鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕問題遍及各行各業(yè)，大量的鋼結(jié)構(gòu)、管道、構(gòu)件因腐蝕造成破壞的損失相當(dāng)嚴(yán)重。許多國家的調(diào)查表明，金屬腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值的3%～4%，腐蝕造成的間接損失更加難以估計(jì)。
能在嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境下應(yīng)用并具有長效使用壽命的涂料稱為重防腐涂料。一傳統(tǒng)的重防腐涂料有
環(huán)氧樹脂
、氯化聚烯烴、聚氨酯樹脂、氟碳樹脂涂料和丙烯酸樹脂涂料等幾大品種，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果，但這些涂料體系都存在以下缺點(diǎn)：(1)硬度有余而韌性不足，在熱應(yīng)力或沖擊作用下極易開裂，過早地開裂可能導(dǎo)致對(duì)底材的腐蝕，修補(bǔ)及保養(yǎng)費(fèi)用增加。(2)體系含有有機(jī)
溶劑
，對(duì)人體有害、污染環(huán)境，溶劑揮發(fā)產(chǎn)生的針孔會(huì)造成腐蝕介質(zhì)的滲入。(3)必須采用多道施工，施工周期長，效率低。
噴涂聚脲彈性體技術(shù)(以下簡稱SPUA)的出現(xiàn)為防腐領(lǐng)域提供了一種全新的材料和施工技術(shù)，在工程應(yīng)用中顯示出無可比擬的優(yōu)越性。SPUA有效地解決了上述難題，在鋼質(zhì)儲(chǔ)罐內(nèi)、外壁防腐工程中應(yīng)用，具有以下突出特點(diǎn)：(1)固化快，立面連續(xù)噴涂不流淌。(2)100%固含量，符合環(huán)保要求，尤其適合儲(chǔ)罐內(nèi)壁的施工。(3)涂層致密、無接縫，耐介質(zhì)性能十分突出，可耐受水、酸、堿、鹽、油等介質(zhì)的侵蝕，用途廣泛。(4)附著力好，長期使用不起泡、不脫落、不空鼓。(5)耐紫外光老化，在戶外長期使用不粉化、不開裂。(6)相對(duì)于聚氨酯樹脂，聚脲對(duì)水分、濕氣不敏感，施工時(shí)不受環(huán)境溫度、濕度的影響。(7)使用溫度范圍寬，可在-50～150℃下長期使用。(8)一次施工即達(dá)到厚度要求，克服以往多層施工的缺點(diǎn)。
1 聚脲的概述
1．1 聚脲的定義及組成
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R組分)反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)。其中A組分中的異氰酸酯既可以是芳香族的(例如PAPI、LMDI、C—MDI)，也可以是脂肪族的(例如HDI、IPDI、XDI、H6XDI、H12MDI、TMXDI)。
A組分可以是異氰酸酯的聚合體、衍生物、預(yù)聚物或半預(yù)聚物，預(yù)聚物和半預(yù)聚物由端氨基或者端羥基化合物與異氰酸酯反應(yīng)制得，通常采用的是半預(yù)聚體。在合成半預(yù)聚體的過程中，有以下幾種反應(yīng)并存：(1)芳香族異氰酸酯同端羥基聚醚的反應(yīng)；(2)脂肪族異氰酸酯與端氨基聚醚的反應(yīng)；(3)異氰酸酯同端氨基(或羥基)聚醚等原料中微量水分的反應(yīng)；(4)異氰酸酯的自聚反應(yīng)
R組分由端
氨基樹脂
和端氨基擴(kuò)鏈劑組成；R組分中不得含有任何羥基成分和催化劑，但可含有便于顏料分散的
助劑
。常用的端氨基聚醚為Hunstman公司的Jefamine系列聚醚。
1.2 聚脲的發(fā)展史
現(xiàn)今聚脲的發(fā)展歷程已經(jīng)歷了3代。
2 聚脲在防腐領(lǐng)域的應(yīng)用
2.1 聚脲的耐溶劑性能
SPUA材料致密、連續(xù)、無接縫，其在干燥、固化過程中，完全依靠化學(xué)反應(yīng)，而不會(huì)象以往
油漆
的干燥過程中，需要向空氣中揮發(fā)有機(jī)溶劑或者水分。因此就不會(huì)有針孔、氣泡、縮孔等缺陷產(chǎn)生，也就杜絕了外界腐蝕介質(zhì)入侵的途徑，所以防腐性能十分突出。同時(shí)，由于其優(yōu)異的柔韌性，完全能夠抵御晝夜、四季環(huán)境溫度變化帶來的熱脹冷縮，不會(huì)產(chǎn)生開裂和脫落現(xiàn)象，使得SPUA材料表現(xiàn)出十分優(yōu)異的耐化學(xué)介質(zhì)性能(見表3)，在材料保護(hù)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
聚脲的防水和耐介質(zhì)性能與配方中硬鏈段的含量以及交聯(lián)密度有關(guān)，提高材料的硬鏈段含量可有效地提高其防水和耐介質(zhì)性能。另外，提高材料的交聯(lián)密度也有利于提高其防水和耐介質(zhì)性能，在R料中采用不同比例的三官能度和二官能度的端氨基聚醚也能調(diào)節(jié)它的耐介質(zhì)性能。
因此，合理的配方設(shè)計(jì)能夠獲得耐水、耐介質(zhì)和耐油的高性能聚脲材料。
2.2 聚脲在防腐領(lǐng)域的具體應(yīng)用
2.2.1 化工儲(chǔ)罐
聚脲在鋼質(zhì)儲(chǔ)罐內(nèi)、外壁防腐工程中應(yīng)用，具有以下突出特點(diǎn)：(1)固化快，立面連續(xù)噴涂不流淌。(2)100%固含量，符合環(huán)保要求，尤其適合儲(chǔ)罐內(nèi)壁的施工。(3)耐介質(zhì)性能十分突出，可耐受水、酸、堿、鹽、油等介質(zhì)的侵蝕，用途廣泛。(4)附著力好，長期使用不起泡、不脫落、不空鼓。(5)耐紫外光老化，在戶外長期使用不粉化、不開裂。以下以青島堿業(yè)股份有限公司為例說明聚脲的應(yīng)用情況。
青島堿業(yè)股份有限公司是原化工部的純堿生產(chǎn)企業(yè)，年產(chǎn)量60萬t。在生產(chǎn)過程中，需要處理大量的氨水、堿水和飽和食鹽水，腐蝕介質(zhì)多、濃度大，環(huán)境十分惡劣，鋼質(zhì)儲(chǔ)罐的防護(hù)一直是困擾該公司的一大難題。該公司也曾采用了很多防腐技術(shù)和材料，如氯磺化聚乙烯、高
氯化聚乙烯
、環(huán)氧鱗片涂料等，都沒有收到理想的效果。許多鋼質(zhì)儲(chǔ)罐少則幾周多則幾個(gè)月就出現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕。
在使用聚脲防腐涂料僅3個(gè)月后，聚脲優(yōu)異的
防腐蝕
效果便顯現(xiàn)出來。隨后，堿業(yè)公司陸續(xù)將聚脲材料在三十多個(gè)鹽水罐、重堿罐、液氨罐、澄清罐、炭化塔、除鈣塔上應(yīng)用，累計(jì)涂裝面積超過300000m。其中最早的儲(chǔ)罐時(shí)間已超過3年，聚脲涂層仍完好無損，防腐蝕效果十分顯著。因此對(duì)于純堿生產(chǎn)行業(yè)來說，聚脲是一種值得推廣應(yīng)用的新型防腐技術(shù)和材料。
2.2.2 管道防腐
3PE結(jié)構(gòu)防腐層是目前歐洲埋地管道外防腐的首選體系，它結(jié)合了高密度聚乙烯包覆和熔結(jié)環(huán)氧粉末的優(yōu)點(diǎn)。該體系環(huán)氧粉末與鋼管表面結(jié)合牢固，利用高密度聚乙烯耐機(jī)械損傷，兩層之間特殊的膠層使三者形成分子鍵結(jié)合的復(fù)合結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)了防腐性能、力學(xué)性能的良好結(jié)合。
聚脲是比3PE結(jié)構(gòu)防腐層和雙層融熔粘結(jié)環(huán)氧粉末更先進(jìn)的施工技術(shù)，它打破了傳統(tǒng)防腐涂層需要加熱和纏繞帶來的缺陷，一次噴涂厚度可達(dá)1～2mm，使涂覆工藝大大簡化。
聚脲技術(shù)集優(yōu)異的物理性能、防腐性能和施工性能于一體。
國內(nèi)很多管道新建或修復(fù)工程中都使用了聚脲。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，至2004年初國內(nèi)使用聚脲作為防腐層的管道累計(jì)超過160000m，其中包括山東管道煤氣公司的煤氣管道、山東成山公司的原油管道、大慶油田的原油管道、新興鑄管公司的供水管道、江蘇大學(xué)熱網(wǎng)工程、杭州熱集團(tuán)熱網(wǎng)工程等等。
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