后，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題應(yīng)及時(shí)修補(bǔ)，尤其是發(fā)現(xiàn)不固化，或固化太快表面成桔皮狀的，需要堅(jiān)決鏟除重新施工，絕不可抱著“將就、湊合”的心態(tài)，在不合格涂層上面再噴1遍蒙混過關(guān)。因?yàn)榈讓拥娜毕荩瑢檎w質(zhì)量留下隱患，待以后出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)再處理會(huì)造成企業(yè)更大的經(jīng)濟(jì)損失和聲譽(yù)損失。

5 聚脲施工中常見問題及處理方法5.1 基面處理問題

  噴涂聚脲對(duì)施工基面的要求非常高，與常規(guī)涂料施工完全不同，這是由聚脲材料的瞬間凝固特性決定的。例如，噴涂聚脲具有缺陷放大的作用，施工基面上如果有個(gè)針尖大的小眼，噴涂完成后這個(gè)小眼會(huì)變成一個(gè)明顯的針孔。假設(shè)施工基面中有一個(gè)黃豆大的凸出物，噴涂完成后這個(gè)小點(diǎn)會(huì)變成一個(gè)明顯的小包。這類問題造成的原因分析如下：

  （1）基面處理不好容易產(chǎn)生針孔問題。針孔的產(chǎn)生原因一般是基面上有小孔，沒有用膩?zhàn)犹幚碓斐傻摹＿€有一個(gè)原因是基面潮氣太大，而噴涂料在高溫（60～70 ℃）噴到基面上時(shí)，會(huì)使基面內(nèi)濕氣產(chǎn)生水化，迅速形成蒸汽，蒸汽通過涂層后形成針孔，因涂料沒有流動(dòng)性而無法自我修復(fù)，經(jīng)過十幾秒固化后就形成永久針孔。這種情況大多可以通過基面刮膩?zhàn)犹幚矶苊猓珖娡亢蟪霈F(xiàn)這種情況，就要視具體不同情況進(jìn)行處理。如果整體存在大量針眼（見圖3），就只能鏟掉重做。如果是個(gè)別現(xiàn)象，可以使用同一廠家提供的手刮修補(bǔ)材料進(jìn)行修補(bǔ)，修補(bǔ)完畢后，重新噴1層聚脲即可。

圖3 基面處理不好容易產(chǎn)生針眼

  （2）基面處理不好還會(huì)出現(xiàn)起泡現(xiàn)象，就是施工完幾天或十幾天后，涂層出現(xiàn)大小不等的氣泡（見圖4），無法交工驗(yàn)收。

圖4 基面處理不好出現(xiàn)起泡

  處理方法是選擇1周不下雨雪的時(shí)間段，先將氣泡表面割除，范圍要擴(kuò)大到粘接牢固處30～50 mm。晾曬1周左右，讓基面內(nèi)水分揮發(fā)掉，再用廠家提供的修補(bǔ)料進(jìn)行修補(bǔ)。修補(bǔ)處與原有涂層搭接寬度30～50 mm，搭接部位必須使用廠家提供的聚脲層間粘接劑。

  聚脲施工是個(gè)細(xì)活，不能忽略細(xì)節(jié)。想噴出平整完美的效果，必須用廠家配套的膩?zhàn)舆M(jìn)行基面處理。處理前必須打磨基面，將所有突出物打磨平整，然后用吸塵器將粉塵顆粒吸干凈。先將裂縫、凹坑等明顯缺陷進(jìn)行單獨(dú)處理，然后噴涂底涂，待底涂開始表干至剛不沾腳時(shí)，整體刮膩?zhàn)印９文佔(zhàn)訒r(shí)攪拌必須均勻，一般采用電動(dòng)攪拌，攪拌時(shí)間3 min 以上。

5.2 噴涂設(shè)備問題

  聚脲在工程中應(yīng)用最大的瓶頸是噴涂設(shè)備問題，與普通涂料所用的單組份噴涂機(jī)不同，聚脲噴涂機(jī)是雙組份1∶1的計(jì)量型高壓噴涂機(jī)。一旦A、B 料出料比例不是1∶1，噴出的混合料就不能正常固化。有的料表面看起來固化很好，但實(shí)際力學(xué)性能完全達(dá)不到指標(biāo)要求。

  引起A、B 料比例不是1∶1的原因很多，例如吸料口密封不嚴(yán)、有舊料固結(jié)未及時(shí)發(fā)現(xiàn)清理、其中一個(gè)高壓泵密封不好等。只要有任何一點(diǎn)小問題，都會(huì)導(dǎo)致2臺(tái)泵的壓力或流量產(chǎn)生差異。特別是微小差異，噴涂表面幾乎看不出，但實(shí)測(cè)會(huì)發(fā)現(xiàn)力學(xué)性能已發(fā)生很大變化。

  噴涂設(shè)備另一個(gè)易出問題的核心部件就是噴槍。聚脲噴槍因?yàn)槭枪ぷ髟诟邷馗邏籂顟B(tài)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜而精密。最小的逆止閥只有針尖大小，高壓混合倉(cāng)直徑只有0.6～1.0 mm，噴嘴只有1.0～1.6 mm，對(duì)所有零部件的材質(zhì)與加工裝配精度要求極高。一旦其中一個(gè)零件性能下降或工作不正常，噴出的材料就會(huì)出現(xiàn)異常，導(dǎo)致工程不合格，甚至返工重做。所以，聚脲噴涂施工時(shí)，必須有專人觀察噴涂機(jī)工作參數(shù)，一旦發(fā)生異常，必須馬上停機(jī)，避免造成更大范圍的損失。

6 聚脲主要應(yīng)用領(lǐng)域

  聚脲目前應(yīng)用的主要領(lǐng)域是防水防腐耐磨等，其應(yīng)用領(lǐng)域及場(chǎng)景正在不斷開發(fā)中。

  （1）防水工程：主要用于工業(yè)與民用建筑的地下（地鐵、隧道、煤礦、 ** 等）、屋面（金屬屋面、混凝土屋面、木屋面、瓦屋面等）及墻體、廚衛(wèi)間等。還大量應(yīng)用于水上樂園、體育場(chǎng)館、水池、泳池等防水工程。

  （2）防腐工程：用于混凝土防腐、金屬防腐（鋼結(jié)構(gòu)、鋼罐、鋁合金等）、海洋艦船、裝備、海工建筑、市政污水管道、石油管道、煤氣管道等各種管道防腐。

  （3）耐磨工程：礦山設(shè)備、耐磨地坪、車輛工程耐磨、船舶甲板耐磨等。

  （4）防碳化構(gòu)筑物：橋梁、大壩、冷卻塔等外露混凝土構(gòu)筑物。

  （5）阻尼工程、減振工程。可用于高鐵列車、船舶減振降噪、各種建筑物減振降噪等。

  （6）軍事工程：可應(yīng)用于裝甲、艦艇、軍車、炮體、軍事洞庫(kù)等抗毀傷防護(hù)，坦克、裝甲車、越野車等軍用車輛的底盤及車身外部的防彈防爆等。

7 聚脲在防水標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施中的機(jī)遇

  自2015年建設(shè)部開展提升建設(shè)工程標(biāo)準(zhǔn)以來，防水標(biāo)準(zhǔn)由保修期5年提高為25年。這個(gè)巨變?yōu)榫垭宀牧显诜浪袠I(yè)的發(fā)展帶來了新的機(jī)遇。

  目前常用的防水材料使用壽命只有10年左右，聚脲用在非外露場(chǎng)合，壽命可達(dá)到50年以上。用在外露場(chǎng)合，壽命可達(dá)30年以上。因此在新的防水標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，噴涂聚脲將有望成為重點(diǎn)防水材料，其用量將發(fā)生爆炸性增長(zhǎng)。研發(fā)常溫常壓噴涂聚脲材料及配套施工設(shè)備成為急需解決的新課題。

8 結(jié)語(yǔ)與展望

  噴涂聚脲防護(hù)材料在我國(guó)經(jīng)過短短十幾年的曲折發(fā)展，其優(yōu)異的性能已逐漸被工程界人士所認(rèn)可。國(guó)內(nèi)研究噴涂聚脲材料及應(yīng)用的專家學(xué)者越來越多，聚脲應(yīng)用也從民用發(fā)展到國(guó)防軍工領(lǐng)域，隨著軍民融合應(yīng)用的發(fā)展，噴涂聚脲必將在我國(guó)工業(yè)、民用、國(guó)防工程建設(shè)中發(fā)揮更大作用。