1、噴涂聚脲彈性體技術(shù)及其在屋面節(jié)能綠化工程中的應(yīng)用黃微波 陳酒姜 盧敏 呂平 楊林（海洋化工研究院 青島 266071）（青島理工大學(xué) 266033）摘要：“噴涂聚脲彈性體”（Spray Polyurea Elastomer 以下簡稱SPUA）技術(shù)在我國研發(fā)成功后，以其優(yōu)異的綜合性能和先進(jìn)的施工工藝，引起了國內(nèi)材料界和工程界的極大關(guān)注。本文從發(fā)展簡史、化學(xué)原理、關(guān)鍵技術(shù)、材料性能、應(yīng)用領(lǐng)域等方面，較系統(tǒng)、全面地介紹該技術(shù)的發(fā)展過程，重點(diǎn)論述了該技術(shù)在我國未來屋面節(jié)能綠化工程中的應(yīng)用前景。前 言噴涂聚脲彈性體（Spray Polyurea Elastomer 以下簡稱SPUA）技術(shù)是國外近十年來，

2、繼高固體份涂料、水性涂料、光固化涂料、粉末涂料等低（或無）污染涂裝技術(shù)之后，為適應(yīng)環(huán)保需求而研制、開發(fā)的一種新型無溶劑、無污染的綠色施工技術(shù)，與傳統(tǒng)的低（或無）污染涂裝及噴涂聚氨酯技術(shù)相比(見表1)，SPUA技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.不含催化劑，快速固化，可在任意曲面、斜面及垂直面上噴涂成型，不產(chǎn)生流掛現(xiàn)象，5秒鐘凝膠，1分鐘即可達(dá)到步行強(qiáng)度。2.對水分、濕氣不敏感，施工時(shí)不受環(huán)境溫度、濕度的影響。3.雙組分，100%固含量，對環(huán)境友好；一次施工達(dá)到厚度要求，克服了以往多層施工的弊病。4.優(yōu)異的物理性能，如抗張強(qiáng)度、柔韌性、耐老化性、耐磨性等。5.具有良好的熱穩(wěn)定性，可在150下長期使用，可承受3

3、50的短時(shí)熱沖擊。6.可加入各種顏、填料，像涂料一樣制成不同顏色的制品。7.配方體系任意可調(diào)，手感從軟橡皮（邵A30）到硬彈性體（邵D65）。8.可引入短切玻璃纖維對材料進(jìn)行增強(qiáng)。9.使用成套噴涂、澆注設(shè)備，施工方便，效率高。10設(shè)備配有多種切換模式，既可噴涂，也可澆注。可以這樣講：SPUA技術(shù)是一種新型“萬能”（國外稱之為versatile）涂裝技術(shù)，它全面突破了傳統(tǒng)環(huán)保型涂裝技術(shù)的局限性。因此，使得該技術(shù)一問世，便得到了迅猛的發(fā)展。表1. 環(huán)保型施工技術(shù)之比較類別項(xiàng)目高固體份涂 料水性涂料UV涂料粉末涂料SPUA材料VOC含量(g/L)501500150000施工方法常規(guī)常規(guī)新型新型新型防

4、腐性能好一般一般優(yōu)秀優(yōu)秀適用底材不限不限木材為主金屬不限施工環(huán)境不限0以上廠房內(nèi)廠房內(nèi)不限一次成膜厚 度150m100m50m6.08.6鋁5.0-膠合板1.71.7注：指底材破壞；指內(nèi)聚破壞。6. 施工性能SPUA材料能夠在較短的時(shí)間里在國內(nèi)外眾多領(lǐng)域推廣使用，與其具有優(yōu)異的施工性能密不可分。它徹底改變了傳統(tǒng)噴涂工藝中普遍存在的溶劑污染、 厚度薄、 流掛、 固化時(shí)間長等缺點(diǎn)，給現(xiàn)場噴涂帶來了革命性飛躍。6.1快速固化。SPUA物料反應(yīng)速度極快，5秒鐘凝膠，1分鐘即可達(dá)到步行強(qiáng)度，并可進(jìn)行上層施工，施工效率高。解決了一般噴涂材料由于表干時(shí)間較長造成的施工進(jìn)度慢、未干燥表面粘結(jié)雜物影響涂層質(zhì)量以

5、及涂層干燥前遇到風(fēng)、雨等惡劣氣候,必須重新施工等問題。6.2施工效率高。采用成套噴涂、澆注設(shè)備，輸出量大，施工方便，可連續(xù)操作，噴涂1000m2的面積（1.52.0mm厚）僅需6小時(shí)左右，施工效率非常高。特別適合于道路路面、建筑屋面、運(yùn)動場地、車間地面、地下工程、游泳池等大型工程施工，以及工期要求緊的工程或搶修工程的使用。6.3對環(huán)境條件要求較低。SPUA材料對水分、濕氣不敏感，施工不受環(huán)境溫度、濕度的影響。在基層干燥的情況下，無論是北方寒冷季節(jié)還是南方梅雨季節(jié)，都可正常施工，材料性能十分穩(wěn)定。六、 應(yīng)用領(lǐng)域 SPUA材料以其獨(dú)特的組成和反應(yīng)原理，在工程應(yīng)用中顯示出優(yōu)越性。目前在通用的高固體份

6、涂料、水性涂料、光固化涂料、粉末涂料等環(huán)保型涂料中，有的施工一道后，至少需要1224小時(shí)的干燥時(shí)間，才能投入使用或進(jìn)行下一道施工；有的一次施工的最大厚度800m，且不允許連續(xù)加厚。SPUA技術(shù)則不同，由于其快速的固化反應(yīng)，施工1000m2(1.52.0mm厚)的涂層，僅需6小時(shí)即可完成施工，23小時(shí)即可投入使用。由于層間施工間隔只需幾分鐘到十幾分鐘，即一道施工結(jié)束，就可立即進(jìn)行下一道施工，對涂層最終的施工厚度沒有限制，通常每道涂層的施工厚度控制在0.40.6mm(視槍的移動速度而定)，涂層與底材的原有形狀吻合性極好，杜絕了傳統(tǒng)防水卷材鋪裝時(shí)容易出現(xiàn)的空鼓和脫層現(xiàn)象，有利于植物的生長。SPUA技

7、術(shù)還有一個顯著特點(diǎn)就是100%固含量，無揮發(fā)性有機(jī)化合物(0 VOCs)，只要正確使用本技術(shù)，無論是施工期間，還是材料投入使用后，涂層均不產(chǎn)生有害物質(zhì)和刺激性氣味，對環(huán)境保護(hù)極為有益，屬新型環(huán)境友好型材料。因此該技術(shù)在電子、醫(yī)藥、衛(wèi)生、體育、食品、機(jī)械、運(yùn)輸、建筑、造船以及娛樂等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景：1、工廠樹脂墻面長期以來，工廠地坪、墻面大多采用環(huán)氧或聚氨酯涂料。多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)告訴我們，這些涂料存在以下缺點(diǎn)：（1）無論對環(huán)氧進(jìn)行如何增韌改性，其自身的脆性仍然存在，在工廠車間，難免有工具、物品的意外砸落，造成環(huán)氧地坪涂料的開裂，甚至破碎；食品、制藥廠的GMP車間還經(jīng)常要用過熱蒸汽消毒，一旦油

8、水進(jìn)入破碎區(qū)域，很快就會出現(xiàn)較大面積的開裂和破損。 （2）聚氨酯鋪地涂料雖然克服了環(huán)氧地坪涂料的脆性，但在工程應(yīng)用中，對被施工場地的水分含量及相對濕度提出了嚴(yán)格要求，局限性較大。（3）無論是環(huán)氧，還是聚氨酯，都難以在垂直面、頂面一次施工2mm左右的涂層材料。SPUA材料柔韌性好、強(qiáng)度高、凝膠速度快，對環(huán)境溫度、濕度不敏感，一次施工可達(dá)到任意厚度，是施工高性能樹脂墻、地、頂面的理想材料。2、運(yùn)動場地SPUA材料獨(dú)有的抗?jié)窕裕梢栽谶\(yùn)動場地上大顯身手。用它鋪就的網(wǎng)球場、排球場、籃球場等運(yùn)動場地，可有效地防止運(yùn)動員因地面有汗水，而造成的滑倒，甚至摔傷。對消除運(yùn)動員恐懼心理，提高運(yùn)動成績十分有益。3

9、、 工業(yè)重防腐SPUA材料不含有機(jī)溶劑，100%固含量，涂層連續(xù)、致密、無針孔，并且一次成膜厚度大，因而在酸、堿、鹽、地下和海洋等惡劣環(huán)境條件下，表現(xiàn)出優(yōu)異的超重防腐性能；加之其先進(jìn)的施工工藝，使得該材料在化工儲罐襯里、隧道、海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐等領(lǐng)域，有著廣闊的應(yīng)用前景。4、影視、娛樂業(yè)SPUA材料無毒、無污染，可廣泛用于道具和娛樂設(shè)施的制作。如美國迪斯尼樂園、好萊塢環(huán)球影城中的道具和造型（國外稱之為“Theme Park”即主題公園），絕大部分是在廉價(jià)的聚苯乙烯（或聚氨酯）泡沫表面，噴涂一層硬質(zhì)SPUA材料，從而大大提高了道具、造型的可觀賞性和保存價(jià)值。近年來，國內(nèi)外娛樂界推出的大型水上運(yùn)動節(jié)目

10、激流勇進(jìn)，其滑道、浮萍表面，都噴涂了一層軟質(zhì)SPUA材料，使其外觀整體性好，涂層連續(xù)、無接縫。5、耐磨襯里工礦企業(yè)的研磨、輸送設(shè)備，常常受到磨損的困擾而報(bào)廢，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。有些設(shè)備外形結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，制造成本高、維護(hù)困難。SPUA技術(shù)獨(dú)特的成型工藝和卓越的材料性能，使之成為理想的耐磨襯里材料。七、在建筑物節(jié)能綠化中的應(yīng)用SPUA技術(shù)最大的應(yīng)用領(lǐng)域是建筑業(yè)，這已在國外的大量應(yīng)用中得到了映證，但該技術(shù)在我國還是新生事物。通常的屋面防水材料（如瀝青、SBS、APP等）經(jīng)日光老化后會出現(xiàn)開裂；即使防水材料自身不開裂，也會因混凝土的開裂（由振動、應(yīng)力、風(fēng)化等因素引起）而斷裂；另外，防水卷材無法

11、避免的接縫現(xiàn)象是造成漏水的根本原因。SPUA材料則完全不同，因其自身優(yōu)異的柔韌性、整體無接縫、耐老化性和力學(xué)強(qiáng)度，即使在混凝土開裂的情況下，聚脲材料不但自身不會斷裂，而且還能將混凝土緊緊“抓住”，起到防水和保護(hù)作用，特別適用于高檔建筑的屋面防水、綠化處理，達(dá)到“一勞永逸”的目的。在節(jié)能方面，SPUA技術(shù)還能與目前建筑物保溫工程中推廣使用的噴涂聚氨酯泡沫（SPUF）和聚苯乙烯泡沫板材（EPS）技術(shù)，有機(jī)地結(jié)合起來，成為我國未來防水保溫工程中，值得大力發(fā)展和推廣的高、新技術(shù)，茲介紹如下：隨著我國人民生活水平的不斷提高，對建筑物的節(jié)能、防水、綠化功能提出了更高的要求，從“安居工程”逐步向“舒適工程”

12、和“環(huán)保工程”發(fā)展；屋面的保溫技術(shù)已從過去的爐渣、膨脹珍珠巖等無機(jī)材料向噴涂聚氨酯泡沫（SPUF）和粘貼聚苯乙烯泡沫板材（EPS）等化學(xué)建材方向發(fā)展。基于屋面種植綠化等環(huán)保要求，以往的防水卷材難以達(dá)到防植物根莖穿刺、整體無接縫和不與底材空鼓的要求，采用SPUA技術(shù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟。采用SPUA技術(shù)后，可完全保持保溫層原有的保溫、節(jié)能效果；同時(shí)，大大提高屋面防水、種植的功能。具體工藝（以施工SPUF為例）如下： 清除建筑物表面（水泥壓光）的灰塵、雜質(zhì)；如果是舊建筑物，應(yīng)除去表層的風(fēng)化、疏松層，用24cm水泥壓光實(shí)干后，涂刷底漆進(jìn)行表層強(qiáng)化。 將聚氨酯泡沫的A、B料（又稱黑、白料）輸入SPUA主機(jī)中

13、，預(yù)熱加溫后，按每道1cm左右的厚度，進(jìn)行泡沫保溫層的施工。泡沫層總體厚度一般控制在：東北、西北地區(qū)68cm；華北地區(qū)46cm；華中地區(qū)24cm。 將聚脲彈性體的A、R料輸入SPUA主機(jī)中，預(yù)熱加溫后，按每道0.40.6mm左右的厚度，進(jìn)行彈性防水涂層的施工，彈性層總體厚度一般控制在1.52mm。 回填土壤，種植綠化。其簡易流程見圖5A，如果不施工保溫層，見圖5B。該技術(shù)比現(xiàn)有的施工單一保溫層（SPUF或EPS）后，再做防水卷材處理，無論是外觀狀態(tài)、還是內(nèi)在的防水、保溫效果，都極大地提高了工程質(zhì)量，最大限度地縮短了施工周期，其顯著優(yōu)點(diǎn)如下：1、 SPUA涂層連續(xù)、致密、無接縫，防水性能十分突出

14、：2、 將防水、節(jié)能和綠化技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，大大提高工程的質(zhì)量和效果；3、 施工速度快，是SBS、APP等防水卷材的1520倍，單臺設(shè)備的日施工面積可達(dá)1000平方米，最大限度地減少了天氣對工程進(jìn)度的影響；4、 材料柔韌性好、強(qiáng)度高、抗植物根莖穿刺，耐老化性能突出，戶外使用可達(dá)30年以上；5、 在施工和使用過程中，均無毒、無污染，被譽(yù)為“綠色材料、綠色技術(shù)”。土壤種植層SPUA防水層土壤種植層SPUF或EPS泡沫保溫層SPUA防水層砼基材砼基材 A. 節(jié)能綠化工藝 B. 單一綠化工藝圖5 新、老防水保溫工藝比較八、結(jié)束語SPUA材料在我國研發(fā)成功后，以其優(yōu)異的性能和工藝引起國內(nèi)材料界和工程界

15、的極大關(guān)注。國內(nèi)的SPUA技術(shù)在海洋化工研究院1317的帶動下，已經(jīng)開展了12年的研究和開發(fā)，從早期在青島海豚表演館水池防水、大連極地海洋世界看臺防護(hù)、膠濟(jì)鐵路大橋修復(fù)等混凝土防護(hù)工程的小規(guī)模應(yīng)用，到今天的國家大劇院護(hù)城河防水、京津城際高速鐵路路基防護(hù)、紹興污水處理工程防滲漏等大型基建工程的應(yīng)用，都表明：SPUA技術(shù)正在以其優(yōu)異的性能、高效的施工、綠色的環(huán)保特征吸引人們的注意，并將成為今后混凝土耐久性研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)技術(shù)。雖然SPUA材料的價(jià)格高于普通防水材料，且該技術(shù)在屋面節(jié)能綠化方面的應(yīng)用才剛剛開始，但從長遠(yuǎn)的環(huán)保、節(jié)能效益來看，SPUA技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用前景是非常廣闊的。主要參考文獻(xiàn)1

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