喷涂聚脲弹性体.doc

喷喷 涂涂 聚聚 脲脲 弹弹 性性 体体 项项 目目 目目 录录 第一章第一章 聚脲涂料（聚脲涂料（SPUASPUA）产业相关概述）产业相关概述.- 3 - 第一节 聚脲涂料概述.- 3 - 一、聚脲涂料定义.- 3 - 二、聚脲涂料特点.- 3 - 三、聚脲涂料应用.- 4 - 第二节 聚脲、喷涂聚氨酯、聚氨酯聚脲的区别.- 5 - 第三节 聚脲涂料（SPUA）国内外发展概况.- 7 - 一、喷涂聚脲技术在国外的发展.- 7 - 二、喷涂聚脲技术在国内的发展.- 8 - 第三章第三章 中国聚脲涂料产业技术现状及应用前景中国聚脲涂料产业技术现状及应用前景.- 10 - 第一节、中国聚脲涂料发展现状.- 10 - 第二节、喷涂聚脲弹性体的应用前景.- 11 - 第四章第四章 化学反应原理及关键技术化学反应原理及关键技术.- 12 - 第一节 化学原理.- 12 - 第二节 关键技术.- 12 - 第三节 材料性能.- 15 - 第五章第五章 聚脲原材料聚脲原材料.- 18 - 第六章第六章 喷涂聚脲关键设备要求喷涂聚脲关键设备要求.- 21 - 第七章第七章 中国聚脲涂料市场前景展望中国聚脲涂料市场前景展望.- 22 - 第八章第八章 技术来源技术来源.- 23 - 第九章第九章 中国聚脲涂料（中国聚脲涂料（SPUASPUA）产品经济分析）产品经济分析.- 24 - - 3 - 第一章第一章 聚脲涂料（SPUA）产业相关概述 第一节 聚脲涂料概述 一、聚脲涂料定义 “喷涂聚脲弹性体技术”(又名“100 固含量喷涂聚脲弹性技术”)(Spray Polyurea Elastomer以下简称SPUA）是国外近l0年来，继高固体份涂料、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，在我国研发成功后，以 其优异的综合性能和先进的施工工艺，引起了国内外材料界和工程界的极大关 注。 喷涂聚脲是由异氰酸酯组份（简称A组份）与氨基化合物（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 端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。其中的R 组份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。 二、聚脲涂料特点 与传统涂装及喷涂聚氨酯技术相比，SPUA技术具有以下优点： (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，5s凝胶，lmin即可达到步行强度。 (2)对水分、湿气不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响。 (3)双组分，100固含量，对环境友好。可以1：1体积比进行喷涂或浇注， 一次施工达到厚度要求，克服了以往多层施工的弊病。 (4)优异的物理性能，如抗张强度、柔韧性、耐磨性等。 (5)具有良好的热稳定性，可在150C下长期使用，可承受350C的短时热冲 击。 - 4 - (6)可加入各种颜、填料，制成不同颜色的制品。 (7)配方体系任意可调，手感从软橡皮(邵A30)到硬弹性体(邵D65)。 (8)使用成套喷涂、浇注设备，施工方便，效率高。 可以这样讲：SPUA技术是一种新型“万能”涂装技术，它全面突破了传统环 保型涂装技术的局限，因此，使得该技术一问世，便得到了迅猛的发展。 环保型施工技术比较： 类别 项目 高固体份涂料水性涂料UV涂料粉末涂料SPUA涂料 VOC含量（ g/L) 501500150000 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 150m100m50m800m 不限 三、聚脲涂料应用 SPUA是一种集防水、防腐、耐磨、防湿滑、耐热及装饰等多种功能于一身 的新型多功能材料。它兼有防水卷材性能好和防水涂料施工方便的优点。除了 可用作高性能的防水材料使用外，它还是很好的防腐、耐磨、防湿滑及装饰材 料。 SPUA技术将聚脲的优异性能和快速喷涂、现场固化的施工技术有机地结合 在一起，使其在工程应用中显示出无可比拟的优越性。众所周知，通用的聚氨 酯、环氧或不饱和聚酯涂料必须进行多道施工，而且施工间隔长达12 24h， 效率极低。SPUA技术则不同。由于其快速的固化反应，层间施工间隔只需几分 钟，如施工100m2/2.0mm厚的涂层，仅需6h即可完成，23h即可投入使用。 该技术还有一个显著特点就是100 固含量，只要正确使用本技术，无论 是施工期间，还是材料投入使用后，涂层均不产生有害物质和刺激性气味，对 - 5 - 环境保护极为有益，属新型环境友好型材料。在美国已经获得FDA认证，可以 用于食品加工、医药卫生和动植物养殖等行业。SPUA材料可以完全或部分替代 传统的聚氨酯、聚氨酯聚脲、环氧树脂、不饱和聚酯以及聚烯烃类化合物， 在建筑、舰船、水利、交通、机械、化工矿山等行业具有广阔的应用前景，如： 贮罐及贮罐围堰、建筑涂层、影视业等道具制作、主题公园、水上乐园、耐磨 衬里、水处理设施、海洋及海岸设施、大型场地、工业防腐等。 限于造价承受能力，聚脲产品目前多用于防腐保护。其中腐蚀环境混凝土 防护用量较多，占总量的60%，其次是耐磨衬里占15%，钢结构防腐占10%，影 响道具占10%，防水保温占5%。 产品的应用领域有：产品的应用领域有： 化工防腐：化工防腐：石油、化工储罐及附属设施、树脂墙面、车间地坪、酸洗槽、船舱、 海上钻井平台、跨海大桥。 防水防水工程：工程：建筑屋面、冷库、工业厂房、仓库、水库、隧道、堤坝、桥梁、地 下工程、水利工程等。 管道防腐管道防腐：架空管及直埋管、振动进料盘、旋流器、螺旋集合器、泥沙分离器、 振动磨、选矿机、旋风分离器以及矿山的泥浆输送设备。 人造景观人造景观：主题公园、水上乐园、舞台道具、城市雕塑、吉祥物制作、人造岩 石、人造树木、EPS 泡沫及聚氨酯泡沫蒙皮保护。 保护衬里保护衬里：游泳池、水族馆、冷却水塔、废水罐、污水罐、储酒罐。 体育工程体育工程：高级运动场地如网球场、篮球场、羽毛球场、乒乓球场、跑道面层 保护等。 工业地坪工业地坪：化工厂、石化厂、卷烟厂、啤酒厂、制药厂、GMP 车间、酒店、食 品和饮料厂、粮食仓库。 浮力材料浮力材料：手提式船用护舷、码头护舷、浮萍、航标、水面浮标等 玻璃钢制品玻璃钢制品：高空水滑道、玻璃钢艇、卫浴、洁具的修复或新造。 - 6 - 第二节 聚脲、喷涂聚氨酯、聚氨酯聚脲的区别 早期对喷涂聚氨酯、聚氨酯聚脲、聚脲的定义比较模糊，即将树脂组分（ 简称 R 或 B 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 ，介于两者之间的称聚氨酯聚脲或杂合体。 随着喷涂聚脲弹性体（SPUA）技术的发展，三者的定义也越来越清晰。最 近美国聚脲协会对喷涂聚氨酯、聚氨酯聚脲、聚脲的定义如下： （1）喷涂聚氨酯由异氰酸酯组分（A 组分）与树脂组分（R 或 B 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 聚物和半预聚物是由端羟基化合物与异氰酸酯反应制得的。其中的 R 组分必须 由石油端羟基树脂（例如二元醇、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，必须含有用于提高反应活 性的催化剂。 （2）喷涂聚氨酯聚脲也叫杂合物，它是由异氰酸酯组分（A 组分）与树脂 组分（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；预聚物和半预聚物是由端氨基或端羟基化合物与异氰酸酯反应 制得的。其中的 R 组分既可以是端羟基树脂、也可以是由端氨基树脂和端氨基 扩链剂组成，在树脂组成中，可以含有用于提高反应活性的催化剂。 （3）喷涂聚脲是由异氰酸酯组分（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； 预聚物和半预聚物是由端氨基或端羟基化合物与异氰酸酯反应制得的。其中的 R 组分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。 初期的喷涂聚氨酯弹性体（简称 SPU）在施工时，体系容易与周围环境中 的水分、湿气反应，产生二氧化碳，生成泡沫状弹性体，造成材料力学性能不 - 7 - 稳定；聚氨酯聚脲在树脂组分中引人端氨基化合物，能有效地阻止异氰酸酯与 水分、湿气的反应，材料力学性能得到了很大的改善，但没有从根本上解决体 系的发泡问题；喷涂聚脲弹性体（简称 SPUA）从根本上解决了困扰施工界的 重大技术问题，得到了良好的发展。 第三节 聚脲涂料（SPUA）国内外发展概况 一、喷涂聚脲技术在国外的发展 （1） 喷涂聚氨酯和聚脲技术是在反应注射成型技术（RIM）的基础上发 展起来的，它继承了RIM高压撞击混合的原理，实现了聚氨酯和聚 脲快速固化喷射成型。德国（BASF和Bayer）和美国（Huntsman和 Futura）是喷射弹性体技术的发源地。聚脲技术是聚氨酯技术的一 个分支，在美国聚脲是聚氨酯的第五类，是性能优异的新产品。 （2） 1986年美国Texaco（即现在的Huntsman）公司率先研发成功喷涂聚 脲弹性体材料，并于1991年再北美投入商业应用，用于混凝土基材 防护和皮卡车耐磨衬里。 （3） 聚脲新技术的问世依赖两项关键技术的突破，一项是端氨基聚醚和 胺扩链剂的研制成功；另一项是高压撞击混合设备的研制成功。美 国Gusmer公司是高压撞击混合设备的先驱。2005年和2008年美国 Graco公司先后兼并了美国Gusmer公司和Glas-craft公司，成为国际、 国内高档聚脲喷涂设备最重要的供应商。 （4） 在聚脲家族中，按其化学成分有三个分支： 喷涂聚氨酯：在R组分中端羟基树脂和端羟基扩链剂含量80%的体系， 需加催化剂。 喷涂半聚脲：在R组分钟端羟基树脂和端羟基扩链剂含量20%-80%的体 系，需加催化剂 喷涂聚脲：在R组分中端氨基树脂和端氨基扩链剂含量80%的体系， 不加催化剂。 - 8 - （5） 聚脲按分子结构分为芳香族聚脲、脂肪族聚脲和聚天冬氨酸酯，其 中芳香族聚脲应用最广。 （6） 2000年成立了美国聚脲发展协会（PDA）。根据PDA统计，2007年 全球聚脲消耗量如下表： 地区 用量 北美洲亚洲欧洲其他总计 消耗量（万吨）1687435 所占比例（%）46232011100 美国聚脲应用领域分布：混凝土防护占60%，卡车耐磨衬里占15%，钢结 构防腐占10%，屋面防水占10%，其他占5%。 二、喷涂聚脲技术在国内的发展 青岛海洋化工研究院于1995年开始进行聚脲技术的探索性研究，1996年从 美国引进聚脲喷涂设备，1998年我国第一个聚脲类配方（SPUA-102）问世， 1999年用于青岛海豚表演馆防水获得成功。2000年后开始在我国投入商业应用， 商品牌号SPUA。 该院后来成立了青岛佳联化工有限公司，专门从事聚脲的研发、生产和销 售活动。 继青岛海洋化工研究院之后，我国早期聚脲技术的开拓者有： 江苏化工研究所，商品牌号JSU，应用领域为建筑及隧道防水，污水池及 水闸防腐。 湖南湘江涂料集团，研制耐磨涂料获得成功，商品牌号优力，用于卡车耐 磨衬里和化工防腐。 烟台华特聚氨酯公司研制了弹性和刚性聚脲类涂料，用于建筑防水和管道， 储罐防腐。研制了小口径管道内喷技术，并研制内喷生产线。 广州秀珀化工有限公司，研制聚脲类防水涂料获得成功，用于建筑、隧道 防水剂海上航标。 - 9 - 后来随着我国聚脲技术的发展，上海康达化工有限公司、上海瑞鹏化工材 料科技有限公司、上海和田科技有限公司、中冶集团建筑研究院工程材料研究 院、北京中通新型建筑材料公司、北京东方雨虹防水科技有限公司、北京市大 禹王防水工程集团、北京百键防护工程有限公司、北京建工华创科技发展股份 有限公司、烟台鲁蒙防水防腐材料公司等数十家进入聚脲材料的生产厂家的行 列。 2004年中国聚氨酯工业的旗舰烟台万华聚氨酯有限公司进入聚脲原料 领域，依托其北京研究院，开展聚脲基础原材料的研制生产，成为聚脲原料 MDI和胺扩链剂的供应商。2005年7月在北京昌平，烟台万华聚氨酯有限公司主 办了“首届中国聚脲体应用论坛”，促进了我国聚氨酯工业的快速发展。 亨斯曼（Huntsman）聚氨酯（中国）有限公司最早进入中国，销售聚脲组 合料，现为国内聚脲原料MDI和端氨基聚醚的主要供应商之一。 韩国一山聚氨酯（中国）有限公司在上海建立生产基地，生产和销售聚脲 类产品。一山公司还是美国陶氏化学的聚脲的代理商。 美国人Michael在上海建立易捷空调系统公司，以“纽科”为品牌销售美国 SPI的聚脲产品，主要用于储罐和热力管道防腐。 美国联合涂料公司在上海建立分公司，销售聚脲产品，成功用于上海洋山 深水巷一期防护钢桩防腐和京津城铁桥面防水工程。 德国巴斯夫（BASF）登录中国市场销售聚脲组合料产品，在上海建立了研 发中心，广州和上海建立工厂，委任北京深思融信科技有限公司为代理商及合 作伙伴。BASF聚脲以其优异技术性能、可靠质量保证、低廉价格、周到服务， 深受客户信赖。BASF聚脲主要用于建筑防水、管道储罐防腐、污水池和垃圾填 埋厂防腐和地坪防护等。BASF还是聚脲原料端氨基聚醚和MDI的主要供应商。 此外，加拿大麦迪森（Midison）公司的刚性聚氨酯涂料，美国SPI公司的 聚脲材料（上海信茂国际有限公司是代理商），台湾环球聚合化学公司聚脲及 德国拜耳（Bayer）材料科技贸易（上海）有限公司聚脲材料等均进入我国市场。 - 10 - 2000年新加坡沈新聚氨酯制品有限公司开始在我国销售美国Gusmer公司的 聚脲喷涂机，打开了国内市场，早期的主要客户为聚脲材料厂商、国防军工、 建筑雕塑、管道防腐和水利抗冲磨等。 在我国，海洋化工研究院于1995年开展SPUA技术的前期探索研究，1996年 组团赴美国考察喷涂设备。与澳大利亚及东南亚国家不同的是：海化院依靠自 己的科研力量，克服重重困难，始终坚持自力更生的精神。终于在1998年7月， 研发出具有自主知识产权的SPUA配方体系，同年9月，完成该院会议室35m2地 面的整体喷涂，为走向工程应用迈出了坚实的一步。自1999年，SPUA技术在我 国投入了商业应用，海化院先后为 青岛海豚表演馆水池 上海沪东造船厂 某船淋浴间大连理工大学国家地震重点实验室隔水密封圈 沈阳普利司通 公司码头护舷无锡中视基地电视剧大宅门130m仿清代建筑布景群 大 连极地动物馆5000m2看台北京中国科技馆儿童活动主题园区 大庆油田原 油储罐防腐保温青岛碱业集团30个钢结构储罐防腐 山东腾州发电厂盐水 储罐防腐等工程进行了大规模应用。该技术优异的防腐、耐久、抗冲击、耐磨、 耐老化性能以及突出的快速固化特点，受到用户的高度评价。2002年，作为“中 国喷涂聚脲弹性体技术的先锋”，海化院参加了在深圳举办的 PU CHINA 2002 国际聚氨酯展 览会，向国内外来宾全面、系统地展示了该技术在我国的诞生、成长和发展历 程。 我们在开发SPUA技术中，还总结出了一套适合我国国情的设备维护、保养 措施。开发出了SPUA一101超重防腐材料(外壁)、SPUA一102防水耐磨涂料、 SPUA一103工业地坪涂料、SPUA一202防滑铺地材料、SPUA一301阻燃装饰材 料、SPUA一401超重防腐材料(内壁)、SPUA一402防腐保湿材料、SPUA一403 道具保护涂料、SPUA一501耐磨衬里材料、SPUA一502卡车耐磨衬里、SPUA 一601柔性防撞材料以及配套底漆、面漆、密封料、清洗剂等系列产品，开创性 地完成了多项大面积工程应用。通过这些卓有成效的工作，打消了国内用户对 设备使用、原料供应、施工技巧的顾虑，自2001年以来，陆续购置设备，用于 产品开发和工程施工。 - 11 - 第三章 中国聚脲涂料产业技术现状及应用前景 第一节、中国聚脲涂料发展现状 中国的聚脲产业经过十年的磨砺，得到了飞速发展，据不完全统计2001- 2007年聚脲产量如下： 年份2001220320052007 聚脲产量（吨）20080025006000 上述统计数字中90%以上为半聚脲产品，几乎全部为芳香族聚脲。2007年 全国聚脲产量达6000吨，但只占全国涂料产量的0.1%，距国家经济建设的需求 差距甚远，还有广阔的发展空间。我国聚脲技术与美国虽有一定差距，但紧跟 世界聚脲技术潮，与国际水平保持同步发展。 第二节、喷涂聚脲弹性体的应用前景 聚脲是聚氨脂的升级产品，是一种采用先进喷涂技术成型，快速固化，具 有优异理化性能的弹性体材料，具有对湿度不敏感，不需催化剂快速固化等突 出特点。聚脲具有高抗冲击性、高拉伸强度、高伸长率，以及卓越的耐磨、耐 老化、耐化学腐蚀和防水性能，可以极大地延长钢结构、混凝土的寿命；它既 可作为涂料也可作为衬里使用，是一种集塑料、橡胶、涂料、玻璃钢之大成的 产品。喷涂聚脲产品的应用范围日益扩大，可广泛应用于钢结构防腐、混凝土 保护、屋面防水保温、水池防护内衬、工业地坪、城市立交桥防护、港口设施、 水电工程、核电工程等领域。我国已经应用喷涂聚脲技术的重要工程有京津高 速铁路、国家奥运场馆、洋山深水港、上海世博会场馆、上海外滩交通通道等 等。正在建设中的京沪高铁全线路轨混凝土防护也将全面应用这项先进技术。 相对于传统防护涂料，聚脲的一次性投资相对较高。但一般防护涂料三五 年就要进行修复或翻新，不但维修费用巨大，而且间接损失巨大，甚至不可修 复，而聚脲防护涂料有效防护年限长达上百年。因此，选取一次性成本略高， 但性能优越、可靠性及维修性好，使用年限长、寿命周期费用低、年均防护成 - 12 - 本低的聚脲涂料显然更经济。 聚脲的优异性能和美好的市场前景已经让企业激情迸发。 京津高速铁路工程是喷涂聚脲弹性体技术第一次在我国高速铁路上获得大 规模应用的工程，也是当时全球最大的聚脲防水工程，聚脲材料的防护面积达 到95万平方米，聚脲用量超过2000吨。而正在建设的京沪高铁路基防护工程的 聚脲用量和防护面积，将是京津高铁的10倍以上。 高速铁路桥面防护是聚脲进入较晚、发展最快的领域。聚脲在高速公路桥梁、 市政桥梁、隧道、地铁工程防护中具有广阔的市场。此外，该技术还陆续开启 了多项国家重点工程的大规模应用之门，已成功应用于上海洋山深水港钢桩防 腐等工程中。 这种绿色环保产品在奥运工程中得到了应用。北京奥林匹克体育中心、垒 球场、曲棍球场等场馆累计应用达到了10万平方米以上，在北京重点工程 京 津高速铁路火车南站的建设中，大量使用了喷涂聚脲材料。这种材料优良的环 保性能、施工性能和高科技含量逐步得到市场的认可，应用前景广阔。 第四章 化学反应原理及关键技术 第一节 化学原理 与以往喷涂聚氨酯弹性体技术完全不同，SPUA技术使用了端氨基聚醚和液 体胺类扩链剂作为活泼氢组分(简称R组分)，与异氰酸酯组分(简称A组分)的反 应活性极高，无需任何催化剂，即可在室温(甚至0C以下)瞬间完成反应(见反 应式)，从而有效地消除SPU技术中因环境温度和湿度的影响而发泡、造成材料 性能急剧下降的致命缺点。 催化剂 R NCO + R一OH RHNCOOR 聚氨酯反应 RNCO+R一NH2 RNHCONHR 聚脲反应 - 13 - 第二节 关键技术 喷涂聚脲弹性体技术的关键主要有两方面： 端氨基聚醚、液态胺扩链 剂与异氰酸酯的反应原理及其工业化； 喷涂所需要的专业化设备。 41 原料原料 411 端氨基聚醚端氨基聚醚 Texaco(即现在的Huntsaman)公司在世界上率先开发成功了端氨基聚氧化丙 烯醚，为喷涂聚脲弹性体技术的研究和开发奠定了“软件”基础。该产品(商品牌 号为JEFFAMINE )有二个系列(见表1)，即三官能度的T系列(见图1)和二官能度 的D系列(见图2)。 - 14 - 412 液态胺扩链剂液态胺扩链剂 在R组分中，最常用的液态胺扩链剂是二乙基甲苯二胺 (Diethvlt0luenediamine英文缩写DETDA)，制造商有美国AlbemarleTM公司(商品 牌号ETHACURE 100)和Lonza公司(商品牌号DETDA80)。DETDA 是一种芳香 族伯胺，其化学活性非常高，与A组分的反应速度极快，习惯上称之为“快体系” (fastsystem)，该体系因凝胶时间非常短，可实现 在垂直壁、天花板上不喷 涂，不产生流挂； 在平面上喷涂，可人为制造防滑粒子，很适合于一些要 求尽快投入使用的场合，如停车场、隧道、游泳池、网球场、大型娱乐场所 等。对于一些外观要求十分平整、光亮，或者需要在SPUA材料表面铺撤防滑粒 料(如金刚砂、橡胶粒、石英砂等)的场合，可选用不含DETDA 的“慢体系” (slowsystem)，该体系中的胺扩链剂使用化学活性较低的仲胺或位阻型伯胺， 以降低反应速度，延长凝胶时间，保证有足够的时间 使喷涂材料流平； 铺撤防滑粒料。SPUA 材料中常用的液态胺类扩链剂见表2。 - 15 - 在SPUA 技术中，A 组分又称为半预聚体(quasi-prepolymer)，它是由MDI 或MDI的改性物与聚合的二元或三元醇反应制得；R组分又称为色浆，它是由 JEFFAMINE系列聚醚、液态胺类扩链剂、颜填料、助剂等组成。因此，可根 据用户的需要，通过调整A、R组分中软、硬段的比例，制得不同弹性、抗张强 度及硬度的SPUA材料。 表 3 是一个典型硬质 SPUA 材料的配方： 42 设备设备 由于A、R组分的化学活性极高，混合后粘度会迅速增大，如果没有适当的 混合及成型设备，这一反应是不可控制的。随着RIM 技术的不断发展，供料、 混合、注射、模塑等环节的不断完善，使得RIM 型聚脲材料投入商业应用，这 为SPUA技术的研究和开发奠定了“硬件”基础。 对喷涂所需要的专业化设备的基本要求有： 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； 方便的物料清洗系统。 根据以上要求并结合聚氨酯聚脲RIM 技术的设备工作原理，国外厂家陆 续开发出用于喷涂聚脲弹性体技术的物料输送、计量设备(其主要品牌见表4)以 - 16 - 及用于喷涂的混合、雾化和清洗设备(见表5)。 通过调研、出国考察和邀请国外专家讲学，我们认为美国Gusmer公司生产 的H 系列主机和GX7系列喷枪是本技术开发应用中较为合适的机型。 第三节 材料性能 SPUA材料具有优异的综合理学性能，见表6： 表6：SPUA材料综合理学性能 项目指标 抗张强度（psi）最高达4000 硬度（Shore）从A30到D65 伸张率（%）最高达1000 剪切强度（pli）从250到600 100%伸长模量（psi）从500到2000 除此之外，SPUA材料还有以下几个较为突出的性能： - 17 - 1、低温韧性 SPUA材料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。其中尤其以脂肪族异氰酸酯（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SPUA材料的性能最为突出，芳香族SPUA材料的 低温韧性也不错，但比脂肪族的要逊色一些，见表7： 表7 SPUA材料的低温韧性 材质 项目 脂肪族 芳香族 （25） 脂肪族 芳香族 （-20） 抗张强度（psi）1295 17951665 2055 伸张率（%）420 180350 130 剪切强度（pli）250 385600 580 硬度（Shore）35 51- - 2、户外耐老化性能 由于不含催化剂，SPUA材料变现出优异的耐老化性能。虽然在芳香族 SPUA中，会出现泛黄和褪色，但决无粉化和开裂现象出现。表8是芳香族 SPUA材料经过50长时间人工加速老化实验前后的性能变化；脂肪族SPUA材 料的耐老化性能更是无与伦比。这些优异的耐老化性能，无不与SPUA材料稳定 的分子结构有关。 表8 芳香族SPUA材料的耐老化性能 项目老化前老化后 抗张强度（psi）19701955 伸张率（%）137110 剪切强度（pli）435480 硬度（Shore）5963 3、附着力 SPUA材料与多种底材都有良好的附着力，通过适当的配方筛选，可以得到 - 18 - 附着力强度超过SPUA自身强度的体系。表9列出了SPUA与几种材料的附着力 数据（拉开法），从中可以看出：有些底材已被拉坏，这说明SPUA与底材的附 着力是很好的。 表9 SPUA材料的附着力（psi） 分类 底材 芳香族脂肪族 砼（纯材料）400400 砼（带底漆）1000700 钢（喷砂至Sa 2.5级） 2000 1250 铝 2000 - 胶合板250250 注：指底材破坏；指内聚破坏 4、耐介质性能 SPUA材料不含有机溶剂，100%固含量，涂层致密，连续、无针孔，并且 一次成膜厚度大，因而在酸碱盐、地下和海洋等恶劣环境条件下，表现出优异 的防腐性能，见表10；加之其先进的施工工艺，使得该材料在化工储罐衬里、 污水处理池、电镀槽、隧道、长距离输送（油、汽、水）送管道，海洋钢结构 防腐以及防水工程等领域，有着广阔的应用前景。 表10 SPUA耐介质性能 - 19 - 第五章 聚脲原材料 1、亨斯迈、亨斯迈(HUNTSMAN)聚脲原材料聚脲原材料 MDI 型预聚体 Suprasec2008 Suprasec9480 Suprasec2067 端氨基聚醚 JeffamineD-2000 JeffamineT-5000 JeffamineD-230 JeffamineT-403 反应性稀释剂 JeffsolPC 扩链剂 Jefflink754 慢反应体系聚醚胺类产品 JeffamineSD-2001 JeffamineSD-401 联系方式： (1) 亨斯迈聚氨酯（中国）有限公司 ACE 部门 吴先生 地址： 上海市闵行经济技术开发区文井路452号 电话：+86 21 2403 7288 转 224 分机 手机：(0（2）亨斯迈聚氨酯（中国）有限公司 ACE 部门 沈先生 地址：上海市闵行经济技术开发区文井路452号 电话：+86 21 2403 7288 转 220 分机 - 20 - 手机：(0（3）亨斯迈化学研发中心（上海）有限公司 HPP-CPR 部门 梅先生 地址： 上海市闵行经济技术开发区文井路455号 电话：+86 21 2403 7081 传真：+86 21 2403 7198 手机：(0E-mail：william_mei 2、雅保公司雅保公司(Albemarle corporation) 胺类扩链剂 ： 扩链剂 ETHACURE 100 扩链剂 ETHACURE 300 联系方式：王先生 手机：(03、巴斯夫公司、巴斯夫公司(BASF) 聚脲弹性体材料聚脲弹性体材料 Elastocoat CC5033 Elastocoat CC5035 Elastocoat CC5051 扩链剂扩链剂 Baxxodur PC 136 端氨基聚醚端氨基聚醚 PolyetheramineD230 PolyetheramineD400 PolyetheramineD2000 PolyetheramineT-403 PolyetheramineT-5000 聚醚聚醚 PolyTHF 250 PolyTHF 650 PolyTHF 1000 PolyTHF 2000 联系厂家： (1) 北京深思融信科技有限公司 侯总 ： 手机：(0（2）深圳佳迪达化工有限公司 李经理：手机：(0（3）北京塑化贸易公司刘总: 手机：(04、崇舜（崇舜（JOHNSON）聚）聚脲脲原材料原材料 胺类扩链剂 ： - 21 - HARTCURE 10 (DETDA/二乙基甲苯二胺) HARTCURE 30 (DMTDA/二甲硫基二胺甲苯) HARTCURE MOCA (4.4邻氯对二胺甲苯) 联系方式：沈总电话8375 传真地址：海宁农业对外综合开发区春潮路 网址： 5、东莞集丰塑化材料有限公司东莞集丰塑化材料有限公司为基础设施建设增色添彩为基础设施建设增色添彩 提供 SPUA 聚脲专用色浆 李总网址： 6、美国领先化学公司、美国领先化学公司(Shepherd Chemical) 高效聚氨酯脲催化剂高效聚氨酯脲催化剂 有机铋 BiCAT 8118 有机铋 BiCAT 8 纯聚脲在冬季低温条件下施工反应慢时, 也可添加上述有机铋催化剂提高反应 速度。 联系方式：张经理 手机:电话:传真:Email：gzhang 网址： 美国领先化学公司上海代表处 上海市浦东新区花园石桥路 33 号花旗集团大厦 902 室, 邮编: 200120 - 22 - 第六章 喷涂聚脲关键设备要求 喷涂聚脲所需专业化设备必须具有： （1）平稳的物料输送系统：抽料泵（也称为输料泵）是最常用的物料输送系统， 其作用是为主机供应充足的原料。抽料泵必须满足双向送料机输出量能满足主 机需求量等工作特点。 （2）精确的物料计量系统：计量系统通常称之为主机，主要由液压或气压驱动 系统。A、R 物料经抽料泵抽出后进入主机进行计量、控温和加压。他们必须 满足如下的特点：可为物料进行精确的计量和温度控制，并为均匀混合和良好 雾化产生高压，维护和保养简单易行。 （3）均匀的物料混合系统： （4）良好的物料雾化系统 喷枪是撞击混合喷涂技术的关键设备之一。在喷涂聚脲弹性体技术中应用 较多的是撞击型混合、单阀杆、无空气雾化、机械自清洁式喷枪，例如 Gusmer 公司的 GX-7 及 GX-8 喷枪、Graco 公司的 Foam-Cat 系列喷枪等。 （5）方便的物料清洗系统：在喷涂结束时，抽料泵和主机一般不需要清洗，只 需清洗混合雾化系统即可。一般采用专门的枪清洗罐。洗枪罐一般带有压力调 节和快速接头适配器，可让清洗剂在压力下清洗喷枪或混和头的原料孔，在喷 枪存放之前清除掉残余的原料。 除此之外，还有一些管道，为方便施工，通常在主加热器（主机）和接枪 管之间配备有长管。还有一些辅助设备包括有空压机、油水分离器、保温施工 车、RR 料搅拌器等。 专用设备供应商： 固瑞克（GRACO）聚脲喷涂设备、卡马机械（南京）有限公司、北京东盛 富田聚脲公司（国产聚脲专用设备）、江苏明珠试验机械有限公司、上海硕冠 科贸发展有限公司、上海青阳空压启动设备有限公司。 - 23 - 通过调研、出国考察和邀请国外专家讲学，我们认为美国 Gusmer 公司生 产的 H 系列主机和 GX-7 系列喷枪是本技术开发应用中较为合适的机型。 第七章 中国聚脲涂料市场前景展望 SPUA 技术将聚氨酯反应注射成型（RIM）技术的优点和喷涂技术现场施 工的特点有机地结合起来，使弹性体涂层的成型技术扩展到了一个全新的领域 ，极大地丰富了聚氨酯类材料在我国高性能施工领域的应用。 在我国，开发的 SPUA 系列材料已在青岛、烟台、北京、大连、上海、西 安、广州、南京、无锡等城市和地区成功运用，特别是在中国大剧院、2008 奥 运工程的运动场馆等国家大型工程中的成功使用，对 SPUA 材料的推广，起到 了推波助澜的作用。 SPUA 技术在我国的研究和成功应用，无疑将带动我国新型涂层材料和涂 装技术的迅速发展，将我国的高性能施工技术推上一个新台阶。SPUA 技术广 泛应用于长距离输送油（气、水）管道、跨海大桥、储罐围堰、屋面防水、垃 圾填埋、影视道具以及军事工业等领域，取得了非常好的防护效果和经济、社 会、环境效益，我们相信，SPUA 技术必将为我国国民经济和国防建设做出巨 大的贡献！ 2009 年聚脲，危机挡不住商机：在过去的 10 年时间里，聚脲在防护、防 水和耐磨等领域得到广泛应用。据 2001-2007 年的相关统计数据，我国聚脲产 业从 2000 年进入商业应用以来，产品产量飞速增长。2001 年，我国聚脲产量 仅有 200 吨，到 2007 年，已经增长到 6000 吨。尤其是近几年，聚脲已经在涂 料领域光芒四射。其中在京津高速铁路路基和桥梁桥面防护中的全面应用尤其 引人注目，防护总面积约 100 万平方米，使用聚脲 2000 多吨。这是聚脲第一次 在高速铁路上获得大规模应用，也是全球最大的聚脲防水工程。我国涂料界资 深专家虞兆年说：“我从事涂料工作 60 多年，在我国众多的涂料品种中，唯有 聚脲技术与国际先进水平保持同步，而且得到了比国外更大的应用，值得大力 弘扬。” - 24 - 业内专家预测，在国家扩内需政策的拉动下，我国今年对聚脲的需求量在业内专家预测，在国家扩内需政策的拉动下，我国今年对聚脲的需求量在 10 万吨以上。万吨以上。 聚脲在短短 10 年时间内征服了国人，即使在全球金融危机的冲击下发展势 头也丝毫不减。 第八章 技术来源 成果简介：SPUA是一种集防水、防腐、耐磨、防湿滑、耐热及装饰等多种 功能于一身的新型多功能材料。它兼有防水卷材性能好和防水涂料施工方便的 优点。除了可用作高性能的防水材料使用外，它还是很好的防腐、耐磨、防湿 滑及装饰材料。目前该