1、噴塗聚脲彈性體塗料的發展歷程
噴塗聚脲彈性體技術是在聚氨酯RIM技術的基礎上發展起來的，正如聚氨酯RIM技術的發展經歷了純聚氨酯、聚氨酯（脲）到聚脲三個階段一樣，噴塗聚脲彈性體技術也經歷了三個階段。
表1 噴塗聚脲彈性體技術的發展階段
在我國，青島海洋化工研究院於1995年開始噴塗聚脲技術的前期探索套用，1997年從國外購進了最新的噴塗設備。湖南省德謙新材料有限公司從美國引進該技術，經過消化吸收，從2002年開始已在皮卡車廂耐磨、電力建設、石油石化防腐、建築防水等領域大規模的推廣套用。自京津城際高速鐵路建設開始我國的新建高速鐵路包括國家規劃的四縱四橫高速鐵路的混泥土橋樑面均設計使用聚脲作為防水層，這是聚脲誕生以來全世界範圍內用量最大的工程，把聚脲的發展推向一個新高潮。同時由於有高鐵項目的支撐，聚脲從原材料，配方，施工設備及施工工藝等方面均得到了極大的提高和發展，有力推動聚脲在其他行業如：電力，交通，石油等行業的套用和發展。
2、噴塗聚脲彈性體塗料的特點
在聚氨酯體系中，為了提高反應活性，必須加入催化劑，催化劑在催化羥基與異氰酸酯反應的同時也催化異氰酸酯與水發生反應，產生氣，導致材料性能急劇下降；聚脲體系則完全不同，它使用了端胺基聚醚和胺擴鏈劑作為活性氫組分，與異氰酸酯組分的反應活性極高，無須任何催化劑，即可在室溫（甚至0℃以下）瞬間完成反應。各反應的化學方程式如下：
聚氨酯反應： R-NCO + R′OH catalyst RHNCOOR′
聚脲反應： R-NCO + R′NH2 RNHCONHR′
異氰酸酯與水的反應：R-NCO + H2O catalyst RNHCOOH
RNHCOOH RNH2 + CO2↑(氣體)
噴塗聚脲彈性體塗料通常具有以下特點：
（1）不含催化劑,快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直上噴塗成型，不產生流掛現象，5秒鐘凝膠，1分鐘即可達到步行強度。
（2）對濕氣、溫度不敏感，施工時不受環境溫度、濕度的影響（可在-28℃下施工；可在冰面上噴塗固化）。
（3）雙組分，100%固含量，不含任何揮發性有機物（VOC），對環境友好，無污染施工，衛生施工無害使用。
（4）熱噴塗，一次施工厚度範圍可從數百微米到數厘米，克服了以往多次施工的弊病。
（5）優異的理化性能，極高的抗張抗衝擊強度、防腐蝕、耐磨性、防濕滑、耐老化等。
（6）具有良好的熱穩定性，可在120℃下長期使用，可承受350℃的短時熱衝擊。
（7）原形再現性好，塗層連續、緻密，無接縫，無針孔，美觀實用耐久。
（8）使用成套設備施工，效率極高；一次施工即可達到設計厚度要求，設備配有多種切換模式，既可噴塗，也可澆佳。並可通過施工工藝控制接達到防滑效果。
（9）具有良好的粘結力，可在鋼材、木材、混凝土等底材上噴塗成型。
3、噴塗設備及施工工藝
噴塗聚脲設備的工作原理為A(異氰酸酯組分)、R（活性氫組分）兩種物料分別經由各自的抽料泵從料桶輸送至主機進行計量，加壓，升溫，然後輸送至噴槍，
在噴槍混合後噴出。計量輸送和混合系統是噴塗設備的兩個主要系統。因此，噴塗聚脲設備必須具有：平穩的物料輸送系統，精確的物料計量系統，均勻的物料混合系統，良好的物料霧化系統及方便的物料清洗系統。
3.1.1、H20/35聚脲噴塗機
設備簡介：該設備是美國GUSMER生產的經典聚脲噴塗設備，現GUSMER已被GRACO收購。
圖1 H20/35聚脲噴塗機
設備參數：
最大輸出量：10.8公斤/分鐘
最大額定壓力：240巴（3500psi）
原料粘度：250-1500cps
重量：260公斤
外形尺寸：H=119cm,W=102cm,D=56cm
電源：40安培@3×380V,50Hz,20.5千瓦
3.1.2、Reactor H-XP3 型液壓驅動聚脲噴塗機
圖2ReactorH-XP3聚脲噴塗機
設備簡介：該設備是美國GRACO生產的新一代聚脲噴塗。綜合了原有GUSMER以及GRACO特點。
最大流體工作壓力：3500PSI（24.1MPa 241Bar）
最高流體溫度：88℃（190°F）
最大輸出：2.8加侖/分鐘（10.6升/分鐘）
每周的泵出量：0.042加侖（0.16升）
軟管最大長度：310英尺(125米)
電源：380 伏，35 安培，20400瓦
重量：597磅（271千克）
管道最大長度：125M
3．1．3、聚脲噴塗機系統示意圖
圖3 聚脲噴塗機系統示意圖
噴塗聚脲塗料的施工工藝分為：底材處理、聚脲塗料噴塗、後處理、密封膠施工、面漆施工（非必選項）。
底材處理是保證施工質量的關鍵，可分為金屬底材和混凝土底材。
金屬底材處理，首先將底材噴砂處理至Sa2.5級，對於焊縫等缺陷部位，用環氧膩子找平，使整個底材能夠平滑過渡，待環氧膩子固化後用角磨機磨平。然後清潔底材，輥塗或刷塗兩道配套底漆。
混凝土底材處理，對混凝土預製件進行拋丸處理，或者用角磨機、高壓水槍等清除表面的灰塵、浮渣。待底材完全乾燥後，用堵縫料進行表面找平，需堵縫部位待堵縫料固化後用角磨機磨平。然後清除掉表面的污物，刷塗或輥塗一道配套底漆，待用。
底漆重塗間隔最長為24小時，最短為3小時。
聚脲塗料噴塗，聚脲塗層的噴塗應在底漆施工後3～168小時內進行，如果間隔超過168小時，在噴塗聚脲塗層前一天應重新施工一道底漆，然後再施工聚脲層。在噴塗之前，套用乾燥的高壓空氣吹掉表面的浮塵。
噴塗前應考慮周圍環境情況，用塑膠薄膜將周圍可能被污染的物品遮蔽，做好周圍環境的保護工作。
噴塗設備施工參數如下：
主加熱器溫度：A料70℃ R料75℃
長管保溫溫度：70℃
提料泵壓力： A料80～90psi R料80～90psi
空氣壓力: 80～90psi
動態壓力： A料 2200psi R料 2200psi
4、聚脲的標準以及典型技術指標
隨著聚脲彈性體塗料的不斷發展，為了規範聚脲發展市場，我國於2006年建立了《HG/T3831－2006噴塗聚脲防護材料》化工行業標準，2009年建立了《GB/T23446－2009噴塗聚脲防水塗料》國家標準，《噴塗聚脲防水工程技術規範》標準正在建立過程中。為適應高速鐵路橋樑防水建設的需要，鐵道部科技司先後分別於2006年8月和2009年6月發布了《京津城際軌道交通工程混泥土橋面噴塗聚脲防水層技術條件和驗收標準》和《京滬高速鐵路混泥土橋面噴塗聚脲防水層暫行技術條件》。為配合國家規劃的四縱四橫高速鐵路的快速建設鐵道部科技司緊接著於同年十月發布了《客運專線鐵路橋樑混凝土橋面噴塗聚脲防水層暫行技術條件》隨著聚脲塗料的蓬勃發展，國內聚脲行業的同仁們正在積極籌備準備建立聚脲塗料防腐領域的國家標準以及在電力，油汽輸送管道上套用等行業標準。表2 HG/T3831－2006噴塗聚脲防護材料技術指標
| 項目 | 指標 | ||
| 彈性塗料 | 剛性材料 | ||
| 通用型 | 防水型 | ||
| 外 觀 | A組分為無色、黃色或棕色透明液體，B組分為各色液體 | ||
| 固體含量/% ≥ | 95 | ||
| 凝膠時間/s ≤ | 45 | 30 | |
| 乾燥時間（表乾）/min ≤ | 10 | 5 | |
| 硬度 邵A 邵D | 75～95 － | － 55～75 | |
| 耐衝擊性/kg.m ≥ | － | 1.5 | |
| 耐陰極剝離性[1.5V,(65±5)℃，48h] | － | 無起泡，剝離距離≤15mm | |
| 拉伸強度/MPa ≥ | 10 | 8 | 20 |
| 斷裂伸長率/% ≥ | 150 | 300 | 20 |
| 附著力/MPa 鋼≥ 混凝土≥ | 4.5 2.0或底材破壞 | － 2.0或底材破壞 | 8.0 － |
| 耐磨性（750g/500r）/mg ≤ | 40 | － | － |
| 低溫柔性（－30℃在10mm軸180°彎折 | 不開裂 | 不開裂 | － |
| 不透水性（0.3MPa/30min） | － | 不透水 | － |
| 電氣強度/(MV/m) ≥ | 15 | － | 25 |
| 耐鹽霧性（2000h） | 無鏽蝕、不起泡、不脫落 | － | 無鏽蝕、不起泡、不脫落 |
| 耐水性（30d） | 無鏽蝕、不起泡、不脫落 | － | 無鏽蝕、不起泡、不脫落 |
| 耐油性（0#柴油、原油，30d） | 無鏽蝕、不起泡、不脫落 | － | 無鏽蝕、不起泡、不脫落 |
| 耐液體介質（10%H2SO4、10%HCl、10%NaOH、10%NaCl，30d） | 無鏽蝕、不起泡、不脫落 | － | 無鏽蝕、不起泡、不脫落 |
表3 京津和京滬鐵路防水層技術指標
| 序號 | 項目 | 京滬高鐵技術指標 | 京津高鐵技術標準 | |||
| 1 | 拉伸強度（MPa） | ≥16.0 | ≥10 | |||
| 2 | 拉伸 強度 保持率 | 加熱處理（%） | 80～150 | ≥80 | ||
| 3 | 鹼處理（%） | 80～150 | ≥70 | |||
| 4 | 酸處理（%） | 80～150 | ≥80 | |||
| 5 | 鹽處理（%） | 80～150 | － | |||
| 6 | 機油處理 | 80～150 | － | |||
| 7 | 螢光紫外老化（%）1500h | 80～150 | ≥80 | |||
| 8 | 斷裂 伸長率 | 無處理（%） | （純）聚脲≥400 | 聚氨酯（脲）≥450 | ≥250 | |
| 9 | 加熱處理（%） | 保持率90%以上 | ≥80 | |||
| 10 | 鹼處理（%） | 保持率90%以上 | ≥70 | |||
| 11 | 酸處理（%） | 保持率90%以上 | ≥80 | |||
| 12 | 鹽處理（%） | 保持率90%以上 | － | |||
| 13 | 機油處理（%） | 保持率90%以上 | － | |||
| 14 | 螢光紫外老化（%）1500h | 保持率80%以上 | ≥80 | |||
| 15 | 低溫 彎折性 | 無處理 | ≤-40℃，無裂紋 | － | ||
| 16 | 加熱處理 | |||||
| 17 | 鹼處理 | |||||
| 18 | 酸處理 | |||||
| 19 | 鹽處理 | |||||
| 20 | 機油處理 | |||||
| 21 | 螢光紫外老化，1500h | |||||
| 22 | 耐鹼性，飽和Ca(OH)2溶液，500h | 無開裂、無起泡、無剝落 | 無開裂、無起皮剝離 | |||
| 23 | 凝膠時間 | ≤45s | － | |||
| 24 | 表乾時間 | ≤120s | 45s～10min | |||
| 25 | 實幹時間 | - | 60s～20min | |||
| 26 | 不透水性 0.4MPa,2h | 不透水 | 不透水 | |||
| 27 | 加熱伸縮率（%） | ≥-1.0，≤1.0 | － | |||
| 28 | 固體含量（%） | ≥98 | ≥98 | |||
| 29 | 與基層粘結強度（MPa） | 乾燥基層 | ≥2.5 | ≥2 | ||
| 30 | 潮濕基層 | ≥2 | － | |||
| 31 | 與基層剝離強度（N/mm） | ≥6.0 | － | |||
| 32 | 直角撕裂強度（N/mm） | ≥60.0 | ≥45 | |||
| 33 | 硬度（邵A） | ≥90 | ≥90 | |||
| 34 | 耐衝擊性 落錘高度100cm | 無裂紋、皺紋及剝落現象 | － | |||
| 35 | 衝擊強度，公斤.厘米 | - | ≥50 | |||
| 36 | 耐磨性（阿克隆）cm3 /1.61km | ≤0.25 | - | |||
| 37 | 吸水率 % | ≤5.0 | - | |||
| 38 | 可行駛重載車輛時間 | 24小時可承受接地比壓0.6 MPa | ≤24h | |||
