【摘要】：海洋工程鋼結(jié)構(gòu)、船舶等在使用過程中不可避免地遭受海洋生物污損,由此帶來了很大的經(jīng)濟(jì)損失。防止海洋生物污損的方法有很多,其中最為行之有效的便是在海洋裝備入水部位表面涂覆一層防污涂層。本文通過研究防污涂層的防污機(jī)理,采用氟硅改性聚氨酯,利用氟、硅的低表面能特性,結(jié)合聚氨酯良好的彈性,低的彈性模量等力學(xué)性能,制備出具有良好性能的低表面能聚氨酯彈性防污涂層。本文首先進(jìn)行了芳香族低表面能聚氨酯彈性涂層的研制。經(jīng)過原料篩選,選擇PTMG、含氟羥丙基硅油、羥丙基硅油及MDI為芳香族低表面能聚氨酯預(yù)聚體的合成原料,選自制PM100與MOCA共混為擴(kuò)鏈劑合成原料。通過工藝研究,確定預(yù)聚體最佳合成工藝條件。合成不同氟、硅樹脂含量的芳香族低表面能聚氨酯彈性涂層,經(jīng)過性能分析,確定當(dāng)氟樹脂含量為20%時(shí),涂層性能良好。用紅外光譜表征了氟樹脂含量為20%的預(yù)聚體和涂層的分子結(jié)構(gòu),通過動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析,確定了涂層的Tg為-10.34℃,在0~80℃范圍內(nèi),涂層具有良好的彈性和回彈性。為了提高涂層的耐候性,將MDI替換為IPDI,將PM100和MOCA替換為D2000和F520,由此合成了脂肪族低表面能聚氨酯彈性涂層。經(jīng)性能分析,當(dāng)氟樹脂含量為10%時(shí),涂層性能良好。用紅外光譜表征了氟樹脂含量為10%的預(yù)聚體和涂層的分子結(jié)構(gòu),通過動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析,確定了涂層的Tg為-45.41℃,在-45~70℃范圍內(nèi),涂層具有良好的彈性和回彈性。以性能良好的組分進(jìn)行防污涂料配方設(shè)計(jì),加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的含氟改性交聯(lián)劑,10%的功能填料聚四氟乙烯粉末,以及10%的綠色防污劑異噻唑啉酮,制備防污涂層,經(jīng)室外日光曝曬試驗(yàn)、紫外老化試驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)室海水浸泡試驗(yàn)測(cè)定防污涂層的性能。試驗(yàn)表明,芳香族彈性防污涂層耐候性較差,在室外日光曝曬90 d和紫外老化300 h過程中,涂層易發(fā)生黃變,產(chǎn)生微裂紋,造成涂層表面能上升,力學(xué)性能降低。脂肪族彈性防污涂層經(jīng)室外日光曝曬90 d基本無變化,經(jīng)紫外老化300h,涂層表面出現(xiàn)凹坑,造成力學(xué)性能降低。兩種防污涂層海水浸泡90 d,涂層性能略有降低。測(cè)定了兩種彈性防污涂層的異噻唑啉酮釋放率,芳香族彈性涂層異噻唑啉酮平均釋放率為8.68μg/(cm~2·d),脂肪族彈性涂層的平均釋放率為1.32μg/(cm~2·d)。經(jīng)淺海浸泡9個(gè)月試驗(yàn),芳香族彈性涂層具備較好的防污性能。
【學(xué)位授予單位】：機(jī)械科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ637
【圖文】：

圖 2-2 試驗(yàn)樣板尺寸層的制備板表面噴砂處理后，噴涂環(huán)氧富鋅底漆厚度約 100 μm，表干中間漆厚度約 20 μm，表干后，再噴涂低表面能聚氨酯防污3 塊試板。海浸泡燥后，養(yǎng)護(hù) 7d，送至煙臺(tái)龍口海域，進(jìn)行淺海浸泡試驗(yàn)。

圖 3-3 芳香族聚氨酯固化前后紅外光譜圖-3 中可以看出，芳香族預(yù)聚體在 3450 cm-1左右未出現(xiàn)-OH 吸-OH 已完全反應(yīng)，含氟多元醇與 MDI 共聚完成，生成了我們體。芳香族預(yù)聚體在 2260 cm-1處出現(xiàn)強(qiáng)的吸收峰，為-NCO族聚氨酯在 2260 cm-1處的吸收峰消失，說明芳香族預(yù)聚體擴(kuò)芳香族聚氨酯。聚氨酯涂層紅外譜圖的主要峰位及對(duì)應(yīng)特征表 3-8 聚氨酯涂層紅外光譜主要峰位及特征峰峰位（cm-1） 特征峰3330～3310 亞氨基-NH 伸縮振動(dòng)2990～2850 飽和 C-H 伸縮振動(dòng)峰1720～1700 氨基酯 C=O 伸縮振動(dòng)

圖 3-4 芳香族聚氨酯動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析圖 3-4 中，Loss Modulus 為損耗模量表示材料耗散變形能量的能力，是能度量，損耗模量越小，阻尼損耗因數(shù)也越小，表明材料越接近理想彈性材料age Modulus 為儲(chǔ)能模量，其實(shí)質(zhì)是彈性模量，衡量材料存儲(chǔ)彈性變形能量?jī)?chǔ)存模量越低，材料越容易發(fā)生彈性形變，是表征材料回彈性的指標(biāo)[83]。ta 表示儲(chǔ)能模量與損耗模量的比值，其峰值對(duì)應(yīng)的溫度表示材料的玻璃化轉(zhuǎn)g。從圖 3-4 中可以看出，芳香族聚氨酯的損耗模量在-100~-41.14℃范圍內(nèi)，的升高而升高至峰值，說明材料離理想彈性體材料越來越偏離，在-41.14℃程度達(dá)到最大，在-41.14~150℃范圍內(nèi)，損耗模量隨著溫度的升高而降低穩(wěn)，說明材料在向理想彈性體材料接近，在 0~150℃范圍內(nèi)，損耗模量穩(wěn)水平，此時(shí)材料比較接近理想彈性體材料的狀態(tài)彈性較好。儲(chǔ)存模~150℃范圍內(nèi)，隨著溫度的升高逐漸降低至趨于平穩(wěn)，說明隨著溫度的升的回彈性越來越好，然后穩(wěn)定在一定水平。由 Tan Delta 曲線可以看出，芳

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2776137