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聚氨酯抗风沙磨蚀涂料的研究开发及制造

2012-07-16 17:14
水墨黯月
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  (4)聚氨酯中的氨酯键可以形成氢键,在外力作用下,氢键可以分离而吸收外来的能量(每摩尔吸收20~25kJ)。当外力除去后又可重新再形成氢键。因此,使聚氨酯涂料膜具有高度机械磨性和柔韧性[2]、较强的抗风沙撞击性。

  2.2颜填料对涂膜性能的影响

  未添加颜填料的环氧/丙烯酸/聚酯—聚氨酯涂料,其涂膜虽然断裂伸长率高,但是强度低、不耐磨、抗风沙撞击性差。添加适量的功能性颜填料,可以防止涂膜病态、改善涂膜的综合性能。金红石型二氧化钛是户外饰面涂料常用的白色颜料,具有遮盖力强、折光指数高、耐候保色性好、耐化学腐蚀性优等特性;二氧化硅、三氧化二铝、氧化铬、陶瓷粉等是耐磨涂料中常用的刚性无机填料。同时耐磨材料不同形态结构对涂膜性能的影响不同,据舒尔兹研究认为[3],陶瓷粉末的形态结构对涂层性能影响显著,见表4。

  表4陶瓷粉结构对涂层性能的影响

  由表4可见,以不同形态结构的陶瓷粉作填料制备的涂料,其涂层在柔韧性、附着力、抗冲击性、耐磨性方面,球形结构明显优于片状和不规则立体性能片状不规则立体球形标准结构,尤其是在耐磨性方面,充分显示了球形结构的特点[4]。本研究选用了北京世先英华公司生产的硅铝基空心微珠,它是以硅铝为主要成分、在氮气保护下经高温熔融、强气流气化喷雾形成的轻质空心微珠,其内部呈微小的多孔性空心结构,表面由纤维空心网状结构构成坚硬的外壳,是一种标准的物理球形氧化硅铝陶瓷粉末材料。其典型特征和物理特性为:球形、超细、流动好;中空、超轻、密度低;多孔、润滑、易填充;抗压、增韧、硬度高;阻燃、隔热、耐高温;隔音、绝缘、防静电;防水、防腐、低收缩;无毒、防菌、耐酸碱。在固定配方因素和颜填料添加总量不变的条件下,硅铝陶瓷空心微珠的用量对涂膜性能的影响见表5。

  表5陶瓷空心微珠用量对涂膜性能的影响

  由表5可见,随着陶瓷空心微珠用量的增加,涂膜的断裂伸长率、抗拉强度相应提高,磨耗降低,抗风沙撞击性增强。这是因为空心微珠粒径小,表面积大,表面呈纤维网状结构,易吸收成膜物形成更多的物理交联点,使成膜物与空心微珠结合得更紧密,形成的涂膜更致密,因而延伸率高、弹性好、抗拉强度高。多孔性空心结构与实心结构微珠相比,表面吸附的成膜物大分子链更多,对荷载的分布更均衡,能够有效地分散内部和外部应力,减弱局部受到的冲击和摩擦力,减少磨损值。

  3结语

  本研究研制的环氧/丙烯酸/聚酯—聚氨酯抗风沙磨蚀涂料,其涂膜具有优良的断裂伸长率、抗拉强度、恢复率、附着力、耐磨性、耐候耐久性及抗风沙撞击性。(1)含羟基的基料树脂采用m(50%环氧树脂609液)∶m(丙烯酸树脂BS-982-3)∶m(自制弹性聚酯)=1∶1∶3混拼。加颜填料及助剂组成A组分。(2)固化剂采用HDI缩二脲N-75,成为B组分。以m(A组分)∶m(B组分)=5∶1配漆。(3)涂膜的弹性、强度、恢复率、附着力、耐磨性是衡量涂料抗风沙撞击和磨蚀性的重要表征。(4)颜填料选用金红石型钛白粉+硅铝陶瓷空心微珠,空心微珠的添加量为10%~15%时,涂膜的综合性能好。(5)研制的涂料可广泛应用于风力发电装置、高原地区户外设施及装备的饰面涂装。

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