data-full-width-responsive="true"> 无溶剂单组份重防腐聚氨酯涂料的制备及性能研究*高 微1，张小林1，林 峰2**，叶 卫3，王书元3（1南昌大学 环化学院，江西 南昌 330031；（22深圳职业技术学院 化生学院，广东 深圳 518055；3中核（深圳）凯利集团公司）重防腐涂料是防腐蚀涂料中科技含量高、发展潜力巨大的品种，其发展水平和性能是衡量防腐蚀涂料先进技术的标志．重防腐涂料主要应用于腐蚀问题较突出的苛刻环境和不便于短期维修的工业领域[1,2]，如C5-1（严重腐蚀的工业区域）和C5-M（严重腐蚀的海洋环境），且保证至少使用10 年以上，常规防腐涂料很难达到．目前国内生产的重防腐涂料存在着技术较为落后、VOC 排放污染较严重等问题，重防腐涂料市场绝大部分为外资企业和中外合资企业涂料产品所垄断[3-5]，急需开发出国产的重防腐涂料．聚氨酯涂料由于分子结构独特具有优良的耐化学性、低温固化和覆涂性等性能优势在防腐领域得到了广泛的应用．更为重要的是，与其
他类型涂料相比，
它很容易达到低VOC 排放标准，并且实际应用成本最低．而单组份聚氨酯涂料是其中的佼佼者，在工程应用中拥有以下性能优势：单组份，方便施工；低温固化，甚至可用于冰点以下温度（最低达-5℃）；耐化学性极强，可用于重防腐环境；无露点限制，能在潮湿表面施工；涂层表干快，涂覆时间短，生产效率高[6,7]．本研究以聚醚多元醇和甲苯二异氰酸酯为基础研制无溶剂单组份重防腐聚氨酯涂料（简称PU-1涂料），并对其性能进行分析．1 实 验11 主要原料聚醚多元醇（N210、N330），日本三井化工；甲苯二异氰酸酯80/20（TDI），美国hustsman 公司；六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，美国hustsman 公司；催化剂二月桂酸二丁基锡（DBTDL），广州化学试剂厂；氧化钙，市售；钛白粉，市售．12 制备工艺121 异氰酸酯预聚物制备准确称量混合聚醚多元醇(N210、N330)加入到脱水釜中，开动搅拌器并升温加热，使液温达50~60℃，启动真空泵，使其釜内真空度缓慢升至0098~01MPa，控制釜温为（1155）℃对其进行真空脱水处理2h，然后降温至40℃以下，出料，得到无水聚醚多元醇．将经计量的聚醚多元醇加入反应釜中，开动搅拌，升温至70℃，启动真空泵，使其釜内真空度缓慢升至006~0065MPa，将TDI、HDI及少量DBTDL 依次缓慢加入釜中，控制釜温为75~80℃，反应4h，然后降温至50℃以下，得异氰酸酯预聚物[8] ，备用．122 PU-1 涂料制备将计量好的氧化钙、聚醚N210 先加少量水充分搅拌分散成乳液，然后加入制好的异氰酸酯预聚物内，抽真空在90℃下进行反应3h 后，再加入颜填料等添加剂搅拌均匀，降温至室温，出料，即得PU-1 涂料，其制备工艺流程图如图1 所示．
123 PU-1 涂料固化PU-1 涂料的固化机理为利用空气中的水汽和残留－NCO 基团反应生成胺，胺再与剩余的－NCO基团反应生成脲而固化成膜，其固化条件为温度-5℃，相对湿度30%．2 性能测试21 主要仪器及设备万能电子拉力机：Z005，德国Zwick/Roell公司；傅里叶红外光谱仪（FTIR）：Nicolet 6700，美国Nicolet 公司；热失重分析仪（TGA）：Q50，美国TA 仪器公司．22 性能分析测试红外光谱测定：将涂料直接涂在KBr盐片上，用红外光谱仪测定．固化后的涂膜的红外光谱用压片法测定．附着力测定（拉开法）：取少量涂料涂在圆柱形试柱上，试柱规格为20mm*30mm,对准轴心粘结好试柱，在室温下成膜，固化完全后用万能电子拉力机测试附着力， 拉伸速率选择5mm/min．如需测量高温时的附着力，则要求将试柱和夹具一起放入加热装置内，在指定温度下保温30min，然后再进行测试．热性能测试：取固化后的涂膜（82）mg，用Netzsch 型测试仪在氮气氛的条件下测定热失重曲线，温度范围20-700℃，升温速率10℃/min．3 结果与讨论31 PU-1涂料及其固化后涂膜的红外表征PU-1 涂料及其固化后涂膜的红外光谱如图2 所示，其中a 曲线为PU-1 涂料的红外谱图，b 曲线为涂料固化后涂膜的谱图．由图2 可得出， a 曲线中1108cm-1 为COC 醚键的特征吸收峰，1730cm-1和1540cm-1 为氨基甲酸酯基（NHCOO）的特征吸收峰，2970 和2870cm-1 为甲基、亚甲基的特征吸收峰，2271cm-1 为－NCO 基团的特征伸缩振动峰．由此可以证明，该结构为端－NCO 基的聚醚类聚氨酯的结构．b 曲线中2271cm-1 处的－NCO 基团的特征吸收峰完全消失，772cm-1 处的脲键
的特征吸收峰得到了增强[11 ]，且3295cm-1 处出现了较为明显的－NH 伸缩振动峰，而a 曲线中无此特征峰．由此可推断，PU-1 涂料固化过程中涂料中残留－NCO 基与空气中的水汽反应最终生成脲键．
