喷涂材料界迎来“钢铁侠”
今年金秋时节，第19届亚运会在杭州成功举办。这不仅仅是一场体育与竞技的盛会，也是一次科技与创新的荟萃。无论是风吹不熄、水浇不灭的亚运火炬，还是承担器材运输任务的无人车、机器狗，都让人们大开眼界。
作为杭州亚运会足球项目比赛场馆，温州体育中心体育场在旧场馆的基础上，改造出了适配比赛的专业功能空间。其中，看台区屋面涂刷了一种新型涂料——聚脲。作为一种隐藏很深的“黑科技”，新型聚脲涂料不仅防水耐磨，而且让喷涂后的屋面“强力”倍增，可以兼作行走地面使用。
实际上，从2008年北京奥运会开始，聚脲涂料就开始大范围的使用在体育看台。其优异的性能，使得喷涂聚脲涂料的看台几乎成为各个体育场馆的标配。当然，聚脲涂料的“神奇之处”并不仅有这些，请看解读。
网络上流传着这样一个视频：将西瓜从几十米高的高度抛下，落地的一瞬间，西瓜摔得粉碎。但是在其表面涂上一层黑色的“特别的材料”后，从同样的高度抛下，西瓜落地后只是回弹了几下，依然保持着完整。
聚脲的“钢铁”性能，源于它独特的分子结构。聚脲由异氰酸酯和氨基化合物聚合而成。聚脲相互交织的分子结构决定了它不仅非常坚固，且弹性非常好。因为它的线形分子能够被拉伸和压缩。比如在“西瓜实验”中，涂上聚脲的西瓜刚接触地面时，被挤压形变，但在聚脲分子的结构共同作用下，西瓜能直接弹起而不是碎掉。
这种优良的防撞击性使得聚脲在很多领域大放光芒。实验中，将它喷在墙上，墙被爆破了都不会倒塌；喷在鸡蛋和西瓜上，它们摔在地上也不会碎；喷在汽车保险杠上，怎么砸保险杠都不会有坑……出色的硬度、良好的弹性，这只是聚脲涂料优点的冰山一角，其身上还隐藏着更多令人刮目相看的功能特性。
聚脲本身就具有极强的反应速度和固化性能，喷涂完5秒就能干燥，一分钟即可达到步行强度。这是什么概念？要知道，一般漆面喷完漆，在标准工艺下，2小时后才可触摸，24小时后漆面硬度才可达到80%。
与此同时，聚脲防水防腐蚀性能优异。普通防水材料常规使用的寿命仅1~6年，而聚脲涂料常规使用的寿命可超过30年，并可以耐受大部分溶剂和酸液。目前，聚脲涂料已被工业利用以解决腐蚀难题。
聚脲还具有优良的防爆性能。防爆性一直是很多行业关注的焦点之一，特别是军事和国防工业。聚脲可以在受到冲击波后的短时间内迅速发生形变，吸收弥散部分能量，展现出良好的防爆性能。聚脲材料成本较低、质量较轻、施工工艺简便，且与金属和非金属材料都有很强的附着力，在防爆设计上拥有非常良好的应用前景。
此外，聚脲还具有环保特性。由于聚脲全部采用双组分，挥发性有机物含量较低。而且聚脲涂料干燥后没有剩余溶剂，不会释放有害成分，这在某种程度上预示着不会产生空气污染物或有害环境的污染。因此，聚脲凭借着其出色的环保性能，被称作“20世纪末最伟大的涂料”。
1937年，德国公布了一项专利：一种生产聚氨酯和聚脲的方法。发明团队是德国化学家奥托·拜耳等人。这是“聚脲”第一次出现在世人面前。然而，当时人们对聚脲的性质和应用还不太清楚，也没有引起足够的重视。很长一段时间内，聚脲长期处在实验室阶段。
在20世纪70年代，各国最为盛行的是喷涂聚氨酯技术。然而，这种技术有一种致命的缺点：遇水易发泡。在施工时与周围环境中的湿气、水分所反应产生二氧化碳，会造成材料力学性能不稳定。这大大限制了聚氨酯喷涂技术在工业和生活中的应用。
直到20世纪80年代，美国一家公司在世界上率先研发出了喷涂聚脲弹性体技术。这种技术固化速度快、工艺简单，可以在立面、曲面上喷涂而不流挂。当空气中含有大量水时，喷涂聚脲弹性体技术也不会有起泡现象，有效解决了困扰施工界的有关技术难题。喷涂聚脲弹性体技术一经问世，便代替喷涂聚氨酯技术成为了实施工程人员的新宠，在世界各地蒸蒸日上起来。这一技术的出现，也标志着聚脲正式走向商业应用。
芳香族聚脲是最早开发、用量最大的品种。20世纪80年代后期，业内人士已经开展了芳香族喷涂聚脲弹性体技术的应用研究。然而，芳香族聚脲在户外使用时容易泛黄和褪色，且反应速度过快，不利于施工。于是，20世纪90年代初期，脂肪族聚脲被研发了出来。脂肪族聚脲虽然比芳香族聚脲更适合户外使用，但其反应速度仍没有符合人们的预期。近些年，第三代聚脲——聚天门冬氨酸酯出现。其反应更慢，性能更优异，具有更加好的工程实用性。
时至今日，聚脲的应用仍呈现出逐步扩大和加速之势，在自身发展创新的同时，也为各行各业提供着新的创新方案。
近些年，我国许多重点设施工程，都使用了聚脲涂料。在港珠澳大桥建设时，专家设计了一条全长6.7公里的海底隧道。海量通车压力、海浪冲击、海水腐蚀等给海底隧道管接口带来了巨大的挑战，而聚脲涂料以其良好的稳定性、黏结力，以及涂层的连续、致密性完美解决了这样一些问题。京津城际高速铁路全线都使用了聚脲材料，防水处理面积超过100万平方米。北京奥林匹克中心、奥林匹克水上公园等奥运场馆，也都使用了聚脲涂料。
在汽车制造领域，聚脲涂料更是大范围的应用于各项防护。在汽车底盘喷涂聚脲涂料，可以有效的预防水分侵入，提高安全性和耐用性；在汽车车身喷涂聚脲涂料，能延续汽车常规使用的寿命，某些特定的程度上减少外界冲击对车辆和人员的伤害；在汽车内部喷涂聚脲涂料，可以防潮防霉，保持车内的干燥和清洁。
在国防军事领域，聚脲已经成功被使用到军用车辆抗暴防护领域中。2004年，美国海军陆战队研究部门发现，聚脲具有较高的吸能性，在军车底部喷涂聚脲涂层，可以有实际效果的减少爆炸对车辆和人员的伤害。于是研究人员将聚脲涂料与车底复合装甲结合，大大降低了反坦克地雷暴轰波及爆炸物碎片对车辆的破坏。另外，聚脲在单兵防护中也能起到较好的作用。士兵在训练、作战中需穿戴或配备防弹衣、头盔、盾牌等防护用具，这些用具对于抗冲击、耐高温低温等性能具有极高的要求。聚脲涂料可以依据任意曲面喷涂且干燥迅速不流挂，很好地满足上述需求。不仅如此，阻尼吸声聚脲材料还能帮助潜艇、鱼雷达到隐形效果。
在渔业中，渔民常常用浮动泡沫来使渔网漂浮在水面上，以跟踪和掌握渔网的位置。然而，海水的冲刷和腐蚀会导致聚苯乙烯泡沫分解碎裂，造成环境污染。通过聚脲涂料对浮子进行喷涂，不仅能延长其常规使用的寿命，还能够大大减少污染。
未来，随着制备工艺的持续不断的发展和推广，聚脲这一涂料界的“钢铁侠”，将会发挥出更大作用。
