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1聚脲彈性體的質量指標及其選用

雖然噴涂聚脲用于海洋工程在國外已有成功案例，但在我國用于大型海洋工程尚屬首次，某些技術指標尚無先例可循。因此對涂層的各項質量指標和檢測標準共同進行研討和商定，其要點為：（1）根據我公司噴涂純聚脲SWD900材料的性能，我方主動提出了涂層的附著力指標>8.0MPa的承諾，獲得了業主的高度滿意。（2）外方十分強調耐陰極剝離強度的重要性，但按美國標準ASTMG8的檢測方法，在我國尚難以進行檢測，因此商定采用我國石油天然氣的行業標準SY/T0315—2005進行陰極剝離強度檢測，其技術指標設置商定為由參考值“環氧燒結剛性涂層”的6mm，調整為SWD900彈性體的9.5mm，這優于我國聚脲行標中對剛性聚氨酯涂層規定的15mm水平。（3）對100%電火花滲漏檢測的電壓取值，參照我公司樣板測試的選用電壓15kV。根據有關行標推薦的計算方法的計算結果，采用電壓為10kV/2mm。在聚脲主材的質量管理體系中，按照ISO9001認證體系的規范，完善了從原料質量到車間投料，工藝操作到包裝計量，成品質檢和倉儲管理等所有程序各個環節的監控和質保體系，確保了大批量聚脲投料的質量穩定性。

2輔助配套系列產品的研發

我公司同時研發了輔助配套產品——雙組分聚氨酯防銹底漆SWD959D；層間搭接劑SWD959C和手工涂覆型聚脲修補材料SWD956G。

2.1SWD959D雙組分聚氨酯防銹底漆該底漆引入了改性基團，使涂層在滿足附著力和耐腐蝕性的基礎上，達到了耐陰極剝離強度的要求。

2.2SWD959C層間搭接劑SWD95C層間搭接劑采用安全環保型的MDI（二苯基甲烷二異氰酸酯）和非苯類溶劑達到綠色環保的效果。

2.3SWD956G手工涂覆型修補材料SWD956G是雙組分手工涂覆型修補材料，它與SWD900噴涂聚脲彈性體主材具有極好的兼容性，且兼具高強物化性能、高流平性，不起泡，不流掛，操作時間長，能有效地應用于施工修補和異形結構點的涂覆。

3施工技術要點

3.1施工現場溫濕度施工現場，首要解決環境溫度、基材溫度、原料溫度的嚴格控制和管理。盡管工件長和寬達到數十米，高達15m，仍采取嚴格搭建保溫帳篷，吹送干燥熱風的措施。干燥熱風的出口溫度約30~35℃，濕度<30%，從而確保施工現場環境達到表4條件。

3.2施工設備采用3臺GRACOH-XP3Reactor和1臺HV20/35聚脲噴涂機，噴槍采用Fusion系列AP槍，局部采用小流量噴槍，以便于控制。

3.3基材處理鋼結構基材表面先進行噴砂處理，按GB/T9823的Sa2.5級要求，錨紋高度為40~100μm，實測其平均值為70~75μm，達到清潔標準，并對焊縫、節點、死角進行嚴格的預處理。

3.4施工質量控制（1）提前預熱備用料桶；提前清理好噴槍，以確保施工操作過程穩定，同時連續進行涂層質量和涂層厚度監控；（2）現場制備試樣，進行附著力監控，實施100%電火花檢驗；（3）嚴格進行待噴區域的遮蔽保護和噴涂前的飛濺顆粒鏟除，防止續噴過程中形成搭橋、空洞等缺陷；（4）嚴格控制施工操作時間段，對有效避免涂層表面異常狀態而導致鼓泡和剝離缺陷具有特別重要的意義。實踐證明，在超出正確施工操作時間段的情況下，涂層表面會受到不同程度的污染，基層底涂層熟化不完全或熟化過度都會造成附著力變差，甚至分層和鼓泡等缺陷。（5）無論是修補或大面積搭接施工，正確使用SWD959C層間搭接劑都能使層間黏結力達到材料本體強度。層間搭接劑的涂覆面積必須大于待修補區域200mm以上，復噴主材區域必須小于搭接劑邊界200mm，否則會造成層間剝離。

4涂層的鼓泡、起泡和剝離等缺陷分析

（1）由工程實踐表明：涂層鼓泡、起泡和剝離等缺陷，主要由A料和B料比例失衡（overratio）和混合不勻所致。A料過量時，過量的A料繼續與空氣中的水分發生反應生成CO2氣體，在涂層間和涂層與基層間形成氣墊，產生潛在起泡區；B料過量時，多余的B料不能充分反應，以黏液形式存在于涂層內部。當涂層收縮時，兩者均會形成鼓泡或氣泡。盡管聚脲材料本身的彈性高達200%以上，仍會產生高達5%的線性收縮，從而使A、B料過剩區域形成鼓泡，通常前者（A料）過量，由于要完成吸水反應而鼓泡發生較慢（視潮氣程度而定），而后者（B料）過量，多在8~10h后就出現鼓泡，由泡內干濕狀態也可判別是何種料過量引起的鼓泡而進行及時處理。A料、B料的配比失衡現象來自于料溫失控或某側通道（特別是濾網）堵塞，偶爾出現的料比失衡也很容易在每次停槍后重新噴涂時發生，或在料桶原料用盡后，更換料桶時發生，這些問題都可以通過嚴密監控設備兩側的壓力平衡和有經驗的精心操作，及時發現和避免。（2）混合不均勻的現象可能是由于兩種料溫控制失衡，黏度相差太大或設備壓力——流量不穩定所致。已有文獻對A料、B料的混合機理進行了流體力學分析，并引用雷諾準數概念進行說明。研究者認為：噴涂聚脲反應過程的優劣（在料比適宜前提下）取決于料液通過噴槍混合室及噴嘴的高速撞擊形成湍流的均勻混合程度，這一概念已為業內普遍接受和認同。但是雷諾數Re>4000時，液體呈湍流高效混合狀態主要用來描述流體在管道內的流動行為，與噴槍內的混合狀態并不相符。

根據計算，A料、B料在混合室的停留時間僅僅為0.3ms或更少。實際上，在這樣極短時間內要完成物料的混合是十分困難的，真正大量的有效混合應當發生在料液高速沖出噴槍噴嘴后，由于噴槍腔內物料高速擴散，在霧化過程中形成氣溶膠分散體系。此時，A、B液體顆粒分散達10μm以下，其接觸比表面積遠遠大于混合室內高壓液相的比表面積，其接觸時間也遠遠大于在混合室內的停留時間，從而能完成高效傳質過程，可視為微觀混合。因此原料在離開噴槍口后的霧化狀態應當作為混合和傳質均勻程度的主要考察指標。

5結語

SWD900噴涂聚脲彈性體系列產品成功應用于遠洋超大型海洋海岸設施及海水淡化工程設施，是我公司產品配套和技術水平的一大提高，為今后我國的噴涂聚脲彈性體材料邁進海洋設施這一潛力巨大的市場跨出了一大步。成功研發出高強度耐陰極剝離底漆、高效層間搭接劑和高強慢干聚脲修補材料。三者與噴涂聚脲彈性體主材配合成一個完整的材料技術體系，以適應海洋工程的特別需要。有效地解決惡劣氣候條件、復雜結構、苛刻應用條件和缺損修補等技術難題，給材料的施工應用提供了有力的技術支持。

作者：王道前賀孝敏 單位：SWD上海順締聚氨酯有限公司