在早期,噴涂聚氨酯彈性體沒(méi)有很好解決體系的發(fā)泡問(wèn)題,在室外應(yīng)用中經(jīng)常出現(xiàn)一些缺陷。20世紀(jì)80年代中期,美國(guó)Texaco公司在世界上率先開發(fā)出噴涂聚脲彈性體材料。澳大利亞于1993年引進(jìn)該技術(shù);日本和韓國(guó)也分別于1995年和1997年引進(jìn)該技術(shù),并相繼投入商業(yè)應(yīng)用;歐洲地區(qū)2000年開始也逐漸接受該技術(shù)并推廣應(yīng)用。1995年,青島海洋化工研究院黃微波等人在國(guó)內(nèi)率先開展SPUA技術(shù)的研究與開發(fā),獲得了很好的商業(yè)應(yīng)用業(yè)績(jī),所研發(fā)的系列產(chǎn)品應(yīng)用涉及防腐、防水、防滑、裝飾、布景、道具、耐磨、耐酸、耐堿、耐老化、抗沖擊等眾多領(lǐng)域,并陸續(xù)發(fā)表了大量論文和申請(qǐng)了發(fā)明專利。2000年起,江蘇化工研究所郁維銘等人開始SPUA的探索,應(yīng)用領(lǐng)域涉及隧道防水、水閘防腐;湖南湘江涂料集團(tuán)有限公司廖有為等人開展了SPUA技術(shù)在皮卡車耐磨襯里方面的研究與應(yīng)用;煙臺(tái)華特聚氨酯公司李洪劍等人開展了噴涂剛性SPU技術(shù)管道防腐應(yīng)用。與此同時(shí),美國(guó)SPI公司和聯(lián)合涂料、德國(guó)巴斯夫、韓國(guó)一山聚氨酯公司等企業(yè)也陸續(xù)將它們的產(chǎn)品銷往中國(guó)市場(chǎng),自此,聚脲技術(shù)在我國(guó)蓬勃發(fā)展起來(lái)。據(jù)2002年美國(guó)聚脲發(fā)展協(xié)會(huì)的初步統(tǒng)計(jì),全球純聚脲材料的產(chǎn)量為1.13萬(wàn)t,銷售額為7500萬(wàn)美元。其中北美地區(qū)占85%,亞太地區(qū)占10%,歐洲占4%,其它國(guó)家和地區(qū)占1%。聚脲在我國(guó)發(fā)展也非???,產(chǎn)量從2000年的100t,迅速增長(zhǎng)到2007年的6000t左右。
2聚脲涂料體系的發(fā)展階段與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
聚脲涂料體系的發(fā)展經(jīng)歷了以下5個(gè)階段:第一階段:純聚氨酯;第二階段:聚氨酯-聚脲;第三階段:純聚脲/芳香族;第四階段:脂肪族/聚天冬氨酸防腐裝飾體系;第五階段:各種改性高性能防腐防水體系。前三個(gè)階段比較容易混淆,因此將其特點(diǎn)作一對(duì)比,列于表1。
表1聚氨酯、聚氨酯/聚脲、純聚脲體系比較
為了更好地推動(dòng)聚脲技術(shù)在世界各地的蓬勃發(fā)展,及時(shí)交流信息、開發(fā)市場(chǎng),實(shí)現(xiàn)資源共享,2000年美國(guó)成立了“聚脲發(fā)展協(xié)會(huì)”。協(xié)會(huì)的宗旨是:發(fā)展新的營(yíng)銷策略,促進(jìn)聚脲及PDA的成長(zhǎng);為會(huì)員構(gòu)建一個(gè)討論聚脲問(wèn)題的專門場(chǎng)所;為聚脲產(chǎn)品建立相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn);明確聚脲的定義;每年定期召開討論會(huì)(目前已召開9屆年會(huì)并出版了論文集);定期舉辦聚脲操作培訓(xùn)課程。歐洲聚脲發(fā)展協(xié)會(huì)于2007年末成立并召開了首屆年會(huì),這標(biāo)志著聚脲技術(shù)正式向全世界大規(guī)模發(fā)展。
2005年7月25~27日,在煙臺(tái)萬(wàn)華北京研究院舉行了“首屆中國(guó)聚脲彈性體應(yīng)用論壇”。中美兩國(guó)的聚脲專家做了精彩演講及演示活動(dòng),交流了聚脲彈性體應(yīng)用技術(shù),大大推動(dòng)了該技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展。由于價(jià)格及化學(xué)合成工藝不同,市場(chǎng)上出現(xiàn)許多不同配方的噴涂聚氨酯(脲)。在噴涂聚氨酯(脲)彈性體配方設(shè)計(jì)中,排除水分對(duì)材料力學(xué)性能的影響是最為關(guān)鍵的考慮因素。為了使體系中A組分與R組分的混合更加充分、完善,兩者的粘度應(yīng)盡量接近。
由于純聚脲部分原料價(jià)格昂貴,使得純聚脲技術(shù)難以在短期內(nèi)大規(guī)模普及。在一些用戶要求不高、環(huán)境比較干燥的場(chǎng)合,噴涂聚氨酯或者聚氨酯(脲)彈性體也是一種較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的辦法。但是,雜合體系統(tǒng)對(duì)施工人員的操作水平及現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)質(zhì)量保證體系提出了更高的要求,因此,美國(guó)PDA至今未把雜合體列入聚脲定義范圍內(nèi)。聚脲行業(yè)國(guó)內(nèi)與國(guó)外產(chǎn)品檔次差距較大,主要與我們國(guó)家的產(chǎn)品價(jià)位、市場(chǎng)接受能力、經(jīng)濟(jì)消費(fèi)水平較低有關(guān)。北美地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),用的基本是純聚脲,性能方面都能保證。而在我國(guó),為降低材料成本,一般都用雜合體,特別是在戶外/野外現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)可能更復(fù)雜。雜合體中如果摻入了聚氨酯,就會(huì)出現(xiàn)發(fā)泡、起皮現(xiàn)象,影響聚脲的施工質(zhì)量和應(yīng)用效果。特別是有些設(shè)計(jì)人員及現(xiàn)場(chǎng)施工操作人員并未真正理解雜合體體系的特點(diǎn),忽視雜合體配方體系現(xiàn)場(chǎng)施工需要更高的技術(shù)要求這一特點(diǎn),造成涂層質(zhì)量未能達(dá)到設(shè)計(jì)要求,嚴(yán)重影響了聚脲的應(yīng)用效果,也為聚脲涂料的進(jìn)一步發(fā)展及應(yīng)用帶來(lái)了負(fù)面影響。
聚脲涂料技術(shù)經(jīng)過(guò)20年的應(yīng)用,目前在世界范圍已基本成熟,成功案例比比皆是。但同時(shí)在應(yīng)用過(guò)程中也出現(xiàn)了不少問(wèn)題,造成返工現(xiàn)象,主要是由于材料性能選擇、項(xiàng)目/體系設(shè)計(jì)、現(xiàn)場(chǎng)施工及質(zhì)量保證體系過(guò)程等方面的不完善造成的。噴涂聚脲涂料技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)十分明顯,但在實(shí)際應(yīng)用時(shí),底材及底漆是關(guān)鍵。當(dāng)用于混凝土表面時(shí),就特別需要注意基面的處理;基面處理的好壞,直接影響到施工質(zhì)量。聚脲的固化速度極快,通常在尚未充分浸潤(rùn)混凝土表面時(shí)就已經(jīng)固化,影響了涂層與混凝土的粘結(jié)力;聚脲固化時(shí)的發(fā)熱量很大,混凝土表面毛細(xì)孔里含有的空氣或水分受熱后便會(huì)膨脹或蒸發(fā),造成涂層表面出現(xiàn)針眼和氣泡。
因此,聚脲噴涂施工前混凝土基面一定要涂布底漆,以增加粘結(jié)力和封閉毛細(xì)孔洞。目前新近開發(fā)的專用底漆,系水乳化的聚氨酯體系,其特點(diǎn)是可在潮濕混凝土基面上直接涂布,滲透力強(qiáng)、固化快,底漆施工后3h即可噴涂聚脲;涂層與混凝土的粘結(jié)力大于5MPa;可有效解決噴涂聚脲在混凝土表面施工的基面處理問(wèn)題。聚脲防水施工大多數(shù)在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行,而現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境一般較為復(fù)雜,同時(shí)聚脲涂料反應(yīng)速度較快,施工要求相對(duì)于普通油漆噴涂難度更大。國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有專門的培訓(xùn)機(jī)構(gòu),合格的施工技術(shù)人員比較短缺。應(yīng)該說(shuō),聚脲施工行業(yè)的門檻較高,即使是聚脲理論知識(shí)豐富的人,如果在施工技術(shù)(如:項(xiàng)目管理、材料選擇、底材處理、設(shè)備操作等)方面沒(méi)有3年以上時(shí)間的鍛煉,操作時(shí)是很難達(dá)到設(shè)計(jì)質(zhì)量要__求的。