1、引言

　　在當今社會發(fā)展中，工業(yè)的發(fā)展處于主流地位，而在工業(yè)發(fā)展中，化工設(shè)備又起著關(guān)鍵性的作用。這些設(shè)備在生產(chǎn)過程中不可避免地承受著各種化學(xué)品的腐蝕和設(shè)備零部件的磨損，如果單從設(shè)備材料方面解決這個問題，很不經(jīng)濟，給設(shè)備的防護與維修帶來了很多問題。而材料的表面處理及表面涂覆卻是解決這類問題的優(yōu)良途徑之一，通過研制具有一定特性的涂料對其進行涂裝，提高設(shè)備表面性能，增強設(shè)備的使用壽命。本課題就是通過研究以環(huán)氧和聚氨酯樹脂為黏結(jié)劑制成的耐磨防腐涂料來解決金屬的磨損與腐蝕問題。

　　2、試驗部分

　　2.1主要原料和儀器

　　主要原料有蓖麻油（C.O.）：化學(xué)純，羥值163mgKOH/g，黃色透明黏稠液體，天津市化學(xué)試劑六廠；甲苯二異氰酸酯（TDI）：化學(xué)純，無色透明液體，西安電力化學(xué)廠；二丁基二月桂酸錫：化學(xué)純，無色透明液體，上海上浦化工有限公司；環(huán)氧樹脂（E-44）：黃色透明黏稠液體，蘭州樹脂廠；環(huán)氧固化劑（JA-l型）：褐色黏稠液體，四川省浦江精細化工廠；丙酮：分析純，無色透明液體，天津市化學(xué)試劑六廠；KH-550：分析純，無色透明液體，蓋縣化工廠；NDZ-31l：分析純，無色透明液體，南京曙光化工廠；聚四氟乙烯（800目）：國產(chǎn)；二硫化鉬（600目）：國產(chǎn)；氧化鉻（600目）：國產(chǎn)。

　　主要儀器有天平、燒杯、量筒、玻璃棒、水浴鍋、羊毛刷、電子攪拌器、針頭、膠頭滴管、CM無釉磚耐磨試驗機、ssl6型液體噴砂機、鉛筆。

　　2.2試驗方法

　　2.2.1基材預(yù)處理

　　試驗中的低碳鋼試樣采用噴砂處理。選用棱角多、硬度適中、80目的石英砂為磨料。以0.5～0.6MPa干燥潔凈壓縮空氣為動力，噴距為150mm，噴射角為300～750，將磨料高速噴射到試樣表面，將表面雜質(zhì)徹底地清除并使表面粗化，使涂層與基體有良好的附著力。

　　2.2.2涂料的制備

　�。�1）聚氨酯涂料

　　改性聚氨酯的制備：將蓖麻油與TDI按一定的比例混合在一起，然后加入適量丙酮，將溶液混合好后，用玻璃棒攪拌，在水浴中加熱，在40-50℃之間恒溫反應(yīng)3h。

　　填料預(yù)處理：首先將適量KH一550加入到與填料等量的二甲苯中，使其溶解，然后將3種稱好的填料混合，加入到已配好的KH一550溶液中，攪拌大約15min后靜置待用。

　　涂料的制備：將改性聚氨酯、固化劑二丁基二月桂酸錫（用量為每10g樹脂中3滴，約為樹脂量的0.6％）依次加入到處理好的填料中進行攪拌，配置成涂料，然后刷涂在試樣表面。

　�。�2）環(huán)氧樹脂涂料

　　環(huán)氧樹脂的溶解：將適量丙酮加入到環(huán)氧樹脂中，高速攪拌，直到樹脂全部溶解。

　　填料預(yù)處理：先將氧化鉻與二硫化鉬進行螯合處理，然后與聚四氟乙烯混合，加入到與填料等量的二甲苯中潤濕、研磨，攪拌大約15min后靜置待用。

　　涂料的制備：將溶解的環(huán)氧樹脂及環(huán)氧固化劑（用量為樹脂的10％～25％，）依次加入到處理好的填料中進行攪拌，配置成涂料，然后刷涂在試樣表面。

　　2.2.3涂層的性能測試

　　采用cM無釉磚耐磨試驗機測試涂層的耐磨性，耐磨機的主要參數(shù)：摩擦鋼輪轉(zhuǎn)速為75r/min；直徑為（200.0±0.2）mm；厚度為（10.0±0.1）mm；摩擦鋼輪硬度為HB203～245；載荷為3.3kg；旋轉(zhuǎn)圈數(shù)為l000轉(zhuǎn)。試樣與摩擦鋼輪進行對磨，在涂層表面產(chǎn)生磨坑，以磨坑的弦長表示耐磨效果。根據(jù)GB/T9286-88劃格法測試涂層的附著力；根據(jù)GB/T6739-86測試涂層的硬度；根據(jù)GB/Tl763-88測試涂層的耐蝕性。

　　3、正交試驗與結(jié)果分析

　　試驗采用四因素三水平L9（34）正交設(shè)計，通過極差分析篩選出最優(yōu)配方。

　　3.1聚氨酯涂料試驗與分析

　　試驗中將聚氨酯的量定為10g，固化劑用量不變，考察KH-550、氧化鉻、聚四氟乙烯、二硫化鉬用量對涂層性能的影響。

　　3.1.1正交試驗與結(jié)果分析

　　3.1.2因素與指標趨勢隨著KH-550含量的增加，附著力先減小后增大，因為KH-550用量小于0.5％時是作為填料預(yù)處理劑使用的，此時對填料的包覆效果較好，填料分散均勻，涂層附著力較好，當KH-550的預(yù)處理作用與偶聯(lián)作用均為最低，涂層附著力最差，隨著含量繼續(xù)增加，KH-550的預(yù)處理作用完全轉(zhuǎn)變?yōu)榕悸?lián)作用且作用不斷增強，涂層的附著力增大，由此體現(xiàn)了KH-550對樹脂附著力的提高作用。含極性基團的改性聚氨酯與表面含有一些極性基團的填料（如聚四氟乙烯粉末）復(fù)合時在基料與填料之間形成了較牢固的結(jié)合，有助于附著力的提高。

　　隨著二硫化鉬用量的增加，涂層表面形成了一些不均勻質(zhì)點，使表面性能降低。由于低表面性能的聚四氟乙烯粉末本身的硬度較低，故使涂層的硬度下降。隨著氧化鉻含量的增加，涂層表面會形成硬質(zhì)顆粒，在含量大于一定數(shù)值時，將使涂層硬度增加。

　　隨著氧化鉻、聚四氟乙烯和二硫化鉬含量的增加，涂層的耐磨性都呈增大趨勢，其中氧化鉻和二硫化鉬含量對耐磨性增大的趨勢影響較大，因為在l000轉(zhuǎn)的范圍內(nèi)表層的氧化鉻和二硫化鉬的耐磨和減摩作用較大，而聚四氟乙烯含量對耐磨性增大的趨勢影響較小，原因在于1000轉(zhuǎn)范圍內(nèi)聚四氟乙烯的減摩作用處于次要地位。

　　3.2環(huán)氧樹脂涂料試驗與分析試驗中將環(huán)氧樹脂的量定為10g，考察固化劑、氧化鉻、聚四氟乙烯、二硫化鉬用量對涂層性能的影響。

　　3.2.2因素與指標趨勢隨著固化劑含量的增大，涂層的附著力先增大后減小，固化劑含量增加，環(huán)氧樹脂的固化效果提高，因而涂層的附著力增大。然而固化劑含量進一步增加，涂層脆性增大，附著力降低；隨著氧化鉻含量的增加，涂層的附著力增大，說明經(jīng)NDZ-311處理的氧化鉻的偶聯(lián)效果好；隨著聚四氟乙烯含量的增加，涂層的附著力先增大后減小，是因為聚四氟乙烯中含極性基團，有助于涂層附著力的提高，所以隨著聚四氟乙烯含量在0.8～1.0g之間變化時涂層的附著力是增大的，但是聚四氟乙烯的量繼續(xù)增加偶聯(lián)劑對其偶聯(lián)效果降低，其極性基團對附著力的影響發(fā)揮不了作用，因此導(dǎo)致附著力呈下降趨勢。

　　隨著固化劑含量的增大，涂層的耐磨性先增大后減小，固化劑的含量增大，環(huán)氧樹脂與固化劑固化效果提高，涂層的硬度增大，耐磨性提高，然而固化劑含量大于1.5g時，涂層的脆性增大，耐磨性降低。隨著氧化鉻含量的增加，涂層的耐磨性提高；氧化鉻屬硬質(zhì)顆粒，耐磨性好，分布在涂層表面，涂層與鋼：輪對磨時，鋼輪先與氧化鉻摩擦，因而耐磨性提高；聚}四氟乙烯和二硫化鉬屬減摩材料，能在一定程度上降低磨損。但在鋼輪旋轉(zhuǎn)l000轉(zhuǎn)的條件下，減摩材料沒有完全發(fā)生作用，聚四氟乙烯較二硫化鉬摩擦系數(shù)低，其發(fā)揮主要減摩作用。

　　隨著固化劑含量增加，固化劑與環(huán)氧I樹脂交聯(lián)程度增大，因而涂層的硬度增大；隨著氧化鉻、二硫化鉬含量的增加，涂層的硬度增大，氧化鉻、二取化鉬等硬質(zhì)顆粒分布在涂層表面，能增加其硬度；聚四氟乙烯本身的硬度較低，故涂層的硬度會下降。

　　4、結(jié)論

　　本試驗分別對環(huán)氧樹脂及聚氨酯為基料制成的涂層進行了研究及測試。所制得的聚氨酯涂層由10g聚氨酯；3滴催化固化劑二丁基二月桂酸錫；lg氧化鉻；lg聚四氟乙烯；0.2g二硫化鉬；4滴KH-550組成。環(huán)氧涂層由10g環(huán)氧E-44；1.5g環(huán)氧固化劑JA-1；1.2g氧化鉻；0.6g聚四氟乙烯；0.2g二硫化鉬組成。根據(jù)測試結(jié)果可以看出2種涂料都具有優(yōu)良的硬度、附著力、耐磨性和耐蝕性，就其二者比較而言，聚氨酯的耐磨性優(yōu)于環(huán)氧涂層，而環(huán)氧涂層的硬度和附著力又比聚氨酯涂層的優(yōu)越，由于它們不同的優(yōu)越點，可以將其應(yīng)用于不同的場合，增強設(shè)備的使用性能及使用壽命。