疏水性含氟聚氨酯涂层的制备及组织性能分析

发布时间：2020-05-21 07:22

【摘要】：空蚀、磨损或两者的联合作用导致水利机械表面的磨蚀和其他介质导致的腐蚀破坏,进而发生安全事故,一直是阻碍水电站经济高效运转的一大难题。因此,如何更好地解决水利机械表面的磨蚀、腐蚀等问题,从而实现设备安全、长寿命、高效率工作,对于相关领域科研工作者是十分迫切的。针对水利机械表面磨蚀、腐蚀严重的问题,本文采用二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)与2-全氟辛基乙基醇(TEOH-8)反应得到含氟异氰酸酯化合物,然后与聚四氢呋喃(PTMEG)反应得到软段预聚体,再经过扩链剂TEG的扩链、交联反应,反应末期使用甲醇封端,最后使用优化后的工艺参数喷涂固化,制备出了疏水性含氟聚氨酯(FPU)抗磨防腐涂层。疏水性试验表明:当2-全氟辛基乙基醇(TEOH-8)与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)摩尔用量比是0.4~0.6时,粘结力为11.06MPa~10.29MPa,吸水率为1.64%~1.27%,水接触角为110.8°~120.3°,粘结力和疏水性都表现很好。耐冲蚀磨损试验表明:含氟基团的高极性力增加了硬段中分子间的内聚能,硬段区域的弹性模量和抗张强度也随之加强;另外弹性态的软段相可以缓冲硬段微区传递来的外界冲击,FPU的抗磨蚀性能因此而得到提高。耐人工循环老化试验表明:疏水性FPU-0.5中的含氟基团向表面迁移并有序堆积有效地阻碍了水分和其他杂质进入涂层内部,从而提高了抗磨防腐性能。综合考虑水利机械表面抗磨蚀防护涂层的应用条件,当TEOH-8与MDI的摩尔用量比约为0.5时,FPU-0.5的空蚀量为0.9313×10~(-3)kg,低于合金钢(0Cr13Ni5Mo)基材的1.6834×10~(-3)kg,抗磨蚀能力相对提高了44.68%。FPU-0.5具备较好的粘结力、疏水性能和耐磨蚀性能,因此可将其用作水利机械表面的抗磨防腐涂层。
【图文】：

图 1-1 Keller 引入氟元素的方法Fig.1-1 Keller’s method of introducing fluorineTang[41]等合成了含氟聚氨酯且以氟醇化合物作为封端，氟烷基醇（BA-L）在其“两步合成法”的第二步加入，“两步法”合成含氟聚氨酯的步骤如下图 1-2 所示。该含氟聚氨酯表面能低、耐水解，但氟醇化合物作为封端剂被引入，而氟元素的质量分数仅为8.929%，，因氟含量低，涂层的疏水效果并不大。

图 1-2 Tang 等“两步法”合成含氟聚氨酯Fig.1-2 Tang’s synthesis of fluorinated polyurethanes with “Two Steps”国外科研工作者对于含氟聚氨酯的合成研究较早，取得的成果丰硕。而氨酯的合成研究受种种因素的影响，相对落后，但也取得了不小的进步院上海有机研究所以末端为氰基的四元含氟共聚物为原料合成出了一]。潭鸿[43]等人以 C-F 链的末端具有磷脂酞胆碱基的二元醇为原料合成了酯，并进行了结构性能鉴定、表征。
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG174.4;TV734

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本文编号：2673918