淺談聚脲材料的性能分析及其在土木工程中的應用

付弘飛

安徽新華學院 土木與環(huán)境工程學院 安徽 合肥 230088

聚脲是由異氰酸酯組份與氨基化合物組份反應生成的一種彈性體物質。分為純聚脲和半聚脲，聚脲的最基本的特性就是防腐、防水、耐磨等。作為多功能性防水材料，聚脲在停車場、體育場看臺等工程上有著很多應用。

一、聚脲材料的性能分析

（一）聚脲的特點

聚脲是由異氰酸酯組份與氨基化合物組份反應生成的一種彈性體物質[1]。聚脲材料性能的特點有：（1）材料不含有催化劑，在不同的平面上都能成型，并且能夠快速地固化，達到應有的強度。甚至在冰面上，聚脲材料也能快速成型固話，緊密地貼合。（2）聚脲材料因其對溫度及濕度要求不高，在使用過程中不易受到周圍環(huán)境影響。在不同的施工環(huán)境中，它都能發(fā)揮材料的最大性能，人們而不需要選擇特定的施工環(huán)境。（3）聚脲材料環(huán)保安全，對環(huán)境的影響程度較小，能在各種建筑中使用。（4）聚脲材料凝固性好，抓力強，能夠滿足不同厚度的需要，在施工中能解決傳統(tǒng)材料不能解決的問題。（5）聚脲材料具有極強的物理性能，其韌性好，承受力強，并且對環(huán)境的耐受度高，不易受到外界的侵蝕。（6）聚脲材料德熱穩(wěn)定性很好，能夠滿足在不同溫度下的施工情況。（7）聚脲材料緊密性好，不會出現孔洞縫隙，耐久度高，并且美觀實用。（8）聚脲材料有成套的施工設備，因此施工的效率高。設備具有不同的模式，能夠滿足施工中對于材料厚度的要求。（9）聚脲材料的粘合性較強，能在不同的材料上緊密貼合[2]。

（二）聚脲的應用優(yōu)勢

從上個世紀三十年代開始，聚脲材料就被發(fā)明制作了出來，其具有耐高溫性和高強度性被人們所使用的，但是因為制作成本較高，并沒有商品化生產。而后由于制作成本降低，其應用也廣泛了起來，主要用于繩索，漁網等物品，在世界上都有生產銷售。其后經過科學研究，聚脲材料被賦予了極強的耐高溫特性，在航空航天行業(yè)也有所應用。到了上個世紀八十年代，噴涂聚脲材料被發(fā)明出來，主要用于對建筑的防水，防腐等。當前聚脲材料的應用廣泛，其不同的特性在各個行業(yè)都能夠有所作用，并使人們在一定程度上擺脫對石油化工原料的依賴。

聚脲是由特定原材料經過特定的比例配方調制而成的。其具體的材料配方在商業(yè)上都是保密的，但基本成分可以確定為異氰酸酯和多元醇樹脂的組合。多元醇主要是起到增塑劑的作用，當兩個組分結合在一起時，它們會發(fā)生聚合反應形成一個長鏈分子。長鏈分子彼此交織纏繞在一起便形成了堅不可摧的材料——聚脲。此外，這些長鏈分子是可以拉伸的具有很高的靈活性，這也賦予了這種聚脲材料超高的抗拉伸和和撕裂的性能。聚脲還有很多性能上的優(yōu)點，比如：（1）噴涂在各種儀器裝備等表面的聚脲涂層可在幾秒鐘內干燥定型，隨即便可以投入使用。（2）高耐磨損和抗壓能力。（3）良好的耐化學性。（4）強大的密閉性和防水性。（5）不含VOC、CFC、溶劑等，不對環(huán)境造成任何污染。

（三）聚脲材料性能分析

選取了雙組分噴涂聚脲材料與單組分涂聚脲材料的物理力學性能進行分析，具體見下圖。

圖1 雙組分噴涂聚脲材料物理力學性能

圖2 單組分涂聚脲材料物理力學性能

可以看到，兩種聚脲的抗拉強度醉倒可到25MPa及以上，其延伸率大于450%，但是要達到這樣的指標需要相應地增加成本。雙組分噴涂聚脲材料與單組分涂聚脲材料都極有良好的沖磨性能，防水性能優(yōu)越，對于要承受背水面和需要抗沖磨的建筑來講都能夠很好的應用。

二、聚脲材料在土木工程中的應用

噴涂聚脲在國外主要應用于建筑和工程項目的防水涂層，防腐涂層，防護涂層等，其良好的物理性能，耐熱能力以及對環(huán)境的耐受力，材料強讀的持久性決定了在這方面的優(yōu)勢。在我國，聚脲材料也運用在工程防護中。在穿黃隧道隧洞邊墻上由于混凝土之間的干縮性差異，從而出現新舊混凝土之間形成施工縫，出現滲水的問題。當時利用聚脲材料的新型技術CW620聚脲混凝土作為表面的防護材料[3]。

這樣的材料具有高強度，高韌性的特點，并且是一種環(huán)保材料。其在潮濕的環(huán)境中不會因為水的影響而氣泡，通過水分子催化還能夠促進其固化，為隧洞墻面混凝土起到了很好的防護作用。根據聚脲的優(yōu)勢特性，目前通常是采用熱噴涂的方法將聚脲涂在物體表面，該工藝對時間要求苛刻，因為一旦涂層的兩種成分結合，反應立即開始，并且不能逆轉。在使用的過程中需要將這兩種涂料通過加熱軟管壓進一種特殊的噴槍內，在噴射的瞬間二者迅速混合，然后在幾秒內迅速干燥成型。

結語：

本文對聚脲材料的性能進行了分析，并對其在土木工程中的應用做了研究，其優(yōu)秀的物理性能，具有高強度，抗裂，防水，防腐蝕的特點使得它在各個領域應用廣泛。在我國，聚脲材料主要用于地坪領域防腐耐磨防護、海洋工程領域重防腐防護、航天航空領域重防腐防護、礦山設備防腐防護耐磨防護、石油化工領域重防腐防護、市政工程防腐防水防護的領域。聚脲材料的環(huán)境耐受力使得它在不同的施工環(huán)境中都能夠發(fā)揮良好的性能，特別是在土木工程中的應用。期望這樣的材料在未來的應用前景越來越好。