? ? ? ? ? 解放軍報(bào)：噴涂材料界迎來(lái)“鋼鐵俠”，未來(lái)將會(huì)發(fā)揮出更大作用
今年金秋時(shí)節(jié)，第19屆亞運(yùn)會(huì)在杭州成功舉辦。這不僅僅是一場(chǎng)體育與競(jìng)技的盛會(huì)，也是一次科技與創(chuàng)新的薈萃。無(wú)論是風(fēng)吹不熄、水澆不滅的亞運(yùn)火炬，還是承擔(dān)器材運(yùn)輸任務(wù)的無(wú)人車、機(jī)器狗，都讓人們大開眼界。
作為杭州亞運(yùn)會(huì)足球項(xiàng)目比賽場(chǎng)館，溫州體育中心體育場(chǎng)在舊場(chǎng)館的基礎(chǔ)上，改造出了適配比賽的專業(yè)功能空間。其中，看臺(tái)區(qū)屋面涂刷了一種新型涂料——聚脲。作為一種隱藏很深的“黑科技”，新型聚脲涂料不僅防水耐磨，而且讓噴涂后的屋面“強(qiáng)力”倍增，可以兼作行走地面使用。
實(shí)際上，從2008年北京奧運(yùn)會(huì)開始，聚脲涂料就開始廣泛用于體育看臺(tái)。其優(yōu)異的性能，使得噴涂聚脲涂料的看臺(tái)幾乎成為各個(gè)體育場(chǎng)館的標(biāo)配。當(dāng)然，聚脲涂料的“神奇之處”并不僅有這些，請(qǐng)看解讀。
隱藏款的“黑科技”
網(wǎng)絡(luò)上流傳著這樣一個(gè)視頻：將西瓜從幾十米高的高度拋下，落地的一瞬間，西瓜摔得粉碎。但是在其表面涂上一層黑色的“特殊材料”后，從同樣的高度拋下，西瓜落地后只是回彈了幾下，依然保持著完整。
這種“特殊材料”便是聚脲。聚脲的“鋼鐵”性能，源于它獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)。聚脲由異氰酸酯和氨基化合物聚合而成。聚脲相互交織的分子結(jié)構(gòu)決定了它不僅非常堅(jiān)固，且彈性非常好。因?yàn)樗木€形分子能夠被拉伸和壓縮。比如在“西瓜實(shí)驗(yàn)”中，涂上聚脲的西瓜剛接觸地面時(shí)，被擠壓形變，但在聚脲分子的結(jié)構(gòu)共同作用下，西瓜能直接彈起而不是碎掉。
這種優(yōu)良的防撞擊性使得聚脲在很多領(lǐng)域大放光芒。實(shí)驗(yàn)中，將它噴在墻上，墻被爆破了都不會(huì)倒塌；噴在雞蛋和西瓜上，它們摔在地上也不會(huì)碎；噴在汽車保險(xiǎn)杠上，怎么砸保險(xiǎn)杠都不會(huì)有坑……出色的硬度、良好的彈性，這只是聚脲涂料優(yōu)點(diǎn)的冰山一角，其身上還隱藏著更多令人刮目相看的功能特性。
聚脲本身具有極強(qiáng)的反應(yīng)速度和固化性能，噴涂完5秒就能干燥，一分鐘即可達(dá)到步行強(qiáng)度。這是什么概念？要知道，一般漆面噴完漆，在標(biāo)準(zhǔn)工藝下，2小時(shí)后才可觸摸，24小時(shí)后漆面硬度才可達(dá)到80%。
與此同時(shí)，聚脲防水防腐蝕性能優(yōu)異。普通防水材料使用壽命僅1~6年，而聚脲涂料使用壽命可超過(guò)30年，并可以耐受大部分溶劑和酸液。目前，聚脲涂料已被工業(yè)利用以解決腐蝕難題。
聚脲還具有優(yōu)良的防爆性能。防爆性一直是很多行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)之一，特別是軍事和國(guó)防工業(yè)。聚脲可以在受到?jīng)_擊波后的短時(shí)間內(nèi)迅速發(fā)生形變，吸收彌散部分能量，展現(xiàn)出良好的防爆性能。聚脲材料成本較低、質(zhì)量較輕、施工工藝簡(jiǎn)便，且與金屬和非金屬材料都有很強(qiáng)的附著力，在防爆設(shè)計(jì)上具有良好的應(yīng)用前景。
此外，聚脲還具有環(huán)保特性。由于聚脲全部采用雙組分，揮發(fā)性有機(jī)化合物含量較低。而且聚脲涂料干燥后沒(méi)有剩余溶劑，不會(huì)釋放有害成分，這意味著不會(huì)產(chǎn)生空氣污染物或有害環(huán)境的污染。因此，聚脲憑借著其出色的環(huán)保性能，被稱作“20世紀(jì)末最偉大的涂料”。
為各行各業(yè)提供創(chuàng)新方案
1937年，德國(guó)公布了一項(xiàng)專利：一種生產(chǎn)聚氨酯和聚脲的方法。發(fā)明團(tuán)隊(duì)是德國(guó)化學(xué)家?jiàn)W托·拜耳等人。這是“聚脲”第一次出現(xiàn)在世人面前。然而，當(dāng)時(shí)人們對(duì)聚脲的性質(zhì)和應(yīng)用還不太清楚，也沒(méi)有引起足夠的重視。很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，聚脲一直處于實(shí)驗(yàn)室階段。
在20世紀(jì)70年代，各國(guó)最為盛行的是噴涂聚氨酯技術(shù)。然而，這種技術(shù)有一種致命的缺點(diǎn)：遇水易發(fā)泡。在施工時(shí)與周圍環(huán)境中的濕氣、水分所反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳，會(huì)造成材料力學(xué)性能不穩(wěn)定。這大大限制了聚氨酯噴涂技術(shù)在工業(yè)和生活中的應(yīng)用。
直到20世紀(jì)80年代，美國(guó)一家公司在世界上率先研發(fā)出了噴涂聚脲彈性體技術(shù)。這種技術(shù)固化速度快、工藝簡(jiǎn)單，可以在立面、曲面上噴涂而不流掛。當(dāng)空氣中含有大量水時(shí)，噴涂聚脲彈性體技術(shù)也不會(huì)有起泡現(xiàn)象，有效解決了困擾施工界的相關(guān)技術(shù)難題。噴涂聚脲彈性體技術(shù)一經(jīng)問(wèn)世，便代替噴涂聚氨酯技術(shù)成為了施工人員的新寵，在世界各地蓬勃發(fā)展起來(lái)。這一技術(shù)的出現(xiàn)，也標(biāo)志著聚脲正式走向商業(yè)應(yīng)用。
技術(shù)的發(fā)展、商業(yè)化的應(yīng)用，不斷推動(dòng)著聚脲品種的革新。
芳香族聚脲是最早開發(fā)、用量最大的品種。20世紀(jì)80年代后期，業(yè)內(nèi)人士已經(jīng)開展了芳香族噴涂聚脲彈性體技術(shù)的應(yīng)用研究。然而，芳香族聚脲在戶外使用時(shí)容易泛黃和褪色，且反應(yīng)速度過(guò)快，不利于施工。于是，20世紀(jì)90年代初期，脂肪族聚脲被研發(fā)了出來(lái)。脂肪族聚脲雖然比芳香族聚脲更適合戶外使用，但其反應(yīng)速度仍沒(méi)有符合人們的預(yù)期。近些年，第三代聚脲——聚天門冬氨酸酯出現(xiàn)。其反應(yīng)更慢，性能更加優(yōu)異，具有更好的工程實(shí)用性。
時(shí)至今日，聚脲的應(yīng)用仍呈現(xiàn)出不斷擴(kuò)大和加速之勢(shì)，在自身發(fā)展創(chuàng)新的同時(shí)，也為各行各業(yè)提供著新的創(chuàng)新方案。
潛力巨大，前景可期
無(wú)毒、無(wú)污染的綠色材料聚脲，正在惠及更多行業(yè)和重大工程。
近些年，我國(guó)許多重點(diǎn)設(shè)施工程，都使用了聚脲涂料。在港珠澳大橋建設(shè)時(shí)，專家設(shè)計(jì)了一條全長(zhǎng)6.7公里的海底隧道。海量通車壓力、海浪沖擊、海水腐蝕等給海底隧道管接口帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)，而聚脲涂料以其良好的穩(wěn)定性、黏結(jié)力，以及涂層的連續(xù)、致密性完美解決了這些問(wèn)題。京津城際高速鐵路全線都使用了聚脲材料，防水處理面積超過(guò)100萬(wàn)平方米。北京奧林匹克中心、奧林匹克水上公園等奧運(yùn)場(chǎng)館，也都使用了聚脲涂料。
在汽車制造領(lǐng)域，聚脲涂料更是廣泛應(yīng)用于各項(xiàng)防護(hù)。在汽車底盤噴涂聚脲涂料，可以防止水分侵入，提高安全性和耐用性；在汽車車身噴涂聚脲涂料，可以延長(zhǎng)汽車使用壽命，一定程度上減少外界沖擊對(duì)車輛和人員的傷害；在汽車內(nèi)部噴涂聚脲涂料，可以防潮防霉，保持車內(nèi)的干燥和清潔。
在國(guó)防軍事領(lǐng)域，聚脲已經(jīng)成功被使用到軍用車輛抗暴防護(hù)領(lǐng)域中。2004年，美國(guó)海軍陸戰(zhàn)隊(duì)研究部門發(fā)現(xiàn)，聚脲具有較高的吸能性，在軍車底部噴涂聚脲涂層，可以有效減少爆炸對(duì)車輛和人員的傷害。于是研究人員將聚脲涂料與車底復(fù)合裝甲結(jié)合，有效降低了反坦克地雷暴轟波及爆炸物碎片對(duì)車輛的破壞。另外，聚脲在單兵防護(hù)中也能起到較好的作用。士兵在訓(xùn)練、作戰(zhàn)中需穿戴或配備防彈衣、頭盔、盾牌等防護(hù)用具，這些用具對(duì)于抗沖擊、耐高溫低溫等性能具有極高的要求。聚脲涂料能夠根據(jù)任意曲面噴涂且干燥迅速不流掛，很好地滿足上述需求。不僅如此，阻尼吸聲聚脲材料還能幫助潛艇、魚雷達(dá)到隱形效果。
在漁業(yè)中，漁民常常用浮動(dòng)泡沫來(lái)使?jié)O網(wǎng)漂浮在水面上，以跟蹤和掌握漁網(wǎng)的位置。然而，海水的沖刷和腐蝕會(huì)導(dǎo)致聚苯乙烯泡沫分解碎裂，造成環(huán)境污染。通過(guò)聚脲涂料對(duì)浮子進(jìn)行噴涂，不但可以延長(zhǎng)其使用壽命，還可以減少污染。
未來(lái)，隨著制備工藝的不斷發(fā)展和推廣，聚脲這一涂料界的“鋼鐵俠”，將會(huì)發(fā)揮出更大作用。
?
?