含氟丙烯酸聚氨酯涂层的环境失效行为研究

目的研究含氟丙烯酸聚氨酯涂层作为船壳清漆,在光老化过程中疏水性能和防护性能的失效行为。方法通过接触角、傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、原子力显微镜(AFM)形貌,结合交流阻抗(EIS),研究涂层在室内外大气暴露环境、氙灯加速老化试验环境中的老化过程。结果光老化可以使涂层接触角显著降低,疏水性能下降。ATR-FTIR和AFM分析表明,光老化使涂层表面氟含量显著降低,氧含量升高,表面粗糙度增大。与中性盐雾试验相比,氙灯加速老化试验中涂层电阻衰减速度更快。结论光老化过程中,涂层表面分子链断裂使涂层表面氟含量降低,疏水性下降,同时涂层电阻随老化时间延长而降低。     

表面接枝含氟树脂改性HGB对聚氨酯涂层耐老化性能的影响

目的在中空玻璃微珠(HGB)表面接枝含氟树脂,以其为填料改善聚氨酯(PU)涂层的耐老化性能。方法采用表面接枝法将中空玻璃微珠分别经NaOH溶液、硅烷偶联剂KH550、HDI三聚体、含氟树脂处理,制备表面接枝含氟树脂的中空玻璃微珠(F-HGB),并以HGB、F-HGB为填料制备HGB/PU、F-HGB/PU涂层。通过FTIR、SEM、EDS、接触角测定仪表征HGB表面接枝情况。利用紫外老化装置、氙灯老化箱分别对涂层进行紫外老化和氙灯老化,以涂层的外观、色差和光泽度变化评价玻璃微珠添加量、表面改性对涂层耐老化性能的影响。结果 HGB表面成功接枝含氟树脂。相比于PU、HGB/PU涂层,F-HGB/PU涂层的耐老化性能有较大提高。当F-HGB添加量为20 phr时,F-HGB/PU涂层紫外老化1320 h后,色差为24.38,相比PU、HGB/PU涂层分别降低了48.03%、12.21%,光泽度为49.2,相比PU、HGB/PU涂层分别提升了11.58%、5.70%。氙灯老化360个循环后,色差为18.82,相比PU、HGB/PU涂层分别降低了37.62%、20.05%,光泽度为48.6,相比PU、HGB/PU涂层分别提升了7.52%、7.76%。结论表面接枝含氟树脂改性中空玻璃微珠具有良好的耐老化性能,可作为功能填料提高聚氨酯涂料的耐老化性能。     

基于含氟改性笼状倍半硅氧烷一步法制备透明超疏水涂层

目的 为了研究出一种在光滑镜面基材上大面积制备透明耐用的超疏水涂层,需要克服当前超疏水涂层存在的理化稳定性差、光学透明度不高以及制备繁琐、难以大面积实施等问题。方法 通过向聚氨酯丙烯酸酯疏水性光固化树脂体系中引入含氟低表面能改性的笼状倍半硅氧烷（POSS）,结合喷涂法和相分离法在聚碳酸酯（PC）表面制备了一种超疏水光固化涂层。探究了低表面能改性POSS的掺杂量和乙醇添加量对构筑超疏水涂层的影响。结果 当POSS-SH-DFMA7的掺杂量为树脂含量的40%、乙醇的添加量为溶剂THF的25%时,涂层表现出优异的超疏水特性,静态水接触角和滑动角分别可达到156.92°和3.24°;良好的光学透明性,光线透过率为85.63%;可靠的机械稳定性,承受6 h的水滴冲击后依然保持超疏水特性;稳定的耐候和耐化学性,经历户外环境和不同pH值化学试剂的侵蚀后仍可保持涂层原有的润湿性能。结论 在光固化树脂体系中引入一定量的含氟单体改性POSS结合乙醇的作用可以一步法制备出透明、理化性能稳定的超疏水涂层。     

有机涂层在模拟沙漠大气环境下的加速试验研究

目的在较短的时间内获得有机涂层在沙漠大气环境下的腐蚀失效规律。方法针对有机涂层中应用比较广泛的丙烯酸聚氨酯涂层,采用紫外暴晒与吹沙试验相结合的加速试验环境谱进行实验室模拟沙漠大气环境加速老化试验,通过分析涂层质量、厚度、光泽度、表面形貌及电化学阻抗的变化,研究有机涂层的老化失效过程。结果随着加速试验周期的延长,丙烯酸聚氨酯涂层发生了一系列变化,表现为涂层质量减小,厚度减薄,光泽度降低,表面微观缺陷增多,电化学低频阻抗模值减小,防护性能下降。结论通过加速试验,可以快速获得有机涂层在沙漠大气环境下的老化失效规律。     

氟硅树脂改性紫外光固化易清洁涂层的制备及性能研究

目的 以聚氨酯丙烯酸酯为基体树脂、氟硅树脂为添加剂,制备一种具有疏水、防涂鸦和耐磨性能的紫外光固化易清洁光滑涂层。方法 首先采用氨基甲酸酯化反应合成一种含硅氧烷结构的三官能度丙烯酸酯单体（TATES）。然后以1H,1H,2H,2H-全氟辛基三甲氧基硅烷（POTS）、丙基三甲氧基硅烷（MPMS）、TATES为原料,通过水解-缩聚法制备了一系列氟硅树脂（AFSR）。最后将AFSR添加到聚氨酯丙烯酸酯树脂中,经紫外光固化得到氟硅树脂改性的聚氨酯易清洁涂层。系统地研究了AFSR添加量对涂层润湿性、自清洁、防涂鸦及耐磨性的影响。结果 氟含量为92.6%（物质的量分数）的AFSR在PUA中的添加量为2.5%时,涂层表面的水和十六烷的接触角分别为112.6°和66.3°,且拥有很低的水和十六烷滑动角。随着涂层中AFSR添加量从0.5%增加到2.5%,防污性能逐渐提高,具有明显的油性记号笔收缩和自清洁效果,并且易清洁涂层经过3 000次的摩擦循环后,仍具有良好的收缩效果和持久的防污性能,表明涂层具有优异的耐磨性能。结论 随着AFSR添加量的增加,涂层中氟硅含量增加,表面能降低,使得涂层拥有高的接触角与...     

低表面能改性聚丙烯酸酯的合成及防污性能研究

目的制备环境友好型的海洋防污涂料,即低表面能海洋防污涂料。方法以含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯(FMA)和含硅单体γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)为改性单体,以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,通过自由基共聚合制得氟硅改性的聚丙烯酸酯树脂层,采用傅里叶红外光谱和差示扫描量热法,分别对改性聚丙烯酸酯树脂的化学结构和热性能进行了分析表征。通过对改性聚丙烯酸酯树脂涂层的扫描电子电镜(SEM)分析、接触角测试、表面能计算、附着力测试、耐酸碱测试,防污性能测试等,探讨了FMA和KH570含量对树脂涂层性能的影响。结果当FMA、KH570的含量分别为15%、10%时,树脂涂层的接触角达到112.0°,表面能低至18.425 m J/m~2,附着力达到1级,具有良好的防污性能。结论氟单体和硅单体单独参与共聚改性均具有降低聚丙烯酸酯树脂表面能的作用,而氟单体和硅单体共同改性聚丙烯酸酯对树脂涂层表面能的降低更显著,可作为一种很有潜力的海洋低表面能防污涂料。     

水性丙烯酸涂料的改性及其功能化应用研究进展

介绍了水性丙烯酸、环氧树脂、聚氨酯、有机硅、有机氟以及纳米粒子的优缺点,简述了环氧树脂改性水性丙烯酸、聚氨酯改性水性丙烯酸、有机硅改性水性丙烯酸、有机氟改性水性丙烯酸以及纳米粒子改性水性丙烯酸等的研究进展,指出了目前水性丙烯酸改性研究存在的问题和研究方向。水性丙烯酸树脂通过上述的改性手段可获得优异的综合性能,从而大大提高水性丙烯酸涂料的使用性能,扩大了水性丙烯酸涂料的应用范围。对水性丙烯酸涂料体系功能化应用进行了分类介绍,重点对水性丙烯酸在防水涂料、防火涂料、防腐涂料、海洋防污涂料以及隔热保温涂料上的功能化应用进行介绍,指出水性丙烯酸涂料在功能化应用研究上的重、难点。最后提出了水性丙烯酸涂料将向着高性能、多功能的方向发展。     

双组份改性聚氨酯材料强疏水防腐表面性能研究

以全氟烷基醇(TEOH-10)对二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)进行修饰,通过扩链剂进行封端在聚氨酯侧链同时引入氟碳基团和疏水性基团实现双组份改性异氰酸酯,并通过TEOH-10/MDI的摩尔比控制含氟基团(-CF_2CF_3)的数量,制备改性聚氨酯(FPU-s)。以傅立叶红外光谱、核磁共振谱进行成分分析,扫描电镜观察涂层表面形貌、组织结构,分析微相分离结构的影响因素;随着含氟量增加,水接触角达到123.1°而具有强疏水性。本实验通过新型化学改性的方式制备了高水附着力、强疏水性及低表面性等优良性能的防腐蚀改性聚氨酯材料。     

聚氨酯改性酚醛树脂的研究

本研究采用化学改性的方法，以聚氨酯弹性体为改性单元，对酚醛树脂进行增韧改性，以期改善其作为树脂磨具粘结剂的使用性能。通过对不同聚氨酯含量的改性酚醛树脂粉的耐热性能、拉伸强度、弯曲强度、硬度、切削性能等进行测定，得到以下实验结果：聚氨酯含量为20％的改性酚醛树脂的拉伸强度比未改性酚醛树脂提高了19％，弯曲强度提高了16％，硬度也提高了一个等级，达到Q级。在改性酚醛树脂作为树脂切割片结合剂的应用研究中，发现以聚氨酯含量为20％的改性酚醛树脂为结合剂的树脂切割片的自锐性得到大幅度提高，切削速度提高了2．7倍．     

一种新型改性聚氨酯涂层性能研究

采用加速腐蚀实验方法,研究了聚酯改性丙烯酸聚氨酯有机涂层在模拟海洋环境中的腐蚀过程和失效机制。结果表明:聚酯改性的丙烯酸聚氨酯涂层的失光率随加速实验周期的延长而逐渐增大,其附着力实验前后变化并不明显。在涂层的失效过程中,因腐蚀介质在涂层中的渗入,涂层的介电常数和孔隙率随着时间逐渐增大,电化学阻抗值逐渐减小,但是最终仍然保持在10~8Ω·cm~2左右。说明这种涂层在紫外辐射和周期浸泡的交互作用下仍然具有较好的耐蚀性和附着力,能够有效阻挡腐蚀介质的侵入,起到良好的耐蚀作用。     

两种水性聚氨酯涂层在3种加速老化试验中的性能对比

目的 研究目前水性涂料中两种应用广泛的水性脂肪族聚氨酯涂层与水性丙烯酸聚氨酯涂层的耐候性与防腐性能的差异,探讨加速老化方法对涂层性能的影响.方法 利用3种加速老化试验(中性盐雾、紫外-冷凝以及中性盐雾-紫外冷凝循环试验)对涂层进行240 d的加速老化.通过涂层的失光率、色差以及红外吸收光谱变化,研究涂层老化情况.利用交流阻抗法判断涂层防腐性能强弱,分析两种涂层体系在不同加速老化试验中的性能变化.结果 在各加速老化试验条件下,水性脂肪族聚氨酯涂层相比于水性丙烯酸聚氨酯涂层,失光率与色差变化小,阻抗下降较少,涂层基体官能团分解程度小,说明水性脂肪族聚氨酯涂层老化程度小,防腐性能更好.3种老化加速试验对涂层阻抗影响顺序为:中性盐雾试验>循环试验>紫外-冷凝试验.对涂层色差、失光率影响顺序为:紫外-冷凝试验>循环试验、中性盐雾试验.结论 连续的盐雾渗透对涂层的防腐屏蔽性能影响最严重.紫外线对涂层官能团分解具有加速作用,是涂层老化的主要原因.水性脂肪族聚氨酯涂层比水性丙烯酸聚氨酯涂层具有更好的耐候性以及防腐性能,可以应用在强紫外线、高湿热的环境.     

新型喷涂用双组分聚脲 / 丙烯酸聚氨酯复合涂料

采用羟基丙烯酸树脂与聚天门冬氨酸酯制备喷涂用双组分聚脲/丙烯酸聚氨酯涂料,考察了涂料的基本性能,研究了两种树脂的配比、流平剂用量等对涂料性能的影响。结果表明,当羟基丙烯酸树脂与聚天门冬氨酸酯的质量比为35∶45,流平剂用量为0.3%时,涂料具有优良的综合性能和耐老化性能。     

建筑节能涂层光学性能影响因素研究

目的通过研究建筑节能涂层光学性能的影响因素,从而提高建筑节能涂层的光学性能。方法改变涂层的固化温度和涂层的厚度,改变增稠剂用量来调节涂料体系的黏度,采用刷涂、刮涂和喷涂来改变涂层的表面光泽度,采用差示扫描量热仪、紫外/可见光/近红外分光光度计、红外发射率测量仪、涂层光泽度测量仪和涂层测厚仪,来研究涂料体系的固化温度、黏度、涂层表面光泽度和涂层厚度对建筑节能涂层光学性能的影响。结果固化温度、黏度、表面粗糙度和厚度对涂层8~14μm波段的红外发射率的影响均较小,但对涂层的全波段和近红外波段的反射率有一定影响。实际应用时,固化温度、增稠剂用量、制备方式和涂层厚度分别以65℃、1%、喷涂和200μm为宜。结论通过改变几种影响因素可较明显地影响建筑节能涂层的反射性能,但对建筑节能涂层的红外发射率影响不大,实际应用时应综合考虑几种影响因素来获得较满意的涂层光学性能。     

石墨烯对聚氨酯/Al复合涂层光泽度及红外发射率性能的影响

目的在不明显升高聚氨酯(PU)/Al复合涂层红外发射率的前提下,明显降低涂层的光泽度,获得低光泽与低发射率兼容的功能涂层。方法采用石墨烯改性PU/Al复合涂层,系统研究石墨烯改性对涂层的微结构、光泽度、红外发射率及力学性能的影响规律,并对其成因进行分析探讨。结果当石墨烯添加量(占Al粉质量的百分比)小于6%时,石墨烯改性可明显降低涂层的光泽度,且对涂层发射率的影响不明显。当石墨烯添加量为4%时,可使涂层同时具备低光泽与低发射率性能,其值分别为11.0和0.245。涂层的力学性能对石墨烯改性并不敏感,改性前后涂层的硬度、附着力和耐冲击强度分别可达到3H,1级和50kg·cm。结论石墨烯改性可明显降低PU/Al复合涂层的光泽度。当石墨烯添加量合适时,可使涂层同时具备低光泽与低发射率性能,从而实现涂层的红外与可见光兼容隐身。     

纳米复合海洋涂料在船舶防腐蚀应用研究

主要研究纳米二氧化硅浓缩浆和纳米氧化锌浓缩浆对海洋环氧涂料和聚氨酯涂料性能的影响。通过盐雾试验、氙灯老化试验、人工海洋加速老化试验研究海洋腐蚀环境中纳米复合涂料的耐腐蚀性和抗老化性。通过三步法制备高稳定分散的纳米氧化物浓缩浆,并利用纳米二氧化硅浓缩浆和纳米氧化锌浓缩浆改性海洋船舶环氧底漆和聚氨漆酯船壳漆,制备海洋纳米复合涂料。利用 TEM透射电镜、 FTIR红外光谱、 XPS光电子能谱、光泽度仪、表面接触角测试仪和粘结强度测试仪等研究海洋船舶漆的耐腐蚀性、抗老化性及表面防污性能。纳米二氧化硅浓缩浆的红外光谱分析和粘度测试及纳米氧化锌浓缩浆的透射电镜观察表明高分子分散剂的长碳链位阻效应保证了纳米粒子的均匀稳定分散。不含有纳米二氧化硅浓缩浆的环氧漆粘结强度是4.4 MPa,而含有1.0％纳米二氧化硅浓缩浆的环氧漆粘结强度增加到5.6 MPa。通过氙灯老化试验测试涂层的光泽度变化,纳米复合聚氨漆酯漆的光泽度高于不含纳米氧化锌的普通聚氨漆酯漆光泽度。聚氨漆酯漆在海洋循环加速老化试验后 C/O值减少20.1％,而含有1.2％纳米氧化锌浓缩浆的纳米复合聚氨漆酯漆老化后 C/O 值仅减少10.7％,抗氧化性提高。通过对海洋加速循环老化试验中纳米复合聚氨漆酯漆的测试分析表明1.2％纳米氧化锌浓缩浆提高了海洋船舶聚氨酯面漆的抗老化性和表面接触角。纳米浓缩浆可增强纳米复合涂料在海洋重腐蚀环境中耐腐蚀、抗老化等性能。     

海洋大气区钢结构涂层体系及性能评价

目的评价自主开发的聚氨酯配套体系性能。方法概述了海洋大气环境下钢结构涂层性能的评价方法,通过NORSOK M-501循环腐蚀实验来探讨聚氨酯涂料与富锌类底漆、环氧类底漆的配套性,通过QUV加速老化实验来对比自主开发的聚氨酯涂料与国外同类产品的抗老化性能。结果聚氨酯涂料与富锌类底漆的配套体系的抗腐蚀蔓延性优于与环氧类底漆的配套体系。自主开发的聚氨酯涂料体系经4200 h循环老化后,划线处腐蚀蔓延5.56 mm,腐蚀蔓延小于NORSOK M-501标准规定的8 mm,附着力从12.26 MPa衰减到9.83 MPa,附着力衰减幅度为19.8%,附着力衰减幅度小于NORSOK M-501标准规定的50%。自主开发的聚氨酯涂料在紫外光照射下老化3000 h后,60°光泽度从81.5降低到66.5,光泽保持率为82.94%。结论自主开发的聚氨酯涂料体系的耐海洋大气环境性能优良,耐循环老化和耐紫外光加速老化性能与国外同类产品相当。