探析弹性聚氨酯耐磨涂层的研究

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1、分类号：TQ633密级：公开UDC：单位代码：10424学位论文弹性聚氨酯耐磨涂层的研究郭磊申请学位级别：硕士学位专业名称：化学工艺指导教师姓名：邵谦职称：教授山东科技大学二零零九年六月论文题目：弹性聚氨酯耐磨涂层的研究作者姓名：郭磊入学时间：2006年9月专业名称：化学工艺研究方向：精细化工指导教师：邵谦职称：教授论文提交日期：2009年5月论文答辩日期：2009年6月3日授予学位日期：2009年6月20日STUDYOFSTRETCHPOLYURETHANECOATINGWITHWEARLESS

2、NESSADissertationsubmittedinfulfillmentoftherequirementsofthedegreeofMASTEROFPHILOSOPHYfromShandongUniversityofScienceandTechnologybyGuoLeiSupervisor:ProfessorShaoQianCollegeofChemicalandEnvironmentalEngineeringMay2009声明本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文，除了所列参考文献和世

3、所公认的文献外，全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交于其它任何学术机关作鉴定。硕士生签名：日期：AFFIRMATIONIdeclarethatthisdissertation,submittedinfulfillmentoftherequirementsfortheawardofMasterofPhilosophyinShandongUniversityofScienceandTechnology,iswhollymyownworkunlessreferencedofacknow

4、ledge.Thedocumenthasnotbeensubmittedforqualificationatanyotheracademicinstitute.Signature:Date:山东科技大学硕士学位论文摘要摘要磨损具有经常发生和不可避免性，磨损在国民经济中造成的损失相当惊人，因此研究磨损和不断发展新的耐磨材料是一项永远值得探讨的课题。涂层技术是一种常用的表面处理技术，对减小摩擦损失效果显著。耐磨涂层所用树脂主要分为三类，即环氧树脂类，聚氨酯树脂类、有机硅树脂类及各自的改性物。在所有耐磨

5、树脂中环氧耐磨树脂的开发较多，耐磨性能最好的是聚氨酯，特别是弹性聚氨酯。聚氨酯合成反应的主要机理是采用大分子多元醇、小分子多元醇和二异氰酸酯发生加聚反应，生成含长链和短链基团的氨基甲酸酯分子，构成聚氨酯涂料中的软段和硬段。多元醇的醇羟基数目越多、分子量越小，则聚合后形成涂料越硬，热稳定性越高，反之则越软。另外过量异氰酸酯基团会发生自聚，形成交联和环状结构，使耐磨性增强。一般通过加热发生固化，也有采用湿气固化方式，即涂覆后通过空气中的水汽与异氰酸酯基团发生反应达到交联固化，涂覆工艺以浸涂和流涂为主。

6、本课题采用比较研究的方法，合成三种弹性聚氨酯涂料，即聚己二酸乙二醇型、聚四氢呋喃型、聚己内酯型，确定最佳的制备工艺：原料质量配比为二元醇∶TDI∶MOCA=8:2:1(以聚己内酯聚氨酯为例)；溶剂为环己酮、二甲苯，比例为1:1，溶剂用量与原料比为1:1(根据黏度要求做适当的调整)；起始反应温度为60℃，中速搅拌，尽量避免带入气泡；自然升温至75～80℃，保温反应90～120分钟；扩链剂为MOCA，为了降低MOCA的污染，MOCA采用溶解法加入，用丙酮作为溶剂，用玻璃棒搅拌加速溶解；固化温度控制在8

7、0～120℃为宜，时间在48小时左右。对三种聚氨酯涂层的各项性能进行测试，通过研究发现：聚己内酯型聚氨酯涂层的硬度最大，聚己内酯聚氨酯的硬段含量对硬度影响最大，硬段含量的增加会引起硬度的增加，硬度的增加在一定范围内有助于耐磨性的提高；硬段含量大于40%时，涂层的柔韧性很低，涂层硬且脆，不能符合要求；而硬段含量越高，预聚体中NCO含量越高，预聚体的NCO含量不应超过7%，按照一般情况，硬段含量不能超过28～29%。三种聚氨酯中，聚己内酯聚氨酯的耐磨性能最好，这可以通过金相显微镜得到进一步证明。另外，

8、通过红外、金相显微扫描、力学性能测试仪、扫描电镜、TGA等表征手段，1山东科技大学硕士学位论文摘要讨论聚氨酯涂层的耐磨性与其结构之间的关系，以便为提高聚氨酯涂层的耐磨性提供一些参考；同时粗浅地讨论一下磨损行为及磨耗机理。关键词：聚己二酸乙二醇，聚四氢呋喃，聚己内酯，聚氨酯，耐磨，涂层2山东科技大学硕士学位论文摘要AbstractWearisfrequentandinevitable,andwearlossesinthenationaleconomyisstaggering.Thes