氟硅改性水性聚氨酯防污涂料研究

摘要

本文针对防污涂料多为溶剂型的缺点,研制了水性聚氨酯防污涂料。本文通过设计聚氨酯软硬段结构,利用羟基硅油、含氟丙烯酸酯改性等方法,制备了四系列的水性聚氨酯及其改性乳液。通过红外光谱仪、激光共聚焦显微镜、激光粒度仪、海水浸泡等手段对乳液及其胶膜的结构和性能进行了分析和表征。从中优选出九组性能较好的乳液作为成膜物质,按相同配方制备了一系列水性聚氨酯防污涂料。通过对涂层表面特性、力学性能和耐海水浸泡性的测试对涂料的结构和性能进行了分析和表征。
　　 结果表明:随着水性聚氨酯硬段含量的提高,其胶膜的微相分离程度增大；其防污涂层的面粗糙度增大,表面能降低,摩擦系数减小,力学性能和耐水性变好。利用少量含氟丙烯酸酯共聚改性水性聚氨酯,能有效提高防污涂层的耐水性、力学性能和减小摩擦系数,其水接触角为104°。以核壳乳液法合成的水性含氟丙烯酸酯-聚氨酯复合乳液制备的防污涂层表面能降至5.32 mJ／m2。少量的羟基硅油共聚改性水性聚氨酯,其胶膜上具有特殊的微米级凹坑形貌；其防污涂层的水接触角达到95°-100°.
　　 综合比较四种水性聚氨酯防污涂料的制备方法,最优方案是用0.38wt％含氟丙烯酸酯共聚改性水性聚氨酯。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 海洋防污涂料的研究进展

1.1.1 海洋生物污损及其防除

1.1.2 防污涂料的发展历史

1.1.3 防污涂料的发展现状和趋势

1.2 低表面能防污涂料

1.2.1 作用机理

1.2.2 影响因素

1.2.3 研究现状

1.3 水性聚氨酯的研究进展

1.3.1 水性聚氨酯涂料概述

1.3.2 水性聚氨酯的制备

1.3.3 有机硅改性水性聚氨酯

1.3.4 有机氟改性水性聚氨酯

1.4 本论文研究背景及主要研究内容

1.4.1 研究背景

1.4.2 主要研究内容

第2章 水性聚氨酯及其改性乳液的合成与性能

2.1 实验方法

2.1.1 实验试剂与仪器

2.1.2 乳液合成

2.1.3 性能测试与表征

2.2 结果与讨论

2.2.1 硬段含量对水性聚氨酯乳液与胶膜性能的影响

2.2.2 羟基硅油添加量对水性聚氨酯乳液与胶膜性能的影响

2.2.3 含氟聚丙烯酸酯添加量对水性聚氨酯乳液与胶膜性能的影响

2.2.4 核壳比例对水性含氟丙烯酸酯-聚氨酯乳液与胶膜性能的影响

2.3 本章小结

第3章 水性聚氨酯防污涂料的制备与表征

3.1 实验方法

3.1.1 实验试剂与仪器

3.1.2 涂料与涂层制备

3.1.3 性能测试与表征

3.2 结果与讨论

3.2.1 涂层表面特性

3.2.2 涂层力学性能

3.2.3 涂层耐海水浸泡性

3.3 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢