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純聚脲——京滬高鐵防水成功的關鍵

　　純聚脲——京滬高鐵防水成功的關鍵

　　一、聚脲的定義

　　2000年美國聚脲發(fā)展協(xié)會（Polyurea Development Association簡稱PDA）成立，鑒于聚脲和半聚脲的模糊定義給工程界和市場造成的嚴重損害，PDA重新對噴涂聚氨酯、聚氨酯（脲）、聚脲進行了嚴格的定義：

　　噴涂聚氨酯：由異氰酸酯組分（簡稱A組分）與樹脂組分（簡稱B組分）反應生成的一種彈性體物質。異氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中的A組分是由端羥基化合物與異氰酸酯反應制得。其中的B組分一定是由端羥基樹脂（例如：二元醇、三元醇、多羥基聚合物多元醇等）和端羥基（芳香族或脂肪族）擴鏈劑組成，在端羥基樹脂中，必須含有用于提高反應活性的催化劑。

　　噴涂聚脲：國內叫純聚脲，是由異氰酸酯組分（簡稱A組分）與氨基化合物組分（簡稱B組分）反應生成的一種彈性體物質。異氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中的A組分可以是由端羥基化合物與異氰酸酯反應制得。其中的B組分必須是由端氨基樹脂和端氨基擴鏈劑組成。在B組分中，不得含有任何羥基成分和催化劑，但允許含有便于顏料分散的助劑。

　　而我國現有的噴涂聚脲防水涂料的定義是：以異氰酸脂類化合物為A組分，胺基化合物為B組分，采用噴涂施工工藝使兩個組分混合、反應生成的彈性體防水涂料。

　　這是一個非常模糊的定義，很多企業(yè)對此提出質疑。

　　二、發(fā)展歷史

　　噴涂彈性體早起源于上世紀70年代，初期的品種是噴涂聚氨酯彈性體（簡稱SPU），其在施工時體系容易與周圍環(huán)境中的水分、濕氣反應，產生二氧化碳，生成泡沫狀彈性體（外觀類似癩蛤蟆皮），造成材料力學性能顯著下降。因此，人們很快想到在B組分中引入端氨基化合物，即噴涂聚氨酯（脲）彈性體（簡稱SPU[A]）。這樣，可有效地阻止異氰酸酯與水分、濕氣的反應，材料力學性能得到很大改善，工程應用效果明顯增強。

　　但是，噴涂聚氨酯（脲）彈性體仍然沒有從根本上解決體系的發(fā)泡問題，在工程實踐中，還是經常出現一些缺陷和問題，尤其是在潮濕、梅雨環(huán)境下，仍然會出現“癩蛤蟆皮”現象，造成戶外防護工程失敗的案例很多。

　　歐洲（純）聚脲的起步比中國晚10年，德國人一直是主張使用半聚脲，后來感受到了純聚脲的優(yōu)勢后，才于2007年成立聚脲組織（即PDA-Europe）。我國聚脲事業(yè)一直是走在WORD前列，今年2月24日在北京召開的“聚脲兩會”就是例證。

　　三、純聚脲和半聚脲的本質區(qū)別

　　首先，從材料的定義和組成上，兩者的主要區(qū)別在于，純聚脲因全部采用端氨基化合物作為B組分，因此它不需要加入任何催化劑，就能在室溫（甚至零度以下）與A組分瞬間生成聚脲材料。這其中隱含的重要化學意義如下：

　　耐老化性能提高。催化劑在完成加速聚合反應之后，會長期殘留在生成的聚合物材料中，成為材料在經受陽光、氧氣、水以及各種腐蝕介質侵蝕、劣化的誘導因素，從而產生自由基，導致材料力學性能下降，即我們通常所說的材料老化。純聚脲材料不含任何催化劑，其耐老化性能顯著優(yōu)于半聚脲。預計純聚脲材料的壽命在75年以上。這是目前已知的任何合成高分子材料（包括聚氨酯、半聚脲在內）所不具備的特殊性質。

　　材料生成過程穩(wěn)定、可靠。聚脲不同于我們以往使用的防水卷材等成品材料，它是一種需要在施工現場環(huán)境下，經過噴涂工藝完成的半成品材料。所以，單單出示實驗室的檢驗合格報告是遠遠不夠的，必須保證在施工現場條件下，同樣達到在實驗室的性能。這就要求材料必須具備強大的抗擊戶外（甚至野外）施工時，周邊環(huán)境溫度、濕度對噴涂過程的嚴重影響。

　　性能優(yōu)劣。由于半聚脲可供選擇的原材料要比純聚脲豐富得多，所以在實驗室（即保證溫度、濕度的條件下）制備的半聚脲樣品往往在強度（尤其是伸長率）方面超過純聚脲，很容易使非專業(yè)人士產生混淆。

　　四、純聚脲和半聚脲的識別

　　根據純聚脲和半聚脲在化學組成上的不同，我們可以通過氣味、混合手感、羥基分析、氨基分析、原子吸收光譜、傅里葉變換紅外等多種方法，輕而易舉地進行分析和鑒別。

　　青島理工大學功能材料研究所，已經發(fā)明了一種在施工現場快速識別純聚脲和半聚脲高效而簡便的方法。目前，該正在組織中試和申報國家發(fā)明專利。（注：本網站將陸續(xù)刊登專家講座，讓大家進一步通過簡單、快速、準確的方法迅速識別真假聚脲）

　　五、京滬高速鐵路聚脲防護工程的難度

　　京滬高速鐵路聚脲防護工程將跨越黃河、長江兩大流域帶，施工現場既有干燥、寒冷的北方氣候，又有潮濕、多雨的南方環(huán)境，其實施聚脲工程的復雜程度遠遠超過京津城際鐵路。所以，我認為無論是原材料供應、施工機具采購、專業(yè)施工人員培訓、專業(yè)監(jiān)理和檢測等諸多方面，都不可能在1個月～2個月完成京滬聚脲防護工程。

　　在今年2月24日北京聚脲峰會上，美國人已經提到我們京津線使用半聚脲的嚴重后果。如果京滬線再重蹈覆轍，這在國、國內的影響都是巨大的。

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