聚脲弹性体（SPUA）技术综述：从化学原理到全球工业应用
定义与化学基本原理
聚脲弹性体（Spray Polyurea Elastomer） 是一种通过异氰酸酯组分（简称 A 组分）与氨基化合物组分（简称 B 组分）反应生成的弹性体材料。
其核心化学反应为：
（异氰酸酯 + 伯胺/仲胺 脲键）
与传统的聚氨酯（PU）不同，聚脲的 B 组分必须由端氨基聚醚和胺类扩链剂组成，不含任何羟基（-OH）和催化剂。这种极高反应活性的化学结构赋予了聚脲瞬间固化和对水分不敏感的特性。
起源、传播与发展
起源（20世纪80年代）： 聚脲技术起源于美国。1980年代初，美国 Texaco 化学公司（现为亨斯迈 Huntsman）的实验室首次开发了喷涂聚脲弹性体技术。Dudley J. Primeaux II 被公认为该技术的奠基人。
初期传播（1990年代）： 该技术最初用于皮卡车车厢衬里（防刮防腐）。随后，因其卓越的防护性能，开始进入商业屋面防水和混凝土防护领域。
高速发展（2000年代至今）： 随着高压撞击混合喷涂设备（如 Graco 等）的成熟，聚脲在全球范围内的基础设施（高铁、隧道、桥梁）、军事工业、以及高端工业地坪中得到大规模推广。
结构与规格指标
聚脲的微观结构由柔性软段（端氨基聚醚）和刚性硬段（脲键及扩链剂）交替排列组成。
典型技术规格表：
| 性能参数 | 典型数值范围 |
|---|---|
| 固化速度 | 5 - 30 秒（凝胶时间） |
| 拉伸强度 | 10 - 30 MPa |
| 伸长率 | 200% - 600% |
| 硬度 | Shore A 30 - Shore D 65 |
| 固含量 | 100%（无溶剂，无VOC） |
| 耐温性 | -40°C 至 120°C（长期使用） |
核心特点：纵向对比（聚脲 vs. 环氧 vs. 聚氨酯）
相比于传统的同类涂装材料，聚脲展现出显著的性能优势：
| 特性 | 喷涂聚脲 (SPUA) | 聚氨酯 (PU) | 环氧树脂 (Epoxy) |
|---|---|---|---|
| 水分敏感性 | 不敏感（可在高湿度下施工） | 极敏感（易产生气泡） | 敏感（易脱层） |
| 固化时间 | 秒级（即喷即用） | 小时级 | 天级 |
| 柔韧性 | 极佳（抗开裂） | 较好 | 脆性（易开裂） |
| 耐候性 | 优异（脂肪族聚脲） | 一般 | 差（易粉化） |
| 施工厚度 | 单次可喷涂数毫米 | 需多遍涂刷 | 需多次涂刮 |
产品分类：横向对比（纯聚脲 vs. 半聚脲）
在行业应用中，聚脲主要分为两大类：
纯聚脲 (Pure Polyurea)：
组分： B 组分完全由端氨基聚醚和胺扩链剂组成。
特点： 反应极快，不受环境温度和湿度影响，物理性能顶尖。
局限： 对设备要求极高（需高压加热设备），价格昂贵。
半聚脲 (Hybrid Polyurea，也称聚氨酯/聚脲混合物)：
组分： B 组分中含有部分羟基树脂（如聚醚多元醇）。
特点： 成本相对较低，施工流动性略好。
局限： 对水分敏感，力学性能和耐久性略逊于纯聚脲。
适用场景
聚脲因其“万能防护材料”的称号，应用场景极其广泛：
防水工程： 地铁、高铁桥面、水利大坝、屋面防水。
防腐工程： 污水处理池、石油储罐底座、酸碱槽罐。
工业地坪： 体育场馆（如看台）、车库、制药厂、无尘车间。
耐磨防护： 皮卡车车厢、矿山机械衬里、军用防爆衬层。
运动场地： 配合专用底涂，作为高强度弹性运动场地的面层。
全球著名企业及主推产品
以下是目前全球公认的聚脲技术领军企业：
(1) 亨斯迈 (Huntsman Corporation)
历史概括： 聚脲技术的鼻祖，通过收购 Texaco 化学获得了核心专利。
主推型号： Jeffamine® 系列端氨基聚醚（聚脲的核心原材料）。虽然亨斯迈侧重于原材料供应，但其技术标准定义了全球聚脲行业。
(2) 巴斯夫 (BASF)
历史概括： 全球化学巨头，通过强大的材料研发能力，将聚脲整合进其建筑系统。
主推型号： MasterSeal M 系列（原迈伯仕系列）。例如 MasterSeal M 800，常用于重型防腐与高档防水工程。
(3) 西卡 (Sika AG)
历史概括： 瑞士特种化学品公司，在全球工程防水领域拥有统治地位。
主推型号： Sikalastic®-800 系列。其产品以施工标准化和系统化著称，广泛应用于桥梁与隧道工程。
(4) 宣伟 (Sherwin-Williams)
历史概括： 美国最大的涂料供应商之一，通过收购 EnviroLastic 等品牌强化了聚脲产品线。
主推型号： EnviroLastic® 系列。重点针对快速返工的工业维护和市政防护应用。
(5) Nukote Coating Systems
历史概括： 专业从事聚脲技术研发的跨国公司，专注于极端环境下的防护。
主推型号： Nukote ST（纯聚脲）、Nukote HT（耐高温系列）。其在石油、天然气和国防领域表现突出。
信息来源（参考文献）：
Primeaux II, D. J. (2004). Spray Polyurea Elastomer Technology: A Ten Year History. Polyurethanes Conference.
黄微波. (2005). 《喷涂聚脲弹性体技术》. 化学工业出版社.
Standard Guide for Design and Installation of Spray-Applied Polyurea Waterproofing Systems, ASTM D6677.
BASF, Sika, Huntsman Official Product Technical Data Sheets (TDS).