一種SiC纖維增強(qiáng)的聚氨酯系防滑涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種防滑涂料及其制備方法，具體涉及一種Sic纖維增強(qiáng)的聚氨酯系 防滑涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 甲板防滑涂料是指用于艦艇甲板部位具有防滑作用的涂料，主要分為普通甲板防 滑涂料和飛行甲板防滑涂料。隨著國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益劇烈和軍事高科技的不斷發(fā)展，航空母艦 和各類艦船噸位不斷增大，新型艦載飛機(jī)發(fā)展之快，對(duì)甲板防滑涂料性能及涂裝工藝要求 日益苛刻。甲板防滑涂料防滑、耐磨損、高強(qiáng)度等特殊性能能夠保障艦載飛機(jī)的停泊和安全 起降，以及甲板工作人員的安全，對(duì)艦船完成戰(zhàn)役戰(zhàn)術(shù)任務(wù)起著重要作用。因?yàn)榧装宀课粯O 易集水、結(jié)露，且甲板部位和大氣直接接觸，長(zhǎng)期經(jīng)受陽(yáng)光暴曬、風(fēng)雨侵蝕以及海水干濕交 替作用等，所以甲板防滑涂料還需具備優(yōu)異的防腐性、耐候性和附著力等。
[0003] 我國(guó)自主研發(fā)的甲板防滑涂料雖取得重大突破，但依舊不能很好的滿足目前大型 艦艇甲板涂裝要求。尤其在北海地區(qū)嚴(yán)寒的冬天，艦載甲板表面會(huì)結(jié)冰，現(xiàn)有的聚氨酯防滑 涂料彈性發(fā)生變化，容易出現(xiàn)涂層磨損；結(jié)冰后漆膜硬度迅速增大，涂料漆膜表面的防滑粒 料轉(zhuǎn)變成硬接觸面，對(duì)于鋼鐵等硬材料在漆膜上的滑動(dòng)屬于點(diǎn)接觸，進(jìn)而減少了涂層與硬 材料的接觸面，導(dǎo)致摩擦阻力急劇降低，出現(xiàn)防滑效果變差的問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)人員摔倒于堅(jiān)硬 而凸起不平、尖銳的甲板上容易受傷。加之，美國(guó)在該領(lǐng)域的技術(shù)封鎖和依靠進(jìn)口帶來(lái)的巨 額費(fèi)用，急需一種能夠長(zhǎng)期使用、具有一定彈性，同時(shí)又滿足具有足夠大的摩擦力和表面雖 有凸起但不尖銳傷人的新型防滑涂料，以盡量減少維修周期和工作量，消減開(kāi)支。對(duì)于改善 大型艦艇工作環(huán)境與延長(zhǎng)艦艇在航率，具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種主要涂覆于民用船舶及大型軍用艦船甲 板表面以提高其摩擦系數(shù)，同時(shí)還具備高附著力的特點(diǎn)及低溫時(shí)綜合性能優(yōu)異的SiC纖維 增強(qiáng)的聚氨酯系防滑涂料。
[0005] 本發(fā)明進(jìn)一步要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種使得添加的SiC短纖維與涂料基體 的相容性較好，產(chǎn)品具有高附著力和高耐候性，綜合性能好，施工難度低的SiC纖維增強(qiáng)的 聚氨酯系防滑涂料的制備方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下：一種SiC纖維增強(qiáng)的聚氨酯系防 滑涂料，由組分A、B、C和其它組分混合制備而成，其中，組分B的質(zhì)量含量為組分C的3~ 8%，其它組分與組分B、C混合，記為組分D，組分A與組分D以1:1~1. 1的質(zhì)量比混合，各 組分的質(zhì)量份數(shù)具體如下： 組分A: 聚四氫呋喃醚二醇：13~16份； 碳化二亞胺一脲酮亞胺改性4, 4_二苯基甲烷二異氰酸酯：13~16份； E44型環(huán)氧樹(shù)脂：1~2份； 組分B: SiC短纖維：3~7份； Al203:13 ~16 份； 表面改性劑：〇. 5~1份； 組分C: 碳化二亞胺一脲酮亞胺改性4, 4_二苯基甲烷二異氰酸酯：13~16份； 擴(kuò)鏈劑：1. 5~2. 2份； BaS04:l. 5 ~3 份； 鈦白粉：2~5份； 滑石粉~2. 5份； 其它組分： 稀釋劑：8~13份； 消泡劑：〇. 3~0. 6份； 流平劑：〇. 15~0. 4份； 其中，所述聚四氫呋喃醚二醇的分子量為900~1100 (優(yōu)選1000);所述SiC短纖維是 長(zhǎng)度為1. 5~2. 5mm的SiC纖維。選擇分子量900~1100的聚四氫呋喃醚二醇作為原料 之一合成聚氨酯彈性預(yù)聚體是因?yàn)榫鬯臍溥秽讯嫉姆肿恿咳舻陀?00,會(huì)造成預(yù)聚體 強(qiáng)度偏低，若高于1100,會(huì)造成預(yù)聚體流動(dòng)性變差，不利于使用；所述SiC短纖維的長(zhǎng)度若 短于1. 5mm，則對(duì)涂料的防滑性、耐磨性增加不明顯，若長(zhǎng)于2. 5mm，SiC短纖維在涂料中沉 積嚴(yán)重，影響涂料質(zhì)量。
[0007] 進(jìn)一步，所述組分B的質(zhì)量含量為組分C的3. 8~4. 8%。
[0008] 所述E44型環(huán)氧樹(shù)脂在組分A中的加入量為1~2份，若低于1份或高于2份均 導(dǎo)致斷裂延伸率偏低，耐磨性降低。
[0009] 進(jìn)一步，所述SiC短纖維的制備方法為：將SiC纖維加入高速破碎機(jī)，以35000~ 45000r/min的轉(zhuǎn)速破碎8~10s，用篩子篩選3~5次，得長(zhǎng)度為1. 5~2. 5mm的SiC短纖 維。所述SiC纖維可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)合成，由國(guó)防科技大學(xué)在CN101787588B中公開(kāi)的一種由 PCS纖維制備連續(xù)碳化硅纖維的方法生產(chǎn)的SiC纖維最佳，以其作為防滑劑的制作原料，其 優(yōu)勢(shì)在于：1)硬度大、高強(qiáng)度、高模量：復(fù)合防滑粒料應(yīng)具備防滑耐磨的性能要求；2)密度 ?。篠iC纖維密度小，用于涂料中能夠有效地降低防滑劑在涂料固化過(guò)程中的沉降現(xiàn)象；3) 纖維增韌：利用SiC纖維增韌機(jī)理能夠防止漆膜受到外力和沖擊導(dǎo)致的開(kāi)裂、剝落；故選用 SiC短纖維與常規(guī)防滑粒料制備表面改性劑改性的復(fù)合防滑劑。所述SiC短纖維在組分B 中的加入量為3~7份，若少于3份，最終產(chǎn)品的耐磨性偏低；若多于7份，纖維與組分C中 基體界面結(jié)合變差，基體本身交聯(lián)降低，從而導(dǎo)致產(chǎn)品摩擦系數(shù)和耐磨性降低，同時(shí)SiC短 纖維也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品與基材的界面結(jié)合變差，進(jìn)而影響附著力。
[0010] 進(jìn)一步，所述A1203的粒徑為40~100目。若小于40目，顆粒過(guò)小無(wú)法有效提高 產(chǎn)品摩擦系數(shù)和耐磨性；若大于100目，顆粒過(guò)大而出現(xiàn)嚴(yán)重沉降現(xiàn)象，影響產(chǎn)品性能。市 售A1203在組分B中的加入量為13~16份，若低于13份或高于16份，均導(dǎo)致產(chǎn)品摩擦系 數(shù)偏低，耐磨性不足。
[0011] 進(jìn)一步，所述表面改性劑為質(zhì)量濃度2. 5%的Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基 硅烷溶液，Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷優(yōu)選上海文華化工顏料有限公司生產(chǎn)的 KH570硅烷偶聯(lián)劑。加入表面改性劑的目的是為了改善未改性的SiC短纖維表面呈"親水 疏油"的極性狀態(tài)，與涂料基體樹(shù)脂之間的相容性差，進(jìn)而導(dǎo)致涂料性能惡化的問(wèn)題。表面 改性劑在組分B中的加入量為0. 5~1份，若少于0. 5份，不能明顯提高SiC短纖維在聚氨 酯系涂料中的分散性；若高于1份，會(huì)使粘度急劇增加，使SiC短纖維與聚氨酯系涂料的相 容性降低。
[0012] 進(jìn)一步，所述擴(kuò)鏈劑為二元醇，如1，4-丁二醇、乙二醇、1，6-己二醇，現(xiàn)有技術(shù)中， 常用的擴(kuò)鏈劑有二元醇、二元胺等，若選用二元胺，其中含有脲鍵，在剛性鏈段中形成大量 氫鍵，使得預(yù)聚體斷裂伸長(zhǎng)率偏低；而使用二元醇(如1，4-丁二醇）時(shí)，預(yù)聚體模量高，力學(xué) 性能好，最終漆膜硬而韌。
[0013] 所述BaS04、鈦白粉和滑石粉作為主要顏填料，是基于聚氨酯預(yù)聚體組分A與即將 合成的組分D中含有異氰酸根，所選顏填料不能含有活潑氫，否則會(huì)與異氰酸根發(fā)生反應(yīng)。 所述BaS04在組分C中的加入量為1. 5~3份，若少于1. 5份，對(duì)涂料的改善效果不明顯， 若多于3份，其在涂料中的分散難度急劇增加且出現(xiàn)明顯的團(tuán)聚和沉淀，嚴(yán)重影響涂料的 儲(chǔ)存穩(wěn)定性；所述鈦白粉在組分C中的加入量為2~5份，若少于2份，對(duì)涂料的改善效果 不明顯，若多于5份，其在涂料中無(wú)法完全分散且涂料狀態(tài)變差；所述滑石粉在組分C中的 加入量為1~2. 5份，若少于1份，對(duì)涂料的改善效果不明顯，若多于2. 5份，會(huì)使涂料粘度 快速增加，嚴(yán)重影響涂料性能。
[0014] 進(jìn)一步，所述稀釋劑為乙酸丁酯：二甲苯的質(zhì)量比為3:2的混合液。
[0015] 進(jìn)一步，所述消泡劑為聚硅氧烷的二異丁酮，優(yōu)選德國(guó)BYK公司生產(chǎn)的BYK-066N 型消泡劑。當(dāng)消泡劑在其它組分中的用量在〇. 3~0. 6份時(shí)漆膜狀態(tài)最佳，有效地克服了 涂膜的氣泡、縮孔等缺陷。
[0016] 進(jìn)一步，所述流平劑為聚丙烯酸酯，優(yōu)選德國(guó)BYK公司公司生產(chǎn)的BYK-330型流平 劑。當(dāng)流平劑在其它組分中的用量在〇. 15~0.4份時(shí)漆膜狀態(tài)最佳，有效地克服了涂膜的 氣泡、縮孔等缺陷。
[0017] 本發(fā)明進(jìn)一步解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種SiC纖維增強(qiáng)的聚氨酯 系防滑涂料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 將13~16份聚四氫呋喃醚二醇加入三口燒瓶中，以450~550r/min的轉(zhuǎn)速攪拌