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新型船用聚脲涂层的制备与性能研究

陈偕伟  
【摘要】:护舷是码头或船舶边缘使用的一种弹性缓冲装置,主要用以减缓船舶靠码头或船舶靠船舶的冲击力,防止或消除船舶、码头受损坏。目前市场上所用的护舷大部分是橡胶和聚氨酯护舷。但是,由于海水长期浸泡、侵蚀、风浪和潮汐的冲击,以及紫外光照射和交替的昼夜温差及盐雾环境,护舷的腐蚀和老化问题也日趋突出,严重危害其安全性和耐久性。涂层技术是防护材料重要而有效的方法。聚脲是一种高性能弹性体,其芳香族聚脲和常规脂肪族聚脲已广泛应用于制备高耐候性和耐化学腐蚀的防护涂层。本文进行了一系列耐紫外聚脲的制备与研究,通过FTIR,1H-NMR, DSC, TGA, XRD,紫外吸收光谱,力学性能及附着力测试等,考察了其性能与配方的关系,主要研究结果有: 用预聚、扩链两步法合成了系列聚脲,筛选出基本原料、配方及工艺。选定了E100,E300,IPDA作为扩链剂复配的二胺基本组分,D2000为反应的端氨基聚醚,确定了1.05为设计的特征值,预聚温度10℃,固含量25%(wt%),以及采用贴有离型纸便于脱模的培养皿作为模具,溶剂挥发成膜过程为常温72小时,60℃烘箱3小时,0.1MPa真空干燥箱85℃1h,110℃3h。 用两步法合成了系列耐紫外聚脲芳香族R-1系、R-2系和脂肪族R-4系,并用1HNMR进行表征,结果表明产物符合设计结构。测试了附着力,R-4系由于有间苯二胺参与扩链附着力过低不符合工程施工需求;而R-1和R-2则附着力很好。TGA和XRD、DSC测试表明,R-1R-2热降解温度在380℃以上,且为无定型态;硬段含量更大的R-2热降解温度比R-1低约15℃;紫外线吸收剂的加入也能提高热降解温度约10℃。紫外光谱测试表明,硬段含量高的R-2比R-1苯环多,耐紫外性能稍差;加入紫外线吸收剂UV327能提高材料的耐紫外性能约1倍。耐溶剂性能测试表明,芳香族聚脲样品可长期耐海水和碱液,但不耐强酸和有机溶剂。力学和老化测试表明,R-2符合化工行业标准HG/T 2866-2003对护舷胶料的的各项要求,而R-1只有一项即拉伸强度不达标,分析是硬段含量过少。 综合所有测试结果,配方编号R-2聚脲的性能符合HG/T 2866-2003标准对胶料的各项要求,可应用于护舷涂层达到耐紫外老化的效果,并可微调配方广泛应用于船舶的其他部件。


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