噴涂聚脲彈性體技術及運動場地建設應用(上）

       現代生活質量的提高，尤其是我國城市化的進程加快，人們對運動設施需求量越來大，要求也越來越高，在科技高速發展的現代社會與市場經濟的發展中，應用于運動場地的材料也會越來越多，在運功場地的地面鋪設中，近年來興起的一種適應環保需求而研制、開發的一種新型綠色材料??噴涂聚脲彈性體（Spray Polyurea Elastomer，以下簡稱SPUA）。SPUA技術是繼高固體分涂料、水性涂料、光固化（ＵＶ）涂料、粉末涂料等之后研制的一種新型無溶劑、無污染的噴涂技術，是噴涂工業技術的一次革新，該技術可廣泛應用于石油化工、防水工程、道具制作、車間地坪、體育設施工程等領域，其優異的物理力學性能及適用性能將給建設、機械、化工礦山等行業帶來全新的發展，尤其是出色的防滑，耐磨性能，能有效地防止運動員滑倒或摔傷，提高運動成績，且外觀非常均勻，美觀實用。作為一種綠色與高科技含量的噴涂聚脲彈性體，必將在我國運動設施建設中呈現出十分廣闊的應用前景。本文主要通過該技術的基本性能特點和施工工藝介紹，促進該技術在體育場地設施中的推廣與應用，為提高體育設施的科技含量，更好的服務于人們對體育運動和健身活動。

1、 SPUA的研發歷程

      SPUA技術的發展，德國、美國發源地，最早開發噴涂聚氨酯（SPU）以及聚氨酯/聚脲彈性體技術的是Bayer、BASF、Futura和Uniroyal公司。20世紀80年代中期，Austin在實驗室，研發成功SPUA技術。20世紀90年代，美國率先開發并投入商業應用，顯示出其優異的綜合性能，經過不斷的總結和提高。目前，北美地區已逐步淘汰SPU/SPUA體系，正全面推廣SPUA體系，澳大利亞、日本和韓國在九十年代分別引進該技術，并相繼投入商業應用。由于研發APUA配方和工藝的難度比較大，澳大利亞及東南亞一般采用從設備到原料全盤進口、或合資建廠的辦法。我國海洋化工研究院在1995年首先開展APUA技術的前期探索研究工作，隨后幾年國內廠家開始購置設備，進行產品設計和開發具有自主知識產權的APUA配方體系，并已推出適合我國國情中、低價位水平為SPUA（Ａ）系列化產品和具有自主知識產權的關鍵原材料Ａ621系列端氨基聚醚，2003年1月通過了國家經貿委組織有關專家的技術鑒定，達到國際先進水平, 為我國“噴涂聚脲彈性體技術”的大規模推廣和普及提供了可靠的保證，并在青島、上海、大連等工程中成功應用。

2 、 SPUA的基本性能

      SPUA材料的主要原料是由異氰酸酯組份（簡稱A組份）與氨基化合物組份（簡稱R組份）反應生成的一種彈性體物質。其中的R組份必須是由端氨基樹脂和端氨基擴鏈劑組成，在端氨基樹脂中，不得含有任何羥基成分和催化劑，但可以含有便于顏料分散的助劑。根據噴涂聚氨酯（脲）彈性體技術所用材料的組成和特性的不同，該領域的噴涂技術從聚氨酯（PU）、聚氨酯/聚脲（PU/PUA）、純聚脲（PUA）到現在的噴涂3個階段。SPUA技術是在聚氨酯反應注射成型（RI）技術的基礎上發展起來的，結合了聚脲樹脂的反應特性和RIM技術的快速混合、快速成型的特點，可以進行施工現場各類大面積形狀復雜的表面涂層處理。采用這種工藝技術，基于聚脲樹脂的反應特點，通過調整反應體系中材料的配比得到不同性能和不同固化時間涂層，不同柔性、韌性到硬度較大的各類耐沖擊磨損涂層，其固化時間可以調節，從幾秒到很長時間。SPUA噴涂的聚脲彈性體涂層的主要性能特點如下：

      1）不含催化劑，可以實現所需要的快速固化時間；可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，不產生流掛現象，可在5s左右達到凝膠(一般在30～50s左右)，1 min即可達到步行強度，對水分和濕氣不敏感，施工時不受環境溫度、濕度的影響，可以在潮濕環境和接口上固化而不影響其性能，在-28℃左右施工不影響其施用性。

      2）100%的高固含量，無任何溶劑和影響強度的助劑，無污染，對環境影響小，是真正的不含有機揮發物的綠色產品。

      3）具有非常優異的柔韌性、耐磨性及本體拉伸強度等物理力學性能。對鋼材、鋁、混凝土、瀝青等底材有著非常良好的連接強度，自身的耐老化性能也十分突出。

      4）優良的耐高、低溫性能，在-25℃~150℃溫度范圍內能具有良好的熱穩定性能，可以長期使用。

      5）可以根據配方調節得到從軟橡膠（邵A硬度30）到硬質彈性體（邵D硬度65）的不同性能的材料。

      6）可以加入各種顏料制成不同顏色制品，可摻入其它填料如短玻璃絲纖維等對材料進行增強。

      7）采用專用施工設備，施工效率高。

      SPUA材料有著非常優越的物理力學性能，分別見表1、表2和表3所示。其中用UVB- 313燈進行抗紫外線連續耐老化試驗，試驗溫度為5 0度，試驗時間為3871 小時，耐老化性能無與倫比。SPUA材料的多種優良性能，無不與SPUA材料穩定的分子結構有關。

表1    聚脲彈性體的綜合物理力學性能
物理力學性能          性能指針 物理力學性能           性能指針
拉伸強度（MPa）     10?27.5
邵氏硬度             30A-65D
撕裂強度 (KN/m)      43.9-105.4
伸長率   (%)         420?1000
與砼粘接( MPa)        >2.8  與鋁板的粘接(噴砂處理)   >13.7
與鋁的粘接MPa          >13.7
耐磨性能                小于45
沖擊性能                大于50

表2     聚脲彈性體的低溫物理力學性能(零下20度)
物理力學性能 性能指針
拉伸強度（MPa） >10
撕裂強度 (KN/m) 43.9--105.4
伸長率   (%) 100--500

表3      聚脲彈性體涂層的耐老化性
物理力學性能 老化前 力學性能
拉伸強度（MPa） 13.5 13,5
撕裂強度 (KN/m) 76.4 84.4
伸長率   (%) 134 110

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