抗空蚀复合涂层的制备及性能研究

摘要

空蚀现象的发现与研究已经有一百余年的历史，学者们开发了很多空蚀防护方法，其中，在过流部位涂覆抗空蚀涂层是目前广泛认同的一种空蚀防护手段。近年来，聚氨酯弹性体以其优异的性能，越来越多的被用于研制抗空蚀涂层。本文针对水利水电、船舶、国防军工等领域对抗空蚀涂层抗空蚀、常温固化、耐介质等性能的要求，结合聚氨酯弹性体涂层在实际使用过程中存在的不足，研制了以聚氨酯弹性体为主体的抗空蚀复合涂层。
　　本文首先进行了高性能聚氨酯弹性体的研制，考察了制备过程中各因素对聚氨酯弹性体性能的影响。结果表明：以聚四氢呋喃醚PTMG1000和4，4′-二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）合成聚氨酯预聚体的条件控制在75℃反应1.5 h，可以获得理论计算-NCO含量的预聚体；-NCO含量为11.3%的预聚体和3390以19:1的比例混合后，与自制扩链固化剂按照-NCO:-NH2=1.05:1制备聚氨酯弹性体，完全固化后的弹性体性能优异，拉伸强度可达30 MPa、断裂伸长率在400%左右、硬度为85邵A、玻璃化转变温度为-50℃左右；涂层具有良好的耐海水性，在天然海水中浸泡4000 h没有出现鼓泡等不良现象；厚度1 mm左右的涂层空蚀200 h后没有出现明显的破坏。
　　针对聚氨酯弹性体涂层在基材上附着力不足的问题，本文进行了复合涂层的设计和研究，制备了高结合力底涂层和韧性过渡中间层。高结合力底涂层是以环氧树脂601作为基础，添加聚氨酯增韧剂进行增韧改性，使用聚酰胺650和环氧固化剂T31进行固化，得到的增韧环氧底涂层在多种基材上均具有良好的附着力；过渡中间层是以3390和自制扩链固化剂反应得到，制备的韧性中间层具有良好的抗冲击性能和较好的韧性，并能与底层、面层良好兼容。
　　增韧环氧底涂层、韧性中间层与聚氨酯弹性体面层进行配合形成抗空蚀复合涂层。复合涂层中底涂层厚度为30～50μm；中间层为100～300μm；面层为1～1.5 mm。复合涂层分别进行了耐海水性能、附着力、抗空蚀性能等测试。根据测试结果，复合涂层具有较好的抗空蚀能力；在多种基材上具有良好的附着力，相对于单独的聚氨酯弹性体涂层有了明显的提高；涂层具有较好的抗冲击性能和优良的柔韧性；复合涂层浸泡海水90天后抗空蚀能力没有明显的下降。

目录

声明

第一章 引 言

1.1论文研究背景及意义

1.2抗空蚀涂层国内外研究进展

1.3 本论文主要研究内容

第二章 实验内容及方法

2.1 实验原材料与仪器

2.2 实验方案设计

2.3 材料及涂层性能测试

第三章 聚氨酯弹性体双组分的制备

3.1 聚氨酯预聚体的制备

3.2 扩链剂的制备

3.3 本章小结

第四章 聚氨酯弹性体面涂层的研制

4.1 聚氨酯弹性体合成反应原理

4.2 聚氨酯弹性体的制备

4.3 弹性体力学性能测试结果与讨论

4.4 弹性体DSC、DMA测试结果与讨论

4.5 弹性体抗空蚀及实用性能检测结果与分析

4.6 本章小结

第五章 复合涂层体系的研究

5.1 复合涂层底涂层

5.2 复合涂层中间层

5.3 复合涂层体系配套实验方法

5.4 测试结果与分析

5.5 本章小结

第六章 论文结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

附录：攻读硕士学位期间发表的学术论文