在防腐、防水等领域中，聚脲的应用正在迅速扩大。与此同时，聚脲的工程质量事故之多，也已成为必须引起重视和关注的问题。其中以因黏结力差，导致聚脲涂层局部壳起，甚至全部脱落的事故为普遍，在京津、京沪高铁这样的重大工程中，喷涂聚脲涂层的黏结力问题也非常突出。虽然，聚脲的黏结力与原材料质量及施工技术均有关，但纠正对聚脲的某些误解，了解与黏结力相关的聚脲特性尤为重要。本文试就聚脲特性对涂层黏结力的影响及解决途径等进行分析和探讨。

1 保证涂装质量的基本条件
喷涂聚脲的快速成膜反应仅仅是保证涂装质量及使用效果的一个方面，与所有保护性涂层一样，影响涂层使用效果的因素很多，但保证涂装质量有2 个基本的条件：一是完好的成膜反应，以获得材料自身的预期性能；二是与基层有良好的黏结力。
1.1 聚脲的成膜反应
聚脲是一种反应型双组分涂料，与其他双组分涂料比较，保证成膜反应完好的必备条件并无太大差异，例如两个组分准确的配比、适宜的施工环境等。喷涂聚脲成膜反应的大特点是两个组分在喷涂过程的瞬间快速混合，并因其极高的反应活性，快速成膜反应，从而不易受环境因素干扰。因此，在理论上讲，喷涂聚脲的成膜反应排除了温度、湿度等外部条件影响，这是与传统涂料不同的重要特性，也是聚脲成膜反应的重要保障。
1.2 聚脲涂层与基层的黏结力
对于聚脲涂层与基层黏结力来说，其快速成膜等一些优良的工艺特性，恰恰相反地成了诸多不利因素。喷涂聚脲与一般双组分涂料，特别是溶剂型双组分涂料比较，差异极大，正是这些差异使喷涂聚脲涂层更容易壳起或脱落，成为大多数聚脲涂装质量事故的主要成因。显然，涂装质量的关键在于如何保证聚脲涂层与基层的黏结力。

2 聚脲相关特性对黏结力的影响
在防腐、防水涂装中，涂层与基层的黏结力也遵循一般的胶黏理论。涂层的黏结力主要来自于机械力、吸附力和化学键合力3 种力的综合作用。
2.1 聚脲涂层的机械黏结力
基层表面的微观状态都很粗糙，胶黏剂通过渗透附着于粗糙的表面形成牢固的黏合。这种以机械连接方式形成的结合力为机械黏结力（即锚着力），对涂层与基层的黏结通常起主要作用。机械黏结力的大小则取决于涂料对基层的渗透性，渗透性愈好，黏结力愈高。但由于聚脲的黏度大，对基层渗透性差，决定了它与基层的机械黏结力差。
2.2 聚脲涂层物理吸附力的次价力
黏结的吸附理论认为：黏结力是黏结界面（涂料与基层）分子间范德华力或氢键力作用的结果。当分子间的距离接近至＜ 0.5 mm 时，形成次价键而产生的引力为范德华力，又称次价力。分子间的距离愈接近，吸引力愈大，而两种分子能够接近的小距离，在很大程度上取决于涂料对基层的润湿性。
润湿性可通过黏结界面的热力学和动力学过程解释：在热力学上，润湿的平衡方程（杨氏方程：
γSL+γLVcosθ=γS），可以解释为涂料与基层间的润湿接触角θ 角愈小，则cosθ 值愈大，润湿性愈好。虽然θ 角的大小是由表面张力、黏附功、渗透性及溶解度参数等体系的物理性能所决定，但就喷涂聚脲而言，因其快速反应成膜，聚脲物料在雾化喷射过程中已发生初凝，使其到达基层表面的表面张力快速增大，从而难以获得较小的润湿角。因此，在热力学上，因喷涂聚脲涂层与基层物理吸附力较小，也影响了与基层的黏结力。
然而影响更大的应该是喷涂聚脲系统吸附动力学问题。吸附动力学解释了润湿过程需要时间（t）。它与黏结料（涂料）的黏度和润湿角（θ 角）等有关：
t=2ηL2/r·γLcosθ，式中，η 为黏结料的黏度；r 为被润湿的粗糙面的凹坑（例如金属的喷砂面）或孔隙（例如水泥面）的半径；L 为渗透的深度或长度；γL 为黏结料的表面张力。涂料的黏度对润湿速度的影响很大，低黏度的涂料在短时间内就能完全润湿基层表面，而高黏度的涂料则需较长时间，有些情况下在涂料固化前就完成润湿过程，有些润湿作用在固化过程中仍继续进行。喷涂聚脲不仅原材料的黏度较高，需更长的渗透时间，又因固化成膜过程极短，几乎不存在固化过程中进一步向基层渗透的作用。提高料温以降低黏度，并增加分子运动的动力，从而改善物理吸附力是提高黏结力的常用手段，但同时意味着反应速度加快。因此在喷涂聚脲中适当提高料温虽然有利于改善黏结力，但它受到限制。延长固化以获得在固化过程中的部分渗透时间，黏结力也会有所提高，但这样会牺牲聚脲成膜反应的某些典型特性，并影响涂层的综合性能。显然，喷涂聚脲存在较大的吸附动力学问题。
2.3 聚脲涂层物理吸附的氢键力
对于直接喷涂于基层（钢材、木材、水泥等）的聚脲而言，其黏结力更多地依靠形成氢键的吸附力。尽管聚脲属对称的非极性分子结构，但在成膜反应过程中因-OH、-CN、-CO、-NH 等强极性基团的存在，而易于在黏结界面上形成氢键。即使聚脲成膜后由于其成膜反应速度极快，高分子反应的空间位阻效应使成膜物（涂层）中，仍含有一定数量的各种极性基团（例如仲、叔羟基或仲、叔氨基等与异氰酸根的反应比端氨基要慢得多而残留下来），这就能解释虽然聚脲能快速固化，但随保养时间延长，涂层黏结力仍不断提高的事实。由于氢键的键能远高于次价力，直接喷涂
于基材的聚脲涂层，仅因氢键的形成而获得重要的黏结力。
2.4 物理吸附的解吸
水分对聚脲涂层黏结力的后影响同样不应忽视。任何有机涂料，如果涂层与基层的黏结力更多地依靠吸附力，那么在受到水侵入或基层含水超标等情况下，易受水的后影响而导致涂层脱黏。原因在于水对所有吸附的有机物有较强解吸作用，这是体系高低位能间不可避免的置换过程，是喷涂聚脲某些问题工程，在使用中仍不断发生涂层脱黏事故的重要原因。在地下构造的潮湿混凝土表面，即使采用潮湿封闭底涂，水的解吸脱黏仍将发生，只是时间问题。

3 影响黏结力的其他因素及其改善途径
3.1 原材料品质对黏结力的影响
聚脲原材料品质对涂装质量的影响是多方面的，其中对黏结力的影响则往往不被重视。实际上，劣质原材料，例如有发泡倾向、低固含量、贮存稳定性差等，对涂层的黏结力均有重大影响。
提高A 组分异氰酸酯单体含量，过度添加稀释剂等，是许多国产原材料为降低黏度所采用的一些简单技术手段，这就使得原材料贮存稳定性变差，不仅影响涂层的耐久性，而且降低涂层的黏结力。如果再加上R 组分的端氨基含量低，则在潮湿表面或潮湿环境下涂装，容易产生气泡，涂层整体的黏结力一般较差。首先原材料的发泡倾向，降低了界面涂层的强度。从黏结力的角度来看，则因黏结界面胶料的内聚能降低，黏结强度降低。其次，发泡形成了实际黏结面积与理论黏结面积之差。发泡倾向愈大，差值愈大，黏结力愈差。固含量偏低、稳定性差的原材料，涂层收缩性大，体积稳定性差，导致涂层的黏结力显著下降，这是目前国产聚脲原材料常见的质量问题，在厚喷涂的聚脲涂装中则影响更大。
3.2 改善聚脲黏结力的途径
综上所述，喷涂聚脲的某些特性对黏结力具有不利影响，实际上意味着喷涂聚脲对涂装技术有更高要求。能否把好原材料品质关是涂装技术和信誉的重要体现。
化学键是保证黏结强度的极重要途径。化学键（离子键、共价键、配价键等）具有很高的键能，例如离子键的键能高达314~1 465 kJ/mol，如按平均计，几乎是3 种范德华力（偶极力、诱导力和色散力）总和的30 倍，可见化学键在涂层黏结力中的重要地位。显然，喷涂聚脲与基层的化学键形成需借助于底涂层。同时根据扩散理论，底涂层与聚脲间的分子相互扩散，有利于消除两者间明显的黏结界面，也可有效地提高黏结力，但这种借助于化学键及分子相互扩散而提高的黏结力是间接作用，即所谓的“过渡黏结”。显然，必须注重底涂料的选择和底涂施工技术的保证。依据有关黏结理论，低温季节施工时，对被喷表面加热，能有效提高黏结力，但受可行性的局限，因此多数情况下仍应避免在冬季等低温下盲目施工。为防止水对黏结的解吸，地下混凝土构造应做好基层的防水隔离，并应严格控制基层的含水率。

4 结语
聚脲的一些固有特性，对涂层黏结力具有不利影响。如果对此有正确的认识，完全可以也必须采取有效的技术措施加以解决。本文结合我公司的工程实践，对影响喷涂聚脲黏结力的各种因素及加以改善的技术途径进行了探讨，以期引起设计、施工及用户的重视，也为高铁这样有代表性的重大聚脲涂装工程质量建言献策。
致谢：本文采纳了本公司陆爱阳同志的重要意见，并借鉴了本公司郑霖等专业人员宝贵的施工经验，特此致谢！