彈性聚氨酯耐磨涂層的研究.pdf

1、磨損具有經(jīng)常發(fā)生和不可避免性，磨損在國民經(jīng)濟中造成的損失相當(dāng)驚人，因此研究磨損和不斷發(fā)展新的耐磨材料是一項永遠(yuǎn)值得探討的課題。涂層技術(shù)是一種常用的表面處理技術(shù)，對減小摩擦損失效果顯著。耐磨涂層所用樹脂主要分為三類，即環(huán)氧樹脂類，聚氨酯樹脂類、有機硅樹脂類及各自的改性物。在所有耐磨樹脂中環(huán)氧耐磨樹脂的開發(fā)較多，耐磨性能最好的是聚氨酯，特別是彈性聚氨酯。
　　聚氨酯合成反應(yīng)的主要機理是采用大分子多元醇、小分子多元醇和二異氰酸酯發(fā)生加聚

2、反應(yīng)，生成含長鏈和短鏈基團的氨基甲酸酯分子，構(gòu)成聚氨酯涂料中的軟段和硬段。多元醇的醇羥基數(shù)目越多、分子量越小，則聚合后形成涂料越硬，熱穩(wěn)定性越高，反之則越軟。另外過量異氰酸酯基團會發(fā)生自聚，形成交聯(lián)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使耐磨性增強。一般通過加熱發(fā)生固化，也有采用濕氣固化方式，即涂覆后通過空氣中的水汽與異氰酸酯基團發(fā)生反應(yīng)達到交聯(lián)固化，涂覆工藝以浸涂和流涂為主。
　　本課題采用比較研究的方法，合成三種彈性聚氨酯涂料，即聚己二酸乙二醇型、聚四

3、氫呋喃型、聚己內(nèi)酯型，確定最佳的制備工藝：
　　原料質(zhì)量配比為二元醇∶TDI∶MOCA=8:2:1(以聚己內(nèi)酯聚氨酯為例)；溶劑為環(huán)己酮、二甲苯，比例為1:1，溶劑用量與原料比為1:1(根據(jù)黏度要求做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整)；起始反應(yīng)溫度為60℃，中速攪拌，盡量避免帶入氣泡；自然升溫至75～80℃，保溫反應(yīng)90～120分鐘；擴鏈劑為MOCA，為了降低MOCA的污染，MOCA采用溶解法加入，用丙酮作為溶劑，用玻璃棒攪拌加速溶解；固化溫度控制在8

4、0～120℃為宜，時間在48小時左右。
　　對三種聚氨酯涂層的各項性能進行測試，通過研究發(fā)現(xiàn)：聚己內(nèi)酯型聚氨酯涂層的硬度最大，聚己內(nèi)酯聚氨酯的硬段含量對硬度影響最大，硬段含量的增加會引起硬度的增加，硬度的增加在一定范圍內(nèi)有助于耐磨性的提高；硬段含量大于40％時，涂層的柔韌性很低，涂層硬且脆，不能符合要求；而硬段含量越高，預(yù)聚體中NCO含量越高，預(yù)聚體的NCO含量不應(yīng)超過7%，按照一般情況，硬段含量不能超過28～29%。三種聚氨酯中