聚脲问世的初期,人们对其耐老化性能夸大其词。十几年的实际应用表明:传统的芳香族聚脲的耐老化性能并不突出,不适宜用于长期外露的场合。这一点在理论上也可以找到依据,由化学工业出版社出版山西化工研究所主编的《聚氨酯弹性体》一书是聚氨酯弹性体行业公认的权威着作,发行已有十多年。该书第107页的《表4-1 聚氨酯各种基团的内聚能、摩尔体积对性能影响》中提到脲基的耐候性差,而氨基甲酸酯基的耐候性优,说明聚氨酯的耐候性比聚脲好。该书第116页对聚氨酯弹性体结构中各种基团的水解稳定性进行了排序:丁二烯>醚基>氨基甲酸酯基>脲基>缩二脲基>脲基甲酸酯基>酯基,说明聚氨酯的耐水解性比聚脲好。
从分子结构上进行理论分析,聚氨酯含有大量的C-O键,其化学键能为 351.5 kJ/mol,而聚脲含有大量的C-N键,其化学键能仅为291.6 kJ/mol。所以在户外紫外光照射下,脲键更容易断裂,聚脲的耐紫外光照射性能并不比聚氨酯强。
综上所述,从化学结构方面分析,聚脲耐候性不如聚氨酯。但聚脲不含催化剂,在耐催化降解方面优于聚氨酯。总体来说,聚脲与聚氨酯的耐老化性能基本相当,其差异主要源自原材料不同和配方设计水平。
美国聚脲界在实际应用过程中也逐渐认识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为面层的方案。脂肪族聚脲的耐候性远优于芳香族体系,这是没有争议的事实。根据国外的加速试验,芳香族聚脲耐3800小时的紫外光老化后,主要性能保持率大于80%,而脂肪族聚脲则更优越,耐6000小时的紫外老化后,其主要性能保持率仍 大于90%[9] 。
对于长期在户外曝露的聚脲防护工程,建议底层采用芳香族聚脲,厚度约为总厚度的75%,而面层可采用脂肪族聚脲、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,厚度约为总厚度的25%。并且面漆应该具有一定弹性,以防开裂失去防护效果。国外大量的工程实践证明:以上复合防护体系是一种耐久性好、成本相对较低的佳配套方案。