喷涂聚脲弹性体技术培训-课件

1、喷涂聚脲弹性体技术基础知识应用领域喷涂设备施工工艺4123安全防护5喷涂聚脲弹性体技术基础知识喷涂聚脲的定义喷涂聚脲化学反应原理SPUA技术优点喷涂聚脲发展历史4聚氨酯、聚氨酯(脲)、聚脲 5SPUA的种类6SPUA的性能7工艺参数对性能的影响8123 喷涂聚脲：是由异氰酸酯组分（简称A组分）与氨基化合物组分（简称B组分）反应生成的一种弹性体物质。喷涂聚脲的定义 喷涂聚脲弹性体（简称SPUA）是一种A、B 双组份、无溶剂、快速固化的弹性材料；A 组份是由端氨基或端羟基化合物与异氰酸酯反应制得的半预聚物；B 组分是由端氨基树脂和端氨基扩链剂组成的混合物，并不得含有任何羟基成分和催化剂，但允许含有

2、少量颜料和助剂；A、B 组分在专用喷涂设备的喷枪内混合喷出，快速反应固化生成弹性体涂层。喷涂聚脲弹性体聚脲的化学反应原理聚脲化学反应原理不含催化剂，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，1min即可达到步行强度。对水分、湿气不敏感，施工时不受环境温度、湿度的影响。100固含量，不含任何挥发性有机物（VOC），对环境友好。SPUA技术优点SPUA技术优点可按1：1体积比进行喷涂或浇注，一次施工的厚度可以从数百微米到数厘米，克服了以往多次施工的弊病。 优异的物理性能，如拉伸强度、伸长率、柔韧性、耐磨性、耐老化、防腐蚀等。具有良好的热稳定性，可在120下长期使用，

3、承受150的短时热冲击。 可以像普通涂料一样，加入各种颜料、染料，制成不同颜色的产品。 配方体系任意可调，手感从软橡皮（邵尔A30）到硬弹性体（邵尔D65）。 原型再现性好，涂层连续、致密、无接缝、无针孔，美观实用。使用成套设备，施工方便，效率极高，一次施工即可达到设计厚度要求。 SPUA技术优点SPUA技术优点聚氨酯、聚氨酯（脲）、聚脲 喷涂弹性体（包括聚氨酯、聚氨酯/脲、聚脲）技术是在聚氨酯反应注射成型技术的基础上，于20世纪70年代发展起来的，其发展经历了聚氨酯、聚氨酯（脲）和聚脲三个阶段。聚氨酯、聚氨酯（脲）、聚脲美国聚脲协会对喷涂聚氨酯、聚氨酯（脲）、聚脲的定义如下：喷涂聚氨酯由异氰

4、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，可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。其中的R组分必须由端羟基树脂（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。 聚氨酯、聚氨酯（脲）、聚脲喷涂聚氨酯(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，可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。其中的R组分既可以是端羟基树脂、也可以是由

5、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。 聚氨酯、聚氨酯（脲）、聚脲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，可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。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，但可以含有颜料和助剂。 聚氨酯、聚氨酯（脲）、聚脲 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稳定；聚氨酯/脲在树脂组分

6、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。 阶段体系名称A组分B组分主要优/缺点 第一代 喷涂聚氨酯 MDI基半预聚物端羟基树脂、醇类扩链剂、催化剂 优点：弹性好，耐磨性好，性能可调节范围宽。缺点：对湿气敏感，配方难度大，低温固化较慢 。第二代 喷涂聚氨酯（脲）MDI基半预聚物端羟基树脂、二胺扩链剂、催化剂 优点：性能可调节范围宽，固化速度可调。缺点：对湿气较敏感，低温固化速度稍慢。第三代 喷涂(纯)聚脲 MDI基半预聚物端氨

7、基聚醚、二胺扩链剂优点：固化快，对温度/湿气不敏感。缺点：价格高相对前两者高。聚脲的发展历史年代国家重大事件20世纪80年代中期 美国Texaco（现Huntsman）公司Dudley J. Primeaux II 率先研发成功喷涂聚脲弹性体技术 1991年北美地区北美地区进入商业化应用，显示出其优异的综合性能，受到用户欢迎 。 1993年澳大利亚引进该技术，投入商业应用。 2019年日本引进该技术，投入商业应用。 2019年韩国引进该技术，投入商业应用。 2000年美国成立聚脲发展协会。聚脲的发展历史（国外）SPUA技术已在美国、日本、以及西欧等国家的建筑、交通运输、电子、医药、化工、娱乐、

8、食品等领域大规模应用。 PDA 2019 年统计资料年代 重大事件2019年海洋化工研究院（青岛）开始前期探索。2019年海化院引进第一台喷涂机Gusmer H-3500。2019年开发了我国的第一个具有自主知识产权的聚脲配方体系，随后，首次在青岛某会议室地面应用。2019年开始投入商业应用，青岛海豚表演馆水池、上海沪东造船厂船舶地板、沈阳普利斯通公司护舷等。2019年经贸委组织专家对SPUA技术进行了鉴定。2019年海洋化工研究院主持起草SPUA技术国家标准。聚脲的发展历史（国内）聚脲的发展历史（国内）SPUA的种类喷涂聚脲分为： 芳香族SPUA 脂肪族SPUA 聚天冬氨酸酯SPUASPUA

9、的种类A组分B组分芳香族羟基聚醚、MDI端氨基聚醚、液体胺类扩链剂脂肪族端氨基聚醚、TMXDI、IPDI端氨基聚醚、脂肪胺类扩链剂聚天冬氨酸酯HDI三聚体聚天冬氨酸酯 优点：优异的物理性能；价格低缺点：在光照下黄变，易老化 在紫外线下自氧化生成醌亚胺 芳香族聚脲SPUA的种类 脂肪族聚脲优点：突出的耐候性能；优异的耐低温性能缺点：物理性能稍差；耐高温和耐腐蚀差； 价格贵项目保持率拉伸强度95%伸长率100%撕裂强度98%硬度100%粉化无光泽保持率90%检测标准：ASTM G-53，UVB-313，3000小时SPUA的种类 芳香族聚脲不但黄变，而且易粉化和失色；而脂肪族聚脲长期使用不变色，物

10、理性能保持率高。实验表明：芳香族聚脲耐紫外光3800小时后性能保持率80%以上，而脂肪族聚脲6000小时后性能保持率90%以上。SPUA的种类SPUA的种类聚天门冬氨酸酯聚脲优点： 固化速度可调至15分钟以上； 高拉伸强度、高光泽度、优异的耐磨性能； 优异的附着力； 优异的防腐性能及耐紫外光性能； 可以刷涂也可以常规高压无气喷涂机施工。缺点： 价格昂贵、弹性稍差、原料品种少SPUA的性能项 目YW-101化工防腐YW-102海洋工程防腐YW-201耐磨保护YW-202水利抗冲刷YW-301弹性防水凝胶时间/ s15141289拉伸强度/MPa2525252515撕裂强度/kN/m6580707

11、055伸长率/%380415350400500硬度/邵尔A85A88A88A90A80力学性能SPUA的性能项 目YW-302防根茎穿刺YW-401地坪材料YW-501柔性防撞S-502道具保护凝胶时间/ s111389拉伸强度/MPa20162520撕裂强度/kN/m60507055伸长率/%450360380150硬度/邵尔A90A92A90A80力学性能SPUA的性能附着力：SPUA对钢、铝、混凝土等底材有良好的附着力。甚至可以调节配方得到附着力强度超过SPUA自身强度的体系。 SPUA的性能 在3575温度交变25次后，SPUA材料能很好地保护氯丁橡胶及其腻子的开裂、分层、脱落等。试验

12、表明，SPUA具有优异的弹性和低温柔韧性，能很好保护橡胶和钢板结构的复杂边界体系。确保急剧温变下，2种膨胀系数不同的复合材料之间不开裂和脱落。耐交变温度性能SPUA的性能 在一种轻质高强度泡沫表面喷涂SPUA材料，制成固体浮力材料，通过了要求耐4.5MPa水压，不吸水不变形，还增压到12MPa泡沫芯材已坏变形，保护层仍完整，吸水为零。耐交变压力性能裂缝追随性 实验表明：三点弯曲实验后裂缝产生，当裂缝为10mm时聚脲未断裂。故聚脲很适合有动态应力形变的重点工程。SPUA的性能SPUA的性能耐磨性能: SPUA被称为“耐磨橡胶”，具有优异的耐磨性能，是碳钢的10倍，环氧树脂的35倍。适合于经常有人

13、走、车辆活动的工业重载地坪，加之其良好的伸长率，使用寿命比环氧更长，还可用于车辆底盘、货车车斗等。 阿克隆磨耗YW-201耐磨保护YW-202水利抗冲刷YW-401地坪材料YW-501柔性防撞mg/1.61km506080110SPUA的性能 在断裂混凝土表面喷涂34mmSPUA，经1年上万次车辆冲击、碾压，涂层完好，无断裂、开裂和破损现象。说明具有优异的抗冲击、抗疲劳能力。 耐冲击性能 在EVA不吸水泡沫芯材外壁喷涂SPUA材料，进行100次疲劳压缩试验，聚脲涂层仍能恢复原状，表面无开裂和破坏。表明强度高、耐水性好。耐疲劳破坏SPUA的性能耐15m/s水流冲刷1000h，适合在苛刻的海洋环境

14、下使用。 耐空泡腐蚀性能：适合用于水轮机、舰船螺旋桨等高速旋转、推进装置。 根据美国ASTM-2019耐空泡腐蚀试验材质试验时间/mim质量损失/g损失率/g/min环氧树脂45912.02乙烯基树脂140132.40.95SPUA(2.5mm厚)6009.40.015SPUA(1.25mm厚)6007.30.012SPUA的性能耐介质性能： SPUA材料致密、连续、无缝，干燥过程无溶剂挥发，无针孔、气泡、缩孔等缺陷,所以防腐性能突出，柔韧性抵御温变带来的热胀冷缩,不会产生开裂和脱落现象，所以表现出优异的耐化学介质性能。SPUA的性能介质浸泡结果硝酸铵良好氯化钠良好乙酸（10%）良好盐酸（5，

15、10%）良好硫酸（5，10，20）良好磷酸（10）良好柠檬酸良好SPUA的性能介质浸泡结果乳酸良好、轻微变色氢氧化钠(5%,10%,20%)良好氢氧化钾 20%良好，轻微变色正乙烷良好矿物油、己烷、50乙醇、异丙醇、铬酸砷工作溶剂良好二甲苯良好，轻微变色耐老化性能：户外老化试验在户外暴晒4年后，基本上还保持在初始强度状态。项目初始1年2年3年4年拉伸强度/MPa10.411.813.511.59.8伸长率/350367388348320撕裂强度59.864.769.360.557.3SPUA的性能耐老化性能：3000h人工紫外加速老化试验SPUA的性能试样拉伸强度/MPa伸长率/%撕裂强度/(

16、kN/m)1300h变化对比样3000h对比样3000h对比样3000h1淡黄9.210.538532353.566.9色变小轻失光轻粉化2中灰9.214.436638053.041.9色变小轻失光重粉化3紫色11.812.243443157.163.8色差大重失光中粉化4橘红11.516.438235344.856.3色变小有失光轻粉化5天蓝11.116.754058760.677.0色差大有失光中粉化SPUA的性能耐核辐照性能：在103Gy剂量下可长期使用。试样拉伸强度/MPa伸长率/%撕裂强度/(kN/m)对比样103Gy105Gy对比样103Gy105Gy对比样103Gy105Gy1淡

17、黄9.610.25.532434918160.966.542.62中灰9.68.96.933932924654.055.844.93紫色13.611.96.938538224862.961.848.04橘红13.413.78.6536838327144.941.530.7SPUA的性能耐阴极剥离性能： SPUA材料在1.5V电解液中60天阴极剥离试验，无起泡、脱落、锈蚀，附着力好。普通防锈漆样板35天严重鼔泡、脱落、腐蚀。可长期用于海洋、地下钢结构设施的腐蚀环境中。SPUA的性能耐低温性能：项目芳香族脂肪族25202520拉伸强度/MPa11.414.18.912.3伸长率/%18013042

18、0350撕裂强度/(kN/m)67.710243.9105硬度（邵尔D）5135SPUA的性能耐热老化性能：100烘箱48h。 项目老化前老化后拉伸强度/MPa12.816.0伸长率/%412395撕裂强度/(kN/m)66.880.2SPUA的性能耐海洋环境性能： 用于海洋环境钢结构、混凝土结构防护。耐盐雾性能（10000h） 防护方法底材处理YW-102YW-202外观无底漆环氧/聚氨酯底漆水性环氧底漆无变化无变化无变化无变化无变化无变化丝状腐蚀/mm无底漆环氧/聚氨酯底漆水性环氧底漆3.85.08.53.04.38.1工艺参数对性能的影响 SPUA技术采用高温、高压、对冲撞式混合工艺，因

19、此需要通过对喷涂设备的压力和温度设定，来控制材料的最终性能。项目压力/MPa6.37.07.79.812.614.0拉伸强度/MPa7.99.812.012.614.512.9伸长率/%14.440.171.587.8158151撕裂强度/(kN/m)50.959.668.470.272.878.1硬度（邵尔D）454550565458项目温度/384954606671拉伸强度/MPa11.810.010.111.813.112.7伸长率/%16.341.867.776.4126.0150.0撕裂强度/(kN/m)48.249.151.464.966.768.4硬度（邵尔D）424754565

20、353工艺参数对性能的影响 应用领域防腐领域防水领域耐磨材料地坪材料4海洋工程 5主题公园、游乐园、影视6水利设施7军事领域8123防腐领域 防腐领域 防水领域 防水领域 耐磨材料 地坪材料 地坪材料 地坪材料 No性能SPUA地坪材料环氧地坪1环保特性无溶剂、无污染，环保有一定污染2附着力高高3耐磨性很好，比环氧树脂的35倍一般4耐冲击性很好，不开裂差，易开裂5防滑性很高，摩擦系数高达1.2一般，摩擦系数 511投入使用时间2h 72h优缺点总结物理性能施工性能好柔韧性、防滑性差、易粉化、施工慢海洋工程主题公园、游乐园 影视道具水利设施军事领域喷涂设备喷涂设备的构成喷涂设备的保养喷涂设备故障

21、排除123喷涂设备的构成 SPUA所需的专业化设备必须具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。物料输送计量系统称之为主机，喷涂的混合雾化设备则是喷枪。喷涂设备的构成物料输送系统: 抽料泵（输料泵）是最常用的物料输送系统，作用是为主机供应充足的原料。 物料计量系统 : 物料计量系统称为主机，主要由液压或气动驱动系统，比例泵、控温、加压系统组成。A.B物料经抽料泵抽出后进入主机进行计量、控温和加压。它们必须满足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。喷涂设备的构成喷涂设备的构成比例泵: 驱

22、动方式主要有液压及气动两种，液压驱动为主。比例泵的布置方式有直立式和水平式。主加热器: 物料经过比例泵精确计量后变成高压高速液流，流经主加热器。主加热器必须满足迅速平稳升温并且能完成自动化控制等要求。长管加热器: 为方便施工，通常在主加热器与接枪管之间配备有长管。物料经主加热器加热升温后，流经加热长管输送至喷枪。每节加热长管约15m。 喷涂设备的构成物料混合、雾化系统 : 喷枪是撞击混合喷涂技术的关键设备之一。撞击混合型喷枪，有两种类型：一种是活动阀杆式机械自清洁喷枪，如Gusmer公司的GX-7、GX-8喷枪。另一种是活动混合室的空气自清洁喷枪，如Gusmer公司的GAP喷枪。 喷涂设备的构

23、成喷涂设备的构成喷涂设备的构成喷涂设备的构成物料清洁系统 在喷涂结束时，抽料泵和主机一般不需要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合头的原料孔，在喷枪存放之前清楚掉残余的原料。喷涂设备的构成辅助设备 空压机 冷干机 喷涂施工车 常用工具、杂件及安全防护用品 B料搅拌器 其他喷涂设备的保养比例泵的保养： 保养措施主要有以1年为期更换活塞、汽缸密封圈、垫片弹簧等配件； 拆卸清洗两个泵基座，仔细检查各零部件是否需要更换； 清洗球阀并检查其完好情况，按需要进行更换。液压驱动系统的保养 定期更换液压油。 检查液压泵内是否储满

24、油 喷涂设备的保养进料滤网的保养 ： 滤网必须每天进行检查、清洗。泵润滑系统的保养： 每天检查润滑剂是否需要更换。主加热器的保养： 检查电阻、热电偶。喷枪的保养： 定期清洗喷枪。喷涂设备故障排除比例泵常见故障：泵间压力不平衡比例泵中有气穴物料太黏稠进料滤网堵塞比例泵进料球阀未处于正确位置喷涂设备故障排除液压驱动系统的主要故障：电动机不启动或工作中停止压力过低或为零啸叫声排气措施长管加热器常见故障：无法达到设定温度或达到设定温度所需时间过长施工工艺底材处理喷涂施工质量保证施工中容易出现的问题与解决方案 4123底材处理底材处理的目的清除底材表面的各种污垢修正底材表面存在的缺陷创造漆膜需要的表面粗

25、糙度增强涂层与底材的配套性和相容性底材处理混凝土底材表面处理混凝土常见的表面杂质养护液、灰尘、盐析、水泥浮浆、脱模剂、油脂、焦油沥青、树脂等混凝土常见的缺陷毛刺、“蛋壳”、抹灰、内部杂质、空鼓现象、化学腐蚀、龟裂、开裂、剥落等底材处理表面杂质和缺陷的清理化学清理、碳氢化合物溶剂、蒸汽清理、化学剥离、抛丸、喷砂、耙路机、真空吸尘/压气吹洗、酸蚀法、高压水清洗。表面修补裂纹修补与加固表面封闭法、开槽填补法压力灌浆法、自流动法孔洞和不平整部位的修补专用腻子底材处理封闭底漆封闭混凝土底材表面毛细孔中的空气和水分，避免聚脲涂层喷涂后出现鼓泡和针孔现象。封闭底漆可以起到胶黏剂的作用，提高聚脲涂层与混凝土底材的附着力，提高防护效果。底材处理表面处理后应达到的标准混凝土强度不低于结构设计要求的强度等级。确保所有的硅酸盐类杂质完全从混凝土表层冲洗掉。混凝土底材的剥离强度在处理后必须达到1.5MPa以上。清除各种妨碍附着力的