現(xiàn)代生活質(zhì)量的提高，尤其是我國城市化的進(jìn)程加快，人們對運(yùn)動設(shè)施需求量越來大，要求也越來越高，在科技高速發(fā)展的現(xiàn)代社會與市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中，應(yīng)用于運(yùn)動場地的材料也會越來越多，在運(yùn)功場地的地面鋪設(shè)中，近年來興起的一種適應(yīng)環(huán)保需求而研制、開發(fā)的一種新型綠色材料——噴涂聚脲彈性體（Spray Polyurea Elastomer，以下簡稱SPUA）。SPUA技術(shù)是繼高固體分涂料、水性涂料、光固化（ＵＶ）涂料、粉末涂料等之后研制的一種新型無溶劑、無污染的噴涂技術(shù)，是噴涂工業(yè)技術(shù)的一次革新，該技術(shù)可廣泛應(yīng)用于石油化工、防水工程、道具制作、車間地坪、體育設(shè)施工程等領(lǐng)域，其優(yōu)異的物理力學(xué)性能及適用性能將給建設(shè)、機(jī)械、化工礦山等行業(yè)帶來全新的發(fā)展，尤其是出色的防滑，耐磨性能，能有效地防止運(yùn)動員滑倒或摔傷，提高運(yùn)動成績，且外觀非常均勻，美觀實(shí)用。作為一種綠色與高科技含量的噴涂聚脲彈性體，必將在我國運(yùn)動設(shè)施建設(shè)中呈現(xiàn)出十分廣闊的應(yīng)用前景。本文主要通過該技術(shù)的基本性能特點(diǎn)和施工工藝介紹，促進(jìn)該技術(shù)在體育場地設(shè)施中的推廣與應(yīng)用，為提高體育設(shè)施的科技含量，更好的服務(wù)于人們對體育運(yùn)動和健身活動。


      1 SPUA的研發(fā)歷程

      SPUA技術(shù)的發(fā)展，德國、美國發(fā)源地，最早開發(fā)噴涂聚氨酯（SPU）以及聚氨酯/聚脲彈性體技術(shù)的是Bayer、BASF、Futura和 Uniroyal公司。20世紀(jì)80年代中期，Austin在實(shí)驗(yàn)室，研發(fā)成功SPUA技術(shù)。20世紀(jì)90年代，美國率先開發(fā)并投入商業(yè)應(yīng)用，顯示出其優(yōu)異的綜合性能，經(jīng)過不斷的總結(jié)和提高。目前，北美地區(qū)已逐步淘汰SPU/SPUA體系，正全面推廣SPUA體系，澳大利亞、日本和韓國在九十年代分別引進(jìn)該技術(shù)，并相繼投入商業(yè)應(yīng)用。由于研發(fā)APUA配方和工藝的難度比較大，澳大利亞及東南亞一般采用從設(shè)備到原料全盤進(jìn)口、或合資建廠的辦法。我國海洋化工研究院在1995年首先開展APUA技術(shù)的前期探索研究工作，隨后幾年國內(nèi)廠家開始購置設(shè)備，進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的APUA配方體系，并已推出適合我國國情中、低價位水平為SPUA（Ａ）系列化產(chǎn)品和具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵原材料Ａ621系列端氨基聚醚，2003年1月通過了國家經(jīng)貿(mào)委組織有關(guān)專家的技術(shù)鑒定，達(dá)到國際先進(jìn)水平, 為我國“噴涂聚脲彈性體技術(shù)”的大規(guī)模推廣和普及提供了可靠的保證，并在青島、上海、大連等工程中成功應(yīng)用。

      2  SPUA的基本性能
      SPUA材料的主要原料是由異氰酸酯組份（簡稱A組份）與氨基化合物組份（簡稱R組份）反應(yīng)生成的一種彈性體物質(zhì)。其中的R組份必須是由端氨基樹脂和端氨基擴(kuò)鏈劑組成，在端氨基樹脂中，不得含有任何羥基成分和催化劑，但可以含有便于顏料分散的助劑。根據(jù)噴涂聚氨酯（脲）彈性體技術(shù)所用材料的組成和特性的不同，該領(lǐng)域的噴涂技術(shù)從聚氨酯（PU）、聚氨酯/聚脲（PU/PUA）、純聚脲（PUA）到現(xiàn)在的噴涂3個階段。SPUA技術(shù)是在聚氨酯反應(yīng)注射成型（RI）技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，結(jié)合了聚脲樹脂的反應(yīng)特性和RIM技術(shù)的快速混合、快速成型的特點(diǎn)，可以進(jìn)行施工現(xiàn)場各類大面積形狀復(fù)雜的表面涂層處理。采用這種工藝技術(shù)，基于聚脲樹脂的反應(yīng)特點(diǎn)，通過調(diào)整反應(yīng)體系中材料的配比得到不同性能和不同固化時間涂層，不同柔性、韌性到硬度較大的各類耐沖擊磨損涂層，其固化時間可以調(diào)節(jié)，從幾秒到很長時間。SPUA噴涂的聚脲彈性體涂層的主要性能特點(diǎn)如下：

      1）不含催化劑，可以實(shí)現(xiàn)所需要的快速固化時間；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，可在5s左右達(dá)到凝膠(一般在30～50s左右)，1 min即可達(dá)到步行強(qiáng)度，對水分和濕氣不敏感，施工時不受環(huán)境溫度、濕度的影響，可以在潮濕環(huán)境和接口上固化而不影響其性能，在-28℃左右施工不影響其施用性。

      2）100%的高固含量，無任何溶劑和影響強(qiáng)度的助劑，無污染，對環(huán)境影響小，是真正的不含有機(jī)揮發(fā)物的綠色產(chǎn)品。

      3）具有非常優(yōu)異的柔韌性、耐磨性及本體拉伸強(qiáng)度等物理力學(xué)性能。對鋼材、鋁、混凝土、瀝青等底材有著非常良好的連接強(qiáng)度，自身的耐老化性能也十分突出。

      4）優(yōu)良的耐高、低溫性能，在-25℃~150℃溫度范圍內(nèi)能具有良好的熱穩(wěn)定性能，可以長期使用。

      5）可以根據(jù)配方調(diào)節(jié)得到從軟橡膠（邵A硬度30）到硬質(zhì)彈性體（邵D硬度65）的不同性能的材料。

      6）可以加入各種顏料制成不同顏色制品，可摻入其它填料如短玻璃絲纖維等對材料進(jìn)行增強(qiáng)。

     7）采用專用施工設(shè)備，施工效率高。

      SPUA材料有著非常優(yōu)越的物理力學(xué)性能，分別見表1、表2和表3所示。其中用UVB- 313燈進(jìn)行抗紫外線連續(xù)耐老化試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為5 0度，試驗(yàn)時間為3871 小時，耐老化性能無與倫比。SPUA材料的多種優(yōu)良性能，無不與SPUA材料穩(wěn)定的分子結(jié)構(gòu)有關(guān)。

表1    聚脲彈性體的綜合物理力學(xué)性能
物理力學(xué)性能          性能指針 物理力學(xué)性能           性能指針
拉伸強(qiáng)度（MPa）     10—27.5
邵氏硬度             30A-65D
撕裂強(qiáng)度 (KN/m)      43.9-105.4
伸長率   (%)         420—1000
與砼粘接( MPa)        >2.8  與鋁板的粘接(噴砂處理)   >13.7
與鋁的粘接MPa          >13.7
耐磨性能                小于45
沖擊性能                大于50


表2     聚脲彈性體的低溫物理力學(xué)性能(零下20度)
物理力學(xué)性能 性能指針
拉伸強(qiáng)度（MPa） >10
撕裂強(qiáng)度 (KN/m) 43.9--105.4
伸長率   (%) 100--500


表3      聚脲彈性體涂層的耐老化性
物理力學(xué)性能 老化前 力學(xué)性能
拉伸強(qiáng)度（MPa） 13.5 13,5
撕裂強(qiáng)度 (KN/m) 76.4 84.4
伸長率   (%) 134 110

     3  SPUA技術(shù)的施工工藝
      噴涂聚脲彈性體技術(shù)是在聚氨酯反應(yīng)注射成型技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，結(jié)合了聚脲樹脂的反應(yīng)特性和RIM技術(shù)的快速混合、快速成型的特點(diǎn)。采用這種工藝技術(shù)，通過調(diào)整反應(yīng)體系中材料的配比得到不同性能和不同固化時間涂層，不同柔性、韌性到硬度較大的耐沖擊磨損涂層，其固化時間可以調(diào)節(jié)，從幾秒到很長時間。噴涂聚脲彈性體技術(shù)的關(guān)鍵主要有兩方面，一是氨基聚醚、液態(tài)胺擴(kuò)鏈劑與異氰酸酷的反應(yīng)原理及其工業(yè)化，二是噴涂所需要的專業(yè)化設(shè)備。

      3.1 設(shè)備要求
      由于A ，R組分的化學(xué)活性極高，混合后粘度會迅速增大，ＳＰＵＡ物料的固化速度極快, 對噴涂設(shè)備的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過對ＳＰＵ和ＳＰＵ/ＳＰＵＡ，如果沒有適當(dāng)?shù)幕旌霞俺尚驮O(shè)備，這一反應(yīng)是不可控制的。設(shè)備概括起來有五方面：1）平穩(wěn)的物料輸送系統(tǒng)；2）精確的物料計(jì)量系統(tǒng)；3）均勻的物料混合系統(tǒng)；4）良好的物料霧化系統(tǒng)；5）方便的物料清洗系統(tǒng)。具體為H-35主機(jī)1臺，GX-7-400噴槍1把，抽料泵2支，洗槍罐1個，加熱保溫管18～93米；10公斤、0.8立方米空壓機(jī)1臺，10公斤、0.8立方米油水分離器1臺，5噸保溫集裝箱車 1輛，10～15KW發(fā)電車1輛。

      3.2 操作方法
      噴涂設(shè)備由H系列主機(jī)和GX-7系列噴槍組成。施工時將主機(jī)配置的2支抽料泵分別插入裝有A、R原料桶內(nèi)，借助主機(jī)產(chǎn)生的高壓（24Mpa）將原料推入噴槍混合室，進(jìn)行混合、霧化后噴出。在到達(dá)基層的同時，涂料幾乎已近凝膠，5～10s后，涂層完全固化。一次噴涂厚度為1.5mm左右，達(dá)到規(guī)定厚度只需反復(fù)噴涂（間隔5s以上），涂層總成膜厚度不限�？筛鶕�(jù)用戶的要求噴涂不同色彩的材料。一些工程（如乒乓球、羽毛球等球類比賽場地）對材料的抗?jié)窕�性有較高的要求。若采用普通橡膠、塑料或涂料等材料，由于運(yùn)動員比賽時大量出汗，易產(chǎn)生濕滑現(xiàn)象，不僅影響比賽正常進(jìn)行，還會造成人員受傷。SPUA材料在潮濕狀態(tài)下的摩擦系數(shù)與干燥狀態(tài)的相差較小，且可利用噴涂技巧人為制造均勻的“自防滑”粗糙表面，產(chǎn)生良好的抗?jié)窕�性能。由于表面顆粒與基材材質(zhì)的組成一致，使噴涂得到的防滑結(jié)構(gòu)具有良好的耐磨性，長期使用不會脫落，其性能明顯優(yōu)于人工鋪撒橡膠粒的防滑結(jié)構(gòu)，特別適合于防滑要求較高的場所。

      3.3 工藝流程
      1） 基礎(chǔ)處理：運(yùn)動場地面基礎(chǔ)一般為水泥基礎(chǔ)或?yàn)r青混凝土基礎(chǔ)�；�面需堅(jiān)實(shí)、完整、清潔、無塵土、無疏松結(jié)構(gòu)�；炷�土表面的水泥浮漿、油脂等需用鋼刷、鑿錘、噴砂等方法除去。裂縫、空洞需事先修補(bǔ)好。

      2） 檢查找平層干燥度，徹底清除表面灰塵，保證防水層良好附著，噴涂聚脲涂層必須要在相對干燥的接口上才有很好的粘結(jié)力。

      3） 在干燥、清潔的基層上噴涂1道封閉底漆。

      4） 噴涂SPUA聚脲彈性體厚度約為1.5mm，原料體系、主機(jī)壓力及噴槍移動速度視涂層性質(zhì)（如厚度、耐老化等）確定。網(wǎng)球場、排球場、籃球場等一般厚度為4～10mm。 可根據(jù)用戶要求施工。

      5） 用聚氨酯密封劑封邊處理。

      6） 對有要求的工程在SPUA材料表面鋪撒金剛砂、石英砂和橡膠粒等防滑粒料。也可通過調(diào)節(jié)噴涂工藝，即通過調(diào)節(jié)體系的凝膠時間和噴槍角度, 獲得具有均勻顆粒的自防滑毛面，以滿足特殊工程的防濕滑要求。這是傳統(tǒng)的手工澆注法望塵莫及的。

      7） 施工縫、端頭縫、穿墻管等不必單獨(dú)處理，可連續(xù)噴涂。施工結(jié)束后不必養(yǎng)護(hù)，一般1～2min即可上人行走，2h投入使用。

      3.4 注意事項(xiàng)

      1）通過對聚脲噴涂彈性體技術(shù)的研究和應(yīng)用，人們發(fā)現(xiàn)在擁有好的配方基礎(chǔ)上，用好SPUA技術(shù)關(guān)鍵在于要解決好兩個方面的問題，即基底接口的底涂處理和噴涂機(jī)具操作工藝的掌握。

      2）在SPUA材料表面鋪撒防滑粒（如金剛砂、橡膠粒、石英砂等）的場合，可選用不含DETDA的“漫體系’(slow－system)，該體系中的胺擴(kuò)鏈劑使用化學(xué)活性較低的仲胺或位阻型伯胺，以降低反應(yīng)速度，延長凝膠時間，保證有足夠的時間，使噴涂材料流平，鋪撒防滑粒料。

      4 SPUA技術(shù)發(fā)展展望

      SPUA采用成套噴涂設(shè)備，輸出量大，可連續(xù)操作，施工方便，施工效率高；而且?guī)酌腌娔�膠，幾分鐘即可達(dá)到步行強(qiáng)度，噴涂結(jié)束后10分鐘后可達(dá)到步行強(qiáng)度，12小時即可投入正常使用，可在最短的時間使用，停工時間短；同時，SPUA材料對水分、濕氣小敏感，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，對環(huán)境條件要求低。因此，SPUA料能夠在較短的時間里在國內(nèi)外廣泛使用，與其具有優(yōu)異的施工性能密不可分。

      基于APUA技術(shù)的基本性能，對運(yùn)動場地設(shè)施的建設(shè)帶來極大的便利。首先，運(yùn)動場地的建設(shè)具有周期長的特點(diǎn)，在施工過程中會遇到天氣的變化，特別是南方的多雨和北方的冰雪，傳統(tǒng)的技術(shù)于施工工藝往往會造成工期的延長，也會影響施工的質(zhì)量。SPUA技術(shù)能較好的克服由此而帶的施工困難，為施工技術(shù)帶來極大的便利。第二，SPUA的材料具有通過調(diào)整反應(yīng)體系中材料的配比得到不同柔性、韌性、硬度和顏色的涂層，適應(yīng)體育運(yùn)功中不同項(xiàng)目對場地設(shè)施的要求，具有很大的使用范圍。第三，SPUA技術(shù)在運(yùn)動場地的建設(shè)中，具有明顯抗?jié)窕�性，具有良好的防滑效果，能減少運(yùn)動過程中因汗水等原因而造成的不必要的運(yùn)動損傷。第四，在SPUA技術(shù)的施工過程或投入使用后，涂層均不產(chǎn)生有害物質(zhì)和刺激性氣味，是一種綠色材料，對環(huán)境保護(hù)極為有益。第五，SPUA具有固化效果，通過簡單的施工方法，將材料從空中落下，形成均勻的防滑顆粒，同時也具有明顯的消光效果，有利于燈光球場和電視轉(zhuǎn)播。因此，如果推廣應(yīng)用SPUA技術(shù)，必將促進(jìn)體育運(yùn)動場地和設(shè)施建設(shè)質(zhì)量的提高，滿足人們對體育運(yùn)動環(huán)境的需求，同時也會帶動SPUA技術(shù)的不斷完善和發(fā)展。