聚氨酯抗風沙磨蝕涂料的研究開發及制造

    （4）聚氨酯中的氨酯鍵可以形成氫鍵，在外力作用下，氫鍵可以分離而吸收外來的能量（每摩爾吸收20～25kJ）。當外力除去后又可重新再形成氫鍵。因此，使聚氨酯涂料膜具有高度機械磨性和柔韌性［2］、較強的抗風沙撞擊性。

    2.2顏填料對涂膜性能的影響
    未添加顏填料的環氧/丙烯酸/聚酯—聚氨酯涂料，其涂膜雖然斷裂伸長率高，但是強度低、不耐磨、抗風沙撞擊性差。添加適量的功能性顏填料，可以防止涂膜病態、改善涂膜的綜合性能。金紅石型二氧化鈦是戶外飾面涂料常用的白色顏料，具有遮蓋力強、折光指數高、耐候保色性好、耐化學腐蝕性優等特性；二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鉻、陶瓷粉等是耐磨涂料中常用的剛性無機填料。同時耐磨材料不同形態結構對涂膜性能的影響不同，據舒爾茲研究認為［3］，陶瓷粉末的形態結構對涂層性能影響顯著，見表4。
    表4陶瓷粉結構對涂層性能的影響

    由表4可見，以不同形態結構的陶瓷粉作填料制備的涂料，其涂層在柔韌性、附著力、抗沖擊性、耐磨性方面，球形結構明顯優于片狀和不規則立體性能片狀不規則立體球形標準結構，尤其是在耐磨性方面，充分顯示了球形結構的特點［4］。本研究選用了北京世先英華公司生產的硅鋁基空心微珠，它是以硅鋁為主要成分、在氮氣保護下經高溫熔融、強氣流氣化噴霧形成的輕質空心微珠，其內部呈微小的多孔性空心結構，表面由纖維空心網狀結構構成堅硬的外殼，是一種標準的物理球形氧化硅鋁陶瓷粉末材料。其典型特征和物理特性為：球形、超細、流動好；中空、超輕、密度低；多孔、潤滑、易填充；抗壓、增韌、硬度高；阻燃、隔熱、耐高溫；隔音、絕緣、防靜電；防水、防腐、低收縮；無毒、防菌、耐酸堿。在固定配方因素和顏填料添加總量不變的條件下，硅鋁陶瓷空心微珠的用量對涂膜性能的影響見表5。
    表5陶瓷空心微珠用量對涂膜性能的影響

    由表5可見，隨著陶瓷空心微珠用量的增加，涂膜的斷裂伸長率、抗拉強度相應提高，磨耗降低，抗風沙撞擊性增強。這是因為空心微珠粒徑小，表面積大，表面呈纖維網狀結構，易吸收成膜物形成更多的物理交聯點，使成膜物與空心微珠結合得更緊密，形成的涂膜更致密，因而延伸率高、彈性好、抗拉強度高。多孔性空心結構與實心結構微珠相比，表面吸附的成膜物大分子鏈更多，對荷載的分布更均衡，能夠有效地分散內部和外部應力，減弱局部受到的沖擊和摩擦力，減少磨損值。
    3結語
    本研究研制的環氧/丙烯酸/聚酯—聚氨酯抗風沙磨蝕涂料，其涂膜具有優良的斷裂伸長率、抗拉強度、恢復率、附著力、耐磨性、耐候耐久性及抗風沙撞擊性。（1）含羥基的基料樹脂采用m（50%環氧樹脂609液）∶m（丙烯酸樹脂BS-982-3）∶m（自制彈性聚酯）=1∶1∶3混拼。加顏填料及助劑組成A組分。（2）固化劑采用HDI縮二脲N-75，成為B組分。以m（A組分）∶m（B組分）=5∶1配漆。（3）涂膜的彈性、強度、恢復率、附著力、耐磨性是衡量涂料抗風沙撞擊和磨蝕性的重要表征。（4）顏填料選用金紅石型鈦白粉+硅鋁陶瓷空心微珠，空心微珠的添加量為10%～15%時，涂膜的綜合性能好。（5）研制的涂料可廣泛應用于風力發電裝置、高原地區戶外設施及裝備的飾面涂裝。