第５２卷第５期２０１４年５月上海涂料ＳＨＡＮＧＨＡＩＣＯＡＴＩＮＧＳＶ０１．５２Ｎｏ．５Ｍａｖ．２０１４抗黏耐磨喷涂聚脲涂料的研制曹树印，李芝华，李彦博，李珍，华斯嘉（中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室；中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙４１００８３）攘要：介绍了我国喷涂聚脲涂料的进展以及研究方向。针对重型运输自卸车誊藤需要抗黏耐磨涂料的情况，阐述了抗黏耐磨喷涂聚脲涂料的研制过程。关键词：喷涂聚脲涂料；抗黏耐磨性；有机硅树脂；聚硅氟化合物中图分类号：ＴＱ６３０．７文献标识码：Ａ文章编号：１００９—１６９６（２０１４）０５－００１ｌ－０３０引言喷涂聚脲涂料在我国经过十几年的发展，其性能和特点已被越来越多的用户熟知，应用也越来越广泛。聚脲涂料有其它涂料无法比拟的机械性能、防腐耐磨性、防水防潮性以及施工性等方面的优异性能，因此我国各大研究机构和高校都在对聚脲涂料进行更深入细致的研究，如：通过环氧树脂改性聚脲涂料来弥补聚脲涂料对底材附着力低、耐化学介质性差的问题…；以有机硅树脂改性聚脲涂料来提高聚脲涂料的耐高温性、耐环境介质性等方面的性能［２１；以酚醛树脂改性聚脲涂料来改善聚脲涂料的撕裂强度、耐溶剂性等方面的性能［３］等等。我们发现目前基础设施建设过程中使用的重型运输自卸车的车厢，有的没有衬里；有的仅有防腐涂层但没有抗黏涂层；有的使用ＰＥ（聚乙烯）板作衬里材料。这种自制车在装载煤炭、泥沙等流体材料时，流体材料特别容易黏附在车厢内，这就使得自卸车在卸货过程中要使用挖掘机对车厢内剩余的材料进行卸载。此外，这种借助于挖掘机卸货的方式容易破坏车厢表面的防锈涂层或ＰＥ板衬里材料，使车厢容易磨损腐蚀，这样，既降低了重型运输自卸车的工作效率，又缩短了其使用寿命。针对上述问题，我们［收稿Ｅｌ期］２０１４—０２—２０采用有机硅树脂和氟碳树脂对耐磨聚脲涂料进行改性，利用氟碳树脂的不黏性和低摩擦系数，以及有机硅树脂的低表面能和低表面张力等特性来使聚脲涂料具有很好的抗黏效果，研制成重型运输自卸车车厢衬底的抗黏耐磨聚脲涂料。１实验部分１．１实验方法和检测方法选用湖南湘江涂料公司的耐磨喷涂聚脲涂料，在其Ｂ组分（聚合物部分）中加入降低涂层表面张力的原材料，通过高速分散后制得新的Ｂ组分，再经过物理冷拼法［４］和化学反应法与Ａ组分（异氰酸酯部分）反应，配制成抗黏耐磨聚脲涂层。采用ＧＢ／Ｔ９７８０－－２００５（（建筑涂料涂层耐沾污性试验方法》进行性能检测。１．２物理冷拼法在聚脲Ｂ组分体系中分别加入４％的Ｐ，ｒＦＥ（聚四氟乙烯）粉、聚酰胺微粉、聚乙烯微粉、石墨粉替代色浆进行实验。实验结果表明：聚酰胺微粉和聚乙烯微粉对聚脲涂料的增稠作用过大，产品不能流动，所以这两个产品在体系中不适用；门ＦＥ粉和石墨粉加到体系中没有特别大的增稠效果，但是Ｂ组分的黏度仍万方数据１２上海涂料第５２卷有所增大（黏度从９００ｍＰａ・Ｓ增大至１６００ｍＰａ・Ｓ），不同添加剂对聚脲体系性能的影响见表１。表１不同添加剂对聚脲体系性能的影响Ｔａｂｌｅ１Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｄｄｉｔｉｖｅｓｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｐｏｌｙｕｒｅｓｓｙｓｔｅｍ由表１可见：在Ｂ组分中加入石墨粉后，涂料体系的断裂伸长率下降较为明显，说明石墨粉的加入降低了体系的柔韧性。而ＰＴＦＥ粉对体系的机械性能影响不大，但是增大了Ｂ组分的黏度。为了不影响原漆的性能，考虑在Ｂ体系中加入降低涂料体系表面张力的有机硅助剂［４］，因为这类助剂用量较小，对涂料性能不会造成较大影响。我们选用了表２中的助剂进行实验，根据原材料供应商的建议，助剂用量为０．５％，结果见表２。表２不同助剂对聚脲体系性能的影响Ｔａｂｌｅ２Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｄｄｉｔｉｖｅａｇｅｎｔｓｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｏｆｐｏｌｙｕｒｅｓｓｙｓｔｅｍ比较硬目蘧魂黼睦剂ＢＹＫ－３０７ＢＹＫ－３３３ＲＥＮＩ１８ＶＰ对体系黏度的影响无明显影响无明显影响无明显影响敲％隔牲｜壤ｉｉ｜？鑫０２３由表２可见：在聚脲体系中加入有机硅助剂后，产品的耐沾污性有所提高，以加入ＢＹＫ一３０７助剂的效果最为明显，所以确定在聚脲体系中加入ＢＹＫ一３０７有机硅助剂的产品为小试配方。现场施工试验结果表明：样品的抗黏性有所改善，对一般水分含量不高的煤炭和泥土都呈现出不黏性。但是喷涂该涂料产品的样车经过几次使用后，涂层表面存在不同程度磨损，其抗黏性又基本消失。这说明该聚脲涂料产品的抗黏持久性还是不够。究其原因是在涂料中加入的是不与聚脲体系反应的低表面能原材料，在涂料成膜过程中这些小分子物质万方数据大部分都迁移到涂层表面，所以涂层的抗黏性只能体现在聚脲涂层表面。１．３化学反应法为了解决聚脲涂层抗黏持久性不够的问题，我们准备在聚脲涂料产品中加人参与体系反应的有机硅／氟碳树脂，使有机硅／有机氟结构能够很好地分布在聚脲涂层中，从而提高聚脲涂层的抗黏效果和使用寿命。首先选择了一个带羟基反应基团的可常温固化氟碳树脂，将该氟碳树脂加入到聚脲Ｂ组分中，搅拌均匀后发现体系出现了凝胶现象。分析原因是由于氟碳树脂中含有羧基（一ＣＯＯＨ）［５］，羧基上的氢键有较大的电离倾向，它的羟基比醇羟基更容易离解，显示弱酸性，羧酸与脂肪伯胺在常温下可以进行以下反应：００ＨＲ—垡—ｏＨ＋ＲＩ—ＮＨ：——Ｒ—些—★—＿Ｒ．＋Ｈ：ｏ（Ｒ。为烷基）而聚脲涂料Ｂ组分中含有很多脂肪伯胺，所以氟碳树脂在聚脲体系中不适用。为此，我们选择含反应基团的有机硅树脂［６］和硅氟树脂进行试验，其主要成分分别为：带反应基团的聚硅化合物（１８）、带反应基团的聚醚硅化合物（２８）、带反应基团的聚硅氟化合物（３４）。制成涂层后，对比检测涂膜的耐沾污性，首先通过实验确定这３种原材料的最佳用量，结果见表３。表３不同用量的３种原材料对涂膜耐沾污性的影响Ｔａｂｌｅ３Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｔｈｒｅｅｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｏｕｎｔｓｏｎｔｈｅｓｔａｉｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｏａｔｉｎｇ由表３可见：１４原材料用量达１．２％、２４原材料第５期曹树印，等：抗黏耐磨喷涂聚脲涂料的研制１３用量达１．０％、３’原材料用量达０．８％时，涂膜耐沾污较好，能均匀地分散在体系中，从而比１４原材料呈性才能达到０级。现出更好的抗黏持久性。将最佳用量的３种原材料分别加入涂料中并制成涂膜，然后对涂膜抗黏持久性进行对比检测。检测２结语方法是在实验室用ＪＭ—Ｉ型漆膜耐磨仪，采用１０００ｇ／５００ｒ作为１个循环对涂层表面进行砂磨，反复对比在聚脲Ｂ组分中加入０．８％的带反应基团的聚硅检测涂层的耐沾污性，结果见表４。氟化合物进行现场施工，喷涂到重型运输自卸车车表４耐磨循环次数对涂膜耐沾污性的影响厢后，大大提高了自卸车车厢对含水的煤炭和泥土Ｔａｂｌｅ４Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆａｂｒａｓｉｏｎｃｙｃｌｅｔｉｍｅｓ的不黏性，经过一年多的现场试验，涂层表面基本没ｏｎｔｈｅｓｔａｉｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｃｏａｔｉｎｇ有磨损，耐沾污性仍可达到０级。经过几次现场喷涂试验，我们对抗粘耐磨聚脲涂料的配方进行了针对性的调整，使得该涂料产品的机械性能和施工性能都达到了最佳效果。参考文献ｌ吴跃焕，杨卓如．重防腐涂料用环氧树脂的改性特点［Ｊ］．化学建材，２００２，１８（０３）：８－１２．２杨颖霞，李永德．有机硅在聚氨酯中的应用［Ｊ］．聚氨酯工业，２００２。１７（０３）：３１—３３．由表４可见：加入３４原材料（带反应基团的聚硅３ＤａｖｉｓＴＥ，Ｐｒｉｍｅａｕｘ１１ＤＪ，Ｐｈｅｎｏｌｉｃ／ＰｏｌｙｕｒｅａＣｏａｔｉｎｇＣｏ－Ｐｏｌｙｍｅｒ氟化合物）后，涂层的抗黏持久性最好；加入２４原材ＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓａｎｄＰｒｏｃｅｓｓ．美国专利：６７９７７８９，２００３．料（带反应基团的聚醚硅化合物）的涂层次之；加入４张祖文，徐德增，由继业．有机硅改性氟碳防污涂料表面接触角和１。原材料（带反应基团的聚硅化合物）的涂层最差。防污效果的研究［Ｊ］．中国涂料，２０１０，２５（０８）：２１—２３．其原因可能是３８原材料中的有机硅结构和有机氟结５夏范武．热固性氟碳卷材涂料的性能与应用［Ｒ］．武汉，２００７，５．构在涂膜中能起到一个很好的协同效果；２４原材料６安萍萍．改性聚脲弹性备和性能研究［Ｄ］．北京：北京化工大中含有醚键，使得２。原材料与聚脲Ｂ组分的相容性学化学工程与技术，２０１１．ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆＡｎｔｉｓｔｉｃｋｉｎｇａｎｄＡｂｒａｓｉｏｎＲｅｓｉｓｔａｎｔＳｐｒａｙｉｎｇＰｏｌｙｕｒｅａＣｏａｔｉｎｇｓＣａｏｓｈｕｙｉｎ，ＬｉＺｈｉｈｕａ，ＬｉＹａｎｂｏ，ＬｉＺｈｅｎ，ＨｕａＳｉｊｉａ（ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｕｎａｎＣｈａｎｇｃｈａ，４１００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｓｐｒａｙｉｎｇｐｏｌｙｕｒｅａｃｏａｔｉｎｇｓａｔｈｏｍｅｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｈｅａｖｙｔｒａｎｓｐｏｒｔｔｒｕｃｋｎｅｅｄｓａｎｔｉｓｔｉｃｋｉｎｇａｎｄａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｔｃａｓｅｓ，ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆａｎｔｉｓｔｉｃｋｉｎｇａｎｄａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｔｓｐｒａｙｉｎｇｐｏｌｙｕｒｅａｃｏａｔｉｎｇｓｗａｓｅｘｐｏｕｎｄｅｄ．ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ｓｐｒａｙｉｎｇｐｏｌｙｕｒｅａｃｏａｔｉｎｇｓ；ａｎｔｉｓｔｉｃｋｉｎｇａｎｄａｂｒａｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｓｉｌｉｃｏｎｒｅｓｉｎ；ｐｏｌｙｓｉｌｉｃｏｎａｎｄｆｌｕｏｒｉｎｅｃｏｍｐｏｕｎｄ万方数据
