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1 标准的立项背景
1.1 有关定义
根据美国聚脲发展协会（P D A）对喷涂聚氨酯（脲）的定义如下:喷涂聚氨酯（脲）:也叫杂合体（hybrid），俗称半聚脲。它是以异氰酸酯组分（简称A组分）、树脂组分（简称R组分）反应生成的一种弹性体物质。异氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中的A组分可以是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物（通常采用低聚物二元醇、三元醇或之间混合物）与异氰酸酯反应制得。其中的R组分是由端羟基树脂或端氨基树脂与扩链剂组成;在树脂组分中，可以含有用于提高反应速度的催化剂。
喷涂聚脲:是指由异氰酸酯组分（简称A组分）与胺类化合物（简称R组分）反应生成的一种弹性体物质。异氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。其中的甲组分是单体、聚合体、异氰酸酯的衍生物、预聚物和半预聚物。预聚物和半预聚物是由端氨基或者端羟基化合物（通常采用低聚物二元醇、三元醇或之间混合物）与异氰酸酯反应制得。其中的乙组分是由端氨基树脂（端氨基聚醚）、端氨基扩链剂、颜料、填料和助剂等组成。在端氨基树脂、端氨基扩链剂中不能有任何与羟基反应的聚合物成分，只有满足这个条件才能称之为“纯聚脲体系”。两者混合后的反应速度极快，需要用专用设备在一定温度、压力下通过撞击方式混合，进行喷涂或浇注形成聚脲弹性体。
纯聚脲涂料的乙组分中全部使用了胺类反应成分，由于异氰酸酯与氨基反应速度极快，使得异氰酸酯与水来不及参与反应而产生C O2,解决了涂膜发泡问题，可在极端的条件下使用。当其被用在几乎吸水的基材上时，聚脲也不会因此而发泡，当空气中含有大量水的时候，它也不会有起泡现象。甚至在非常低的温度下（-20 ℃）聚脲仍能正常固化。
聚氨酯（脲）中的乙组分引入了端氨基扩链剂，代替了聚氨酯涂料中的端羟基扩链剂，在一定程度上阻止了异氰酸酯与水、湿气的反应，材料力学性能得到改善。相对于聚氨酯体系，聚氨酯（脲）混合体系有更大的应用范围，但混合物中催化剂的引入使它们比起纯粹的聚脲体系对湿气、温度更加敏感，还不能从根本上解决体系的发泡问题。由于温度对被催化的多元醇/异氰酸酯反应敏感，所以多元醇/异氰酸酯反应行为不同于氨基/异氰酸酯体系。这个体系会变得相对不稳定，受施工环境影响较大。本标准所述的喷涂聚脲防水涂料包含上述所述的“纯聚脲体系”和“聚氨酯/聚脲体系”两种组成，是以异氰酸酯与胺类化合物（氨基扩链剂）反应生成的一种弹性物体，并经喷涂施工的防水涂料。从施工角度看，聚脲弹性体技术的优势更加明显。由于采用专用设备整体喷涂工艺，聚脲弹性体技术防水结构整体性好，无接缝，避免了卷材接缝可能造成的渗漏，施工效率也明显提高。此外，该技术在生产、施工和使用过程中不使用溶剂，无有毒有害物质释放，有利于环境保护。因此，与现有高档防水材料相比，聚脲弹性体技术性能更可靠、更高效、更环保。喷涂聚脲防水涂料通常是双组分反应型，但由于反应速度极快，几秒钟或几十秒钟即固化，手工操作根本无法实现。因此喷涂聚脲防水涂料成型一般是由专门的机械喷涂成型。
1.2 产品性能与特点
喷涂聚脲弹性材料技术是国外近20年来发展起来的一种反应性、无溶剂、无污染的采用专门的机械喷涂成型的施工技术。它一问世就以优异的理化性能、优良的工艺性和环保性，得到了迅猛发展，广泛应用于建筑、能源、交通、水利、化工、机电、环保等领域，显示出了强大的生命力，且比传统的防水、防护技术具有很强的优越性。产品主要特点有:
(1) 固化速度快，施工效率高。聚脲喷涂后的固化速度极快，一般在几秒钟或几十秒钟即固化，1 h后即达到步行强度，施工现场可进入下道工序。聚脲喷涂成型的厚度可以任意设定，从0.5 m m至几毫米均可一次施工完成。在垂直面甚至是顶面上喷涂施工也能保证平整光滑，不会出现流淌现象。
(2) 施工环境适应性强。由于聚脲在常温的反应速度极快，在这个体系中水分子来不及与异氰酸酯发生反应，因此环境周围的湿气不会对涂层的质量和表面产生不良影响。这就避免了聚氨酯防水涂料施工中经常遇到的潮湿环境的问题，方便了施工。
(3) 强度高。喷涂聚脲的模量类似于橡胶，即在具有较高的断裂伸长率的同时，仍能保持较高的强度。通过配方调节，喷涂聚脲的抗拉强度一般在8～22 M P a，这个范围基本上涵盖了塑料、橡胶和玻璃钢的性能，用于防水，性能优异。
(4) 耐老化性能优良。由于聚脲特定的分子结构以及配方中不含催化剂，喷涂聚脲的耐老化性能特别优良。脂肪族体系的聚脲涂料的耐老化性能更是优良。
(5) 耐盐腐蚀性好。喷涂聚脲涂料如用作防腐涂料，除可耐受稀酸腐蚀外，还对盐水或盐雾的腐蚀有突出的耐受性，这使它特别适用于沿海地区，既防水又防腐。
(6) 不含溶剂。喷涂聚脲涂料配方中不含有机溶剂，因此有利于施工环境保护。
1.3 国外发展应用情况
喷涂聚脲弹性体材料最早源于德国和美国。20世纪80年代中期，美国T e x a c o（即现在的H u n t s m a n）公司在世界上率先开发喷涂聚脲弹性体材料;1993年澳大利亚引进了该技术;日本和韩国也分别于1995年和1997年引进该技术，并相继投入商业应用;欧洲地区2000年开始也逐渐接受该技术并推广应用。据美国聚脲发展协会（P D A）的统计，2002年全球的喷涂聚脲弹性体产量已达1.13万t。
1．4 国内发展应用情况
目前美国联合涂料公司、德国巴斯夫公司、加拿大麦迪逊公司、韩国一山聚氨酯公司、国都化学公司、中国台湾庆泰等公司陆续将它们的产品销往中国市场。在我国,海洋化工研究院、山西化工研究院、江苏化工研究所也相继开发出了喷涂聚脲防水涂料产品。国内有青岛佳联化工有限公司、湖南湘江涂料集团有限公司、烟台万华聚氨酯公司、烟台华特聚氨酯公司、烟台鲁蒙防水防腐材料公司、上海河田科技有限公司、北京市中通新型建筑材料公司、北京森聚柯高分子材料公司、江苏久久防水保温工程公司等数十个单位，已经生产并广泛应用。
喷涂聚脲防水涂料因具有优良的物理性能和施工性能，已在我国的大型基础设施建设得到了应用，如高速铁路、地铁、隧道、水利工程等高难度防水工程，提供了一种先进的防水材料和方便快捷的施工。目前喷涂聚脲防水涂料典型的重要或重点工程有:①高速铁路防水:京津城际轨道交通工程，全线做喷涂聚脲的防水工程面积超过100万m2，防水层设计厚度为2 m m ;②地铁、隧道防水:广州地铁3号线隧道局部使用了设计厚度为1.5 m m 的喷涂聚脲防水涂料、广州地铁4号到7号线隧道试验段的防护、南京玄武湖隧道防水;③体育场馆的防水防护:3万多平方米，集防水、耐磨、装饰一体化的北京奥运看台成功应用了喷涂聚脲防水涂料、4 000 m2的大连极地海洋动物馆看台等成功应用了喷涂聚脲防水涂料;④水工工程防水防护:浙江新安江水电站大坝溢流面、内蒙古尼尔基水电站、葛洲坝水利枢纽防水、黄河小浪底水利工程等成功应用;⑤此外也大量应用于污水处理池、建筑屋面、混凝土桥面、涵洞、水池、管道外防腐、垃圾处理池、水箱内壁、地坪等等。
喷涂聚脲防水涂料在我国自20世纪90年代初应用以来，每年以两位数的速度递增，到2005年已达到5 000余吨。但至今还没有该产品国家标准，国外也无产品标准，仅有一些产品技术条件和参考资料。虽然由海洋化工研究院制定了化工行业标准H G / T3831—2006《喷涂聚脲防护材料》，但在防水行业没有得到实质性推广应用。国内生产企业只能自己制定企业标准，其产品质量参差不齐，直接关系到防水工程的质量，在一定程度上影响和制约了喷涂聚脲防水涂料的推广应用。因此，尽快制定出《喷涂聚脲防水涂料》国家标准，不仅是满足我国喷涂聚脲防水涂料的生产应用的市场需求，也有利于喷涂聚脲防水涂料产业的发展。
2 标准制定的依据
本标准制定的依据是:
一是，参考了J I S A6021—2000《建筑用防水涂料》、GB/T 19250—2003《聚氨酯防水涂料》;二是，国内外有关喷涂聚脲弹性技术资料、有关企业标准和技术文件;三是，在满足防水工程要求的前提下结合目前国内实际情况，以验证试验数据结果为依据。
3 标准的主要内容
3.1 标准名称
依据材料的性质、用途、特点，标准名称确定为:喷涂聚脲防水涂料，简称JN防水涂料。
3.2 范围
本标准规定了喷涂聚脲防水涂料的术语和定义、分类和标记、一般要求、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输与贮存。
本标准适用于建设工程、基础设施用喷涂聚脲防水涂料。
3.3 定义
喷涂聚脲防水涂料(spray polyurea waterproofingcoatings):以异氰酸酯类化合物为甲组分，胺类化合物为乙组分，采用喷涂施工工艺使两组分混合、反应生成的弹性体防水涂料。
（注1:甲组分是异氰酸酯单体、聚合体、衍生物、预聚物或半预聚物。预聚物或半预聚物是由端氨基或端羟基化合物与异氰酸酯反应制得。异氰酸酯既可以是芳香族的，也可以是脂肪族的。
注2:乙组分是由端氨基树脂和氨基扩链剂等组成的胺类化合物时，通常称为喷涂（纯）聚脲防水涂料;乙组分是由端羟基树脂和氨基扩链剂等组成的含有胺类的化合物时，通常称为喷涂聚氨酯（脲）防水涂料。）
3.4 产品分类与标记
3.4.1 产品分类
3.4.1.1 产品按组成分为喷涂(纯)聚脲防水涂料（代号JNC）、喷涂聚氨酯（脲）防水涂料(代号JNJ)。
3.4.1.2 产品按物理力学性能分为Ⅰ型、Ⅱ型。
3.4.2 产品标记
按产品代号、类别和标准编号顺序标记。示例:Ⅰ型喷涂聚氨酯（脲）防水涂料标记为:JNJ防水涂料Ⅰ(GB/T23446—2009)。
3.5 一般要求
防水涂料施工与使用引起的环保与人身安全问题，越来越受到社会与公众的注意，最根本的解决办法是从源头抓起，即从生产的原材料着手。虽然喷涂聚脲不掺溶剂，但也要加入一定量的助剂等，为了使用符合环保及对人体、生物、环境无害的原材料，生产符合环保与安全标准的防水涂料，根据G B / T 19250—2003《聚氨酯防水涂料》标准，参照A S T M标准与我国工程建设规范，本标准对喷涂聚脲防水涂料的环境与安全要求提出了原则性规定。
3.6 技术要求
本标准共设定了22个检验项目，主要项目是外观、固体含量、凝胶时间、表干时间、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、低温弯折性、不透水性、加热伸缩率、吸水率、粘结强度、定伸时老化、热处理、碱处理、酸处理、盐处理、人工气候老化、硬度（邵A）、耐磨性、耐冲击性、V O C含量的测定。其中这些项目的设定主要是针对产品的防水要求、使用功能要求、施工要求和产品本身的特性所提出的要求。技术指标的确定参照国内防水工程需要、企业标准和试验验证的数据确定的。
G B / T 19250—2003《聚氨酯防水涂料》标准采用J I S A 6021—2000《建筑用防水涂料》，同时参考了A S T M C836—95《与单独耐磨层共用的高固体含量冷液态施工弹性体防水膜的标准规格》。产品物理力学性能指标拉伸强度、撕裂强度、加热伸缩率、定伸时老化、热处理、碱处理、酸处理后性能与日本JISA指标相同。其中人工气候加速老化要求比JIS标准高。考虑到国内的实际情况与J I S A 6021—2000《建筑用防水涂料》标准相比增加了低温弯折性、不透水性、潮湿基面粘结强度、凝胶时间、表干时间、实干时间。
本标准的项目设置主要是采用了G B / T19250—2003《聚氨酯防水涂料》标准，试验方法主要是采用了G B16777—2008《建筑防水涂料试验方法》和G B / T 19250—2003《聚氨酯防水涂料》标准。本标准与G B / T 19250—2003《聚氨酯防水涂料》相比:技术要求增加了凝胶时间、粘结强度、硬度（邵A）、耐磨性、耐冲击性、V O C含量、盐处理和多项处理后低温弯折性。
增加了硬度（邵A）、耐磨性、耐冲击性三个指标，主要是考虑到喷涂聚脲防水涂料使用范围更广更宽，还具有保护功能、耐磨的功能，例如地坪、体育看台等场合。减少了与喷涂聚脲不适用的潮湿基面粘结强度、抗下垂性、实干时间3个技术要求。本标准与G B / T 19250—2003《聚氨酯防水涂料》、德国巴斯夫（B A S F）聚脲弹性体、国内部分企业的喷涂聚脲标准比较见表1。
从表1中可看到技术指标中，拉伸强度、撕裂强度、固体含量、表干时间的技术指标大大优于G B / T19250—2003《聚氨酯防水涂料》。本标准的Ⅰ型、Ⅱ型指标分别与德国巴斯夫（B A S F）的Ⅰ型、Ⅱ型聚脲弹性体相接近。
由于一个标准订了22个指标，数量之多，给检测、用户也带来麻烦，在征求意见时，不少单位提出了要将指标进行分类，标准审查会明确了对技术指标进行归类列表，将技术指标分为基本性能、耐久性能和特殊性能(见表1)。其中人工气候老化和特殊性能应根据工程和用户需要测定，特殊性指标也可由供需双方另行商定。
3.7 试验方法
3.7.1 标准试验条件
为与其他防水材料及ISO的通用要求统一，温度为（23±2） ℃。相对湿度兼顾产品固化要求，根据我国实验室的实际条件，目前定为60% ±15％。标准试验条件的比较见表2。
3.7.2 试件制备
试件制备参考了G B / T 19250—2003和A S T MC836涂膜厚度均为1.5 m m。涂膜厚度及养护时间的比较见表3。
成膜要求应按产品生产厂要求的配合比和环境条件，采用专用喷涂设备，将样品喷涂于模板上。专用喷涂设备的温度与动态压力按产品生产厂规定的要求，若无规定则设定温度应不小于65 ℃,动态压力应大于13.8 MPa(2 000 psi)。模板平整不得翘曲且表面干净、平滑，为便于脱模，喷涂前可用脱模剂处理。样品按生产厂的要求一次或多次成型（最多三次，每次间隔时间以前一道表干为准），成型时应均匀成膜，使涂膜厚度为(1.5±0.2) m m。在标准试验条件下养护24 h，然后脱模，脱模以后继续在标准试验条件下养护（144±4） h后进行物理力学性能试验。试件尺寸及数量按表4裁剪。
3.7.3 外观
涂料各组分搅拌后用目测检查。
3.7.4 固体含量
测定涂料混合均匀后在标准试验条件下放置24 h后，在120 ℃烘箱中，恒温3 h，测定其残余物质的含量。在由于2个组分混合反应快，采取直接在已称重的培养皿中称重和混合。如用手工混合必须快速搅拌。试验方法采用涂膜不挥发物含量试验方法，方便检测。
3.7.5 凝胶时间
在标准条件下，按生产厂提供的配比称取适量试样，快速混合均匀，测定从搅拌到试样不流动的时间。如用手工混合必须快速搅拌均匀。
3.7.6 表干时间
按测定凝胶时间的方法，采用指触法。记录从搅拌到以手指轻触涂膜表面直到不粘手的时间,即为表干时间。
3.7.7 拉伸性能
按G B / T 16777—2008中9.2.1进行试验，拉伸速度为（500±50） mm/min。
3.7.8 撕裂强度
按G B / T 529—1997中5.1.2直角形试件进行试验，无割口，拉伸速度为（500±50） mm/min。
3.7.9 低温弯折性
按GB/T 16777—2008中第14章进行试验。
3.7.10 不透水性
按G B / T 16777—2008中第15章进行试验，试验压力和持续时间为0.4 M P a ×2 h，金属网孔径（0.5±0.1） mm。
3.7.11 加热伸缩率
按GB/T 16777—2008中第12章进行试验。
3.7.12 粘结强度
按G B / T 16777—2008中第7章A法进行试验。水泥砂浆块采用强度等级42.5的普通硅酸盐水泥，水泥和中砂的质量配比为1∶1 。制备试件前，应按生产厂要求在砂浆块的成型面（70 m m ×70 m m ）上进行基层处理（涂刷基层处理剂），涂膜一次喷涂到0.5～1.0 mm 厚度。去除高强度胶粘剂与涂膜界面未被粘住面积超过20％的试件，粘结强度以剩下的不少于3个试件的算术平均值表示，不足3个试件应重新试验。若最终试验结果全部是砂浆块破坏，在报告结果数值时同时报告基材破坏。
3.7.13 吸水率
将试件先放在烘箱内干燥，然后在干燥器内冷却至室温，再将试样放入盛有蒸馏水的容器中，浸泡7 d后，测定涂膜吸附水的情况，吸水率主要是考核涂膜的在浸水后吸附水的程度。
3.7.14 定伸时老化
3.7.14.1 加热老化
按G B / T16777—2008中14.2.1进行试验，试验温度为（80±2） ℃。
3.7.14.2 人工气候老化
按GB/T16777—2008中14.2.2进行试验。
3.7.15 热处理、碱处理、酸处理
拉伸性能分别按G B / T 16777—2008中9.2.2、9.2.3、9.2.4进行试验。结果处理按G B / T 16777—2008中9.3进行。
低温弯折性按G B / T 16777—2008中14.2.2进行试验。
3.7.16 盐处理
在标准条件下，在G B / T 1266规定的化学纯3% N a C l溶液中，放入6个试样，液面应高出试件表面10 m m以上，连续浸泡168 h后取出，充分用水冲洗，用干布擦干，并在标准条件下放置4 h以上，然后拉伸性能按G B / T 16777—2008中9.2.2进行试验。结果处理按G B / T 16777—2008中9.3进行。低温弯折性按GB/T 16777—2008中14.2.2进行试验。
3.7.17 人工气候老化
拉伸性能按G B / T 16777—2008中9.2.6进行试验，结果处理按G B / T 16777—2008中9.3进行。低温弯折性按GB/T 16777—2008中14.2.6进行试验。非外露用产品试验累计辐照能量为1 500 M J / m2（约720 h）。外露用产品试验时累计辐照能量为3 150 MJ/m2 （约1 512 h）。
3.7.18 硬度（邵A）
按G B / T 531.1—2008规定进行试验。采用7.3中3层涂膜试件叠加平整后，用邵A橡胶硬度计测定。
G B / T 531—1999标准，规定试样厚度至少6 m m 。允许不超过3层叠加测定。本试验方法采用3层叠加方式进行测定涂膜的硬度,每层厚度(1.5±2) mm。
3.7.19 耐磨性
按G B / T 1768—2006 规定进行试验。采用7.3中的涂膜试件，用型号为CS—10橡胶砂轮测定。
3.7.20 耐冲击性
按G B / T20624.2—2006规定进行试验。采用7.3中的涂膜试件，用12.7 m m 的球形冲头，1～ 1.2 m长的导管，1 k g的重锤。调整重锤降落高度，如超过量程，可加载0.1～0.9 k g的副锤，记录试样冲击破坏的终点，试验结果以kg·m表示。
3.7.21 有害物质含量
按J C1066—2008《建筑防水涂料中有害物质限量》中反应型防水涂料A型要求进行试验。
3.8 检验规则
按检验类型分为出厂检验和型式检验。出厂检验项目包括:外观、固体含量、凝胶时间、表干时间、拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、不透水性。
型式检验项目包括第6章（标准中表3根据供需双方商定需要时）中所有规定。
组批:以同一类型15 t为一批，不足15 t也作为一批。
抽样:在每批产品中按G B / T 3186规定取样，按配比总共取40 kg样品。分为2组，放入不与涂料发生反应的干燥密闭容器中，密封贮存。
3.9 包装、运输与贮存
包装:产品用带盖的铁桶或塑料桶密闭包装，不同组分的包装应有明显区别。
运输与贮存:运输与贮存时，不同类型、规格的产品应分别堆放，不应混杂。避免日晒雨淋，禁止接近火源，防止碰撞，注意通风。贮存温度10～40 ℃。在正常贮存、运输条件下，贮存期自生产日起不少于6个月。
4 结 语
《喷涂聚脲防水涂料》国家标准的制定，统一了产品名称，规范了技术性能指标，确定了统一的试验方法，使生产、设计、施工、质检等部门有章可循，生产企业的产品质量有了可比性，为规范聚脲防水涂料市场有了依据。从而可保证防水工程质量，并可促进喷涂聚脲防水涂料在更大范围内的推广应用。本标准的最大特点是与产品的实际应用联系紧密，确定的技术指标为今后制定修订防水工程技术规范提供了十分有效的科学数据，这必将推动我国喷涂聚脲防水涂料的更进一步快速发展。本次国家标准的制定系国内首次制定，需要在标准的实施过程中不断总结经验，发现不足之处，应在适当的时候进行修正和完善。
