聚脲問世的初期,人們對其耐老化性能夸大其詞。十幾年的實際應(yīng)用表明:傳統(tǒng)的芳香族聚脲的耐老化性能并不突出,不適宜用于長期外露的場合。這一點在理論上也可以找到依據(jù),由化學工業(yè)出版社出版山西化工研究所主編的《聚氨酯彈性體》一書是聚氨酯彈性體行業(yè)公認的權(quán)威著作,發(fā)行已有十多年。該書第107頁的《表4-1 聚氨酯各種基團的內(nèi)聚能、摩爾體積對性能影響》中提到脲基的耐候性差,而氨基甲酸酯基的耐候性優(yōu),說明聚氨酯的耐候性比聚脲好。該書第116頁對聚氨酯彈性體結(jié)構(gòu)中各種基團的水解穩(wěn)定性進行了排序:丁二烯>醚基>氨基甲酸酯基>脲基>縮二脲基>脲基甲酸酯基>酯基,說明聚氨酯的耐水解性比聚脲好。
從分子結(jié)構(gòu)上進行理論分析,聚氨酯含有大量的C-O鍵,其化學鍵能為 351.5 kJ/mol,而聚脲含有大量的C-N鍵,其化學鍵能僅為291.6 kJ/mol。所以在戶外紫外光照射下,脲鍵更容易斷裂,聚脲的耐紫外光照射性能并不比聚氨酯強。
綜上所述,從化學結(jié)構(gòu)方面分析,聚脲耐候性不如聚氨酯。但聚脲不含催化劑,在耐催化降解方面優(yōu)于聚氨酯??傮w來說,聚脲與聚氨酯的耐老化性能基本相當,其差異主要源自原材料不同和配方設(shè)計水平。
美國聚脲界在實際應(yīng)用過程中也逐漸認識到芳香族聚脲耐老化性能的不足,并在工程中采用了脂肪族聚脲或聚天氡氨酸酯聚脲作為面層的方案。脂肪族聚脲的耐候性遠優(yōu)于芳香族體系,這是沒有爭議的事實。根據(jù)國外的加速試驗,芳香族聚脲耐3800小時的紫外光老化后,主要性能保持率大于80%,而脂肪族聚脲則更優(yōu)越,耐6000小時的紫外老化后,其主要性能保持率仍 大于90%[9] 。
對于長期在戶外曝露的聚脲防護工程,建議底層采用芳香族聚脲,厚度約為總厚度的75%,而面層可采用脂肪族聚脲、聚天冬氨酸酯聚脲或其他耐候性能面漆,如脂肪族聚氨酯、氟碳或聚硅氧烷等,厚度約為總厚度的25%。并且面漆應(yīng)該具有一定彈性,以防開裂失去防護效果。國外大量的工程實踐證明:以上復(fù)合防護體系是一種耐久性好、成本相對較低的佳配套方案。