噴涂型聚氨酯彈性體耐磨材料性能研究

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當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步中，材料的損耗一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)，在之前的實(shí)際應(yīng)用中，因?yàn)榫郯滨ゲ牧显谀湍バ阅苤杏兄怀龅谋憩F(xiàn)，因此經(jīng)常被使用，但是在過(guò)程中它卻有著成本高、耐熱性差等缺點(diǎn)，導(dǎo)致在實(shí)際施工過(guò)程中帶來(lái)很多不必要的損失。隨著研究發(fā)現(xiàn)噴涂型聚氨酯彈性體的出現(xiàn)可以解決這些問(wèn)題，不僅耐磨性好，還在實(shí)際應(yīng)用中可以簡(jiǎn)單方便地使用，成本低等等諸多優(yōu)點(diǎn)，但是國(guó)內(nèi)對(duì)其的研究還有不足之處，對(duì)其耐磨性能的研究也有欠缺，因此在本文對(duì)其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行介紹并且對(duì)其耐磨性能進(jìn)行研究分析，為后續(xù)噴涂型聚氨酯彈性體的研究奠定基礎(chǔ)。

1 相關(guān)研究發(fā)展簡(jiǎn)介

1.1 噴涂型聚氨酯彈性體應(yīng)用簡(jiǎn)介

噴涂型聚氨酯彈性體在實(shí)際應(yīng)用中變現(xiàn)十分優(yōu)秀，其涂層可以在施工前后完全安全環(huán)保，不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)污染環(huán)境。因?yàn)槠鋬?yōu)秀的特性，使得它被廣泛應(yīng)用在眾多領(lǐng)域，例如化工防腐、管道、建筑等。

在化工防腐中，在化工儲(chǔ)罐中使用噴涂型聚氨酯彈性體，可以發(fā)揮出立面不流淌等優(yōu)點(diǎn)，并且因?yàn)槠溆泻芎玫母街?，被長(zhǎng)期使用其也不會(huì)脫落，并且它耐介質(zhì)性能突出，在使用過(guò)程中有著非常不錯(cuò)的表現(xiàn)。

在建筑中，利用它的特性常應(yīng)用在屋面防水等方面，例如受到北方天氣影響，建筑物中的保溫和防水是施工的關(guān)鍵，如果其在施工中無(wú)法保障，那么在寒冷的冬季和炎熱的夏季到來(lái)時(shí)將無(wú)法為房屋提供保暖或者隔熱功能，并且房屋還存在雨雪滲入等問(wèn)題，而噴涂型聚氨酯彈性體的耐磨防水等優(yōu)良特性可以解決過(guò)這些問(wèn)題[1]。

在管道中，可以應(yīng)用到很多行業(yè)，例如在海底管道中利用其對(duì)管道節(jié)點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，提供良好的防水密封和保溫效果[2]。

1.2 影響耐磨性因素

圖1 氫鍵結(jié)構(gòu)

目前常見的使得材料失效的常見方式有三種，其中造成損失最為嚴(yán)重的就是磨損消耗。摩擦損耗是不可能避免的，并且也是隨時(shí)發(fā)生的，因此如何提升材料利用率是不能忽視的，為此可以研究材料為什么磨損和為什么失效，通過(guò)這些研究可以理解材料磨損的因素并且指導(dǎo)工作使用正確的材料，這樣才能對(duì)磨損做到有效地降低，進(jìn)而幫助設(shè)備的運(yùn)行是可靠的。通常來(lái)講經(jīng)常選擇兩種方法來(lái)降低使用過(guò)程中的材料磨損，一是采用恰當(dāng)?shù)墓に噥?lái)保證加工中的損耗，二是針對(duì)需要選擇耐磨材料。而對(duì)于噴涂型聚氨酯彈性體來(lái)講，其有著很好的附著力、硬度和韌性對(duì)耐磨性有影響。并且它的結(jié)構(gòu)能夠使得它內(nèi)部形成氫鍵，這可以讓它能夠在抗撕裂強(qiáng)度上有較好的表現(xiàn)。氫鍵可以讓摩擦產(chǎn)生的熱量被部分的吸收，而在摩擦結(jié)束后，內(nèi)部又可以形成氫鍵，正是因?yàn)檫@個(gè)特性，使得其可以具有較高的韌性并且在耐磨性能上表現(xiàn)良好，如圖1所示。

2 噴涂型聚氨酯彈性體耐磨材料性能分析

有很多能影響涂層的耐磨性的因素，例如硬度、附著力和自身結(jié)構(gòu)等。影響聚氨酯材料磨損中占比最高的是磨粒磨損。雖然涂層的硬度提高磨粒的硬度差異就會(huì)減少，但是隨之帶來(lái)的就是韌性等性能的下降，在實(shí)際施工過(guò)程中，表面微斷裂的可能性大大增加。為了解決這一問(wèn)題，人們想到加入填料，但是相容性問(wèn)題和物理力學(xué)性能等的保證也成為伴隨而來(lái)的難題。

而想要探究噴涂型聚氨酯彈性體耐磨材料的磨損機(jī)理，首先要知道磨損有幾種分類。常見的分配有磨粒磨損、粘著磨損等。其中磨粒磨損通常發(fā)生在脆性材料中，而且還可以觀察存在犁溝效應(yīng)。除此之外，磨粒磨損非常常見，因此如何解決磨粒磨損帶來(lái)的損害是非常重要的。粘著磨損十分常見，并且其可能因?yàn)槠湓斐蓡?wèn)題體現(xiàn)迅速而使得設(shè)備故障發(fā)生不可預(yù)估時(shí)間而造成巨大損失。疲勞磨損主要發(fā)生在滾動(dòng)軸承等中，哪怕有潤(rùn)滑劑的幫助，其也是無(wú)法避免的。最終可能會(huì)導(dǎo)致材料的表面發(fā)生斷裂。

下面對(duì)三類噴涂型聚氨酯彈性體進(jìn)行性能研究，其中分別是：以聚氧化丙烯多元醇（PPG）為原料合成的PPG型、丙烯多元醇（PPG）為原料合成的PPG型、以聚四氫呋喃多元醇（PTMG）為原料合成的PTMG型、和以PDMS改性的聚硅氧烷改性噴涂聚氨酯耐磨材料。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行，確定了三種噴涂方法，并且進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。分別從耐水性、耐磨性等方面進(jìn)行全方位的性能測(cè)定。在耐磨方面，使用聚硅氧烷的材料在其方面有著最佳的表現(xiàn)，出現(xiàn)了磨粒磨損，而PTMG型材料在磨損表面存在山脊?fàn)罨y，表明其出現(xiàn)了磨粒磨損和疲勞磨損兩種磨損類型，而PPG型材料也同PTMG型材料一樣，在磨損表面出存在山脊?fàn)罨y，但是比PTMG型材料的耐磨性能表現(xiàn)略差。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以得知，最終這三種方法得到的涂層性能表現(xiàn)良好，并且經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)和測(cè)試之后，表現(xiàn)問(wèn)題，有著可以實(shí)際使用的科學(xué)價(jià)值。

3 結(jié)束語(yǔ)

磨耗是延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命的關(guān)鍵，因此耐磨材料一直都是各個(gè)領(lǐng)域研究的重點(diǎn)。而噴涂型聚氨酯彈性體是一種新型的技術(shù)，其有著快速固化等特點(diǎn)，并且在耐磨防水等方面表現(xiàn)優(yōu)秀，使得其被廣泛應(yīng)用在諸多領(lǐng)域之中。本文通過(guò)對(duì)噴涂型聚氨酯彈性體進(jìn)行介紹，為后續(xù)針對(duì)其的進(jìn)展奠定基礎(chǔ)。