喷涂聚脲弹性体技术及运动场地建设应用(上）

       现代生活质量的提高，尤其是我国城市化的进程加快，人们对运动设施需求量越来大，要求也越来越高，在科技高速发展的现代社会与市场经济的发展中，应用于运动场地的材料也会越来越多，在运功场地的地面铺设中，近年来兴起的一种适应环保需求而研制、开发的一种新型绿色材料??喷涂聚脲弹性体（Spray Polyurea Elastomer，以下简称SPUA）。SPUA技术是继高固体分涂料、水性涂料、光固化（ＵＶ）涂料、粉末涂料等之后研制的一种新型无溶剂、无污染的喷涂技术，是喷涂工业技术的一次革新，该技术可广泛应用于石油化工、防水工程、道具制作、车间地坪、体育设施工程等领域，其优异的物理力学性能及适用性能将给建设、机械、化工矿山等行业带来全新的发展，尤其是出色的防滑，耐磨性能，能有效地防止运动员滑倒或摔伤，提高运动成绩，且外观非常均匀，美观实用。作为一种绿色与高科技含量的喷涂聚脲弹性体，必将在我国运动设施建设中呈现出十分广阔的应用前景。本文主要通过该技术的基本性能特点和施工工艺介绍，促进该技术在体育场地设施中的推广与应用，为提高体育设施的科技含量，更好的服务于人们对体育运动和健身活动。

1、 SPUA的研发历程

      SPUA技术的发展，德国、美国发源地，最早开发喷涂聚氨酯（SPU）以及聚氨酯/聚脲弹性体技术的是Bayer、BASF、Futura和Uniroyal公司。20世纪80年代中期，Austin在实验室，研发成功SPUA技术。20世纪90年代，美国率先开发并投入商业应用，显示出其优异的综合性能，经过不断的总结和提高。目前，北美地区已逐步淘汰SPU/SPUA体系，正全面推广SPUA体系，澳大利亚、日本和韩国在九十年代分别引进该技术，并相继投入商业应用。由于研发APUA配方和工艺的难度比较大，澳大利亚及东南亚一般采用从设备到原料全盘进口、或合资建厂的办法。我国海洋化工研究院在1995年首先开展APUA技术的前期探索研究工作，随后几年国内厂家开始购置设备，进行产品设计和开发具有自主知识产权的APUA配方体系，并已推出适合我国国情中、低价位水平为SPUA（Ａ）系列化产品和具有自主知识产权的关键原材料Ａ621系列端氨基聚醚，2003年1月通过了国家经贸委组织有关专家的技术鉴定，达到国际先进水平, 为我国“喷涂聚脲弹性体技术”的大规模推广和普及提供了可靠的保证，并在青岛、上海、大连等工程中成功应用。

2 、 SPUA的基本性能

      SPUA材料的主要原料是由异氰酸酯组份（简称A组份）与氨基化合物组份（简称R组份）反应生成的一种弹性体物质。其中的R组份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。根据喷涂聚氨酯（脲）弹性体技术所用材料的组成和特性的不同，该领域的喷涂技术从聚氨酯（PU）、聚氨酯/聚脲（PU/PUA）、纯聚脲（PUA）到现在的喷涂3个阶段。SPUA技术是在聚氨酯反应注射成型（RI）技术的基础上发展起来的，结合了聚脲树脂的反应特性和RIM技术的快速混合、快速成型的特点，可以进行施工现场各类大面积形状复杂的表面涂层处理。采用这种工艺技术，基于聚脲树脂的反应特点，通过调整反应体系中材料的配比得到不同性能和不同固化时间涂层，不同柔性、韧性到硬度较大的各类耐冲击磨损涂层，其固化时间可以调节，从几秒到很长时间。SPUA喷涂的聚脲弹性体涂层的主要性能特点如下：

      1）不含催化剂，可以实现所需要的快速固化时间；可在任意曲面、斜面及垂直面上喷涂成型，不产生流挂现象，可在5s左右达到凝胶(一般在30～50s左右)，1 min即可达到步行强度，对水分和湿气不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响，可以在潮湿环境和接口上固化而不影响其性能，在-28℃左右施工不影响其施用性。

      2）100%的高固含量，无任何溶剂和影响强度的助剂，无污染，对环境影响小，是真正的不含有机挥发物的绿色产品。

      3）具有非常优异的柔韧性、耐磨性及本体拉伸强度等物理力学性能。对钢材、铝、混凝土、沥青等底材有着非常良好的连接强度，自身的耐老化性能也十分突出。

      4）优良的耐高、低温性能，在-25℃~150℃温度范围内能具有良好的热稳定性能，可以长期使用。

      5）可以根据配方调节得到从软橡胶（邵A硬度30）到硬质弹性体（邵D硬度65）的不同性能的材料。

      6）可以加入各种颜料制成不同颜色制品，可掺入其它填料如短玻璃丝纤维等对材料进行增强。

      7）采用专用施工设备，施工效率高。

      SPUA材料有着非常优越的物理力学性能，分别见表1、表2和表3所示。其中用UVB- 313灯进行抗紫外线连续耐老化试验，试验温度为5 0度，试验时间为3871 小时，耐老化性能无与伦比。SPUA材料的多种优良性能，无不与SPUA材料稳定的分子结构有关。

表1    聚脲弹性体的综合物理力学性能
物理力学性能          性能指针 物理力学性能           性能指针
拉伸强度（MPa）     10?27.5
邵氏硬度             30A-65D
撕裂强度 (KN/m)      43.9-105.4
伸长率   (%)         420?1000
与砼粘接( MPa)        >2.8  与铝板的粘接(喷砂处理)   >13.7
与铝的粘接MPa          >13.7
耐磨性能                小于45
冲击性能                大于50

表2     聚脲弹性体的低温物理力学性能(零下20度)
物理力学性能 性能指针
拉伸强度（MPa） >10
撕裂强度 (KN/m) 43.9--105.4
伸长率   (%) 100--500

表3      聚脲弹性体涂层的耐老化性
物理力学性能 老化前 力学性能
拉伸强度（MPa） 13.5 13,5
撕裂强度 (KN/m) 76.4 84.4
伸长率   (%) 134 110

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