噴涂型聚氨酯彈性體耐磨材料性能研究

天津市合成材料工業研究所有限公司 天津 300220

當今社會的發展和進步中，材料的損耗一直是人們關注的重點，在之前的實際應用中，因為聚氨酯材料在耐磨性能中有著突出的表現，因此經常被使用，但是在過程中它卻有著成本高、耐熱性差等缺點，導致在實際施工過程中帶來很多不必要的損失。隨著研究發現噴涂型聚氨酯彈性體的出現可以解決這些問題，不僅耐磨性好，還在實際應用中可以簡單方便地使用，成本低等等諸多優點，但是國內對其的研究還有不足之處，對其耐磨性能的研究也有欠缺，因此在本文對其相關內容進行介紹并且對其耐磨性能進行研究分析，為后續噴涂型聚氨酯彈性體的研究奠定基礎。

1 相關研究發展簡介

1.1 噴涂型聚氨酯彈性體應用簡介

噴涂型聚氨酯彈性體在實際應用中變現十分優秀，其涂層可以在施工前后完全安全環保，不會產生有害物質污染環境。因為其優秀的特性，使得它被廣泛應用在眾多領域，例如化工防腐、管道、建筑等。

在化工防腐中，在化工儲罐中使用噴涂型聚氨酯彈性體，可以發揮出立面不流淌等優點，并且因為其有很好的附著力，被長期使用其也不會脫落，并且它耐介質性能突出，在使用過程中有著非常不錯的表現。

在建筑中，利用它的特性常應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鍵，如果其在施工中無法保障，那么在寒冷的冬季和炎熱的夏季到來時將無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題，而噴涂型聚氨酯彈性體的耐磨防水等優良特性可以解決過這些問題[1]。

在管道中，可以應用到很多行業，例如在海底管道中利用其對管道節點進行保護，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 氫鍵結構

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，并且也是隨時發生的，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，通過這些研究可以理解材料磨損的因素并且指導工作使用正確的材料，這樣才能對磨損做到有效地降低，進而幫助設備的運行是可靠的。通常來講經常選擇兩種方法來降低使用過程中的材料磨損，一是采用恰當的工藝來保證加工中的損耗，二是針對需要選擇耐磨材料。而對于噴涂型聚氨酯彈性體來講，其有著很好的附著力、硬度和韌性對耐磨性有影響。并且它的結構能夠使得它內部形成氫鍵，這可以讓它能夠在抗撕裂強度上有較好的表現。氫鍵可以讓摩擦產生的熱量被部分的吸收，而在摩擦結束后，內部又可以形成氫鍵，正是因為這個特性，使得其可以具有較高的韌性并且在耐磨性能上表現良好，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、附著力和自身結構等。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減少，但是隨之帶來的就是韌性等性能的下降，在實際施工過程中，表面微斷裂的可能性大大增加。為了解決這一問題，人們想到加入填料，但是相容性問題和物理力學性能等的保證也成為伴隨而來的難題。

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生在脆性材料中，而且還可以觀察存在犁溝效應。除此之外，磨粒磨損非常常見，因此如何解決磨粒磨損帶來的損害是非常重要的。粘著磨損十分常見，并且其可能因為其造成問題體現迅速而使得設備故障發生不可預估時間而造成巨大損失。疲勞磨損主要發生在滾動軸承等中，哪怕有潤滑劑的幫助，其也是無法避免的。最終可能會導致材料的表面發生斷裂。

下面對三類噴涂型聚氨酯彈性體進行性能研究，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。

通過實驗的進行，確定了三種噴涂方法，并且進行了相應的實驗。分別從耐水性、耐磨性等方面進行全方位的性能測定。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，出現了磨粒磨損，而PTMG型材料在磨損表面存在山脊狀花紋，表明其出現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狀花紋，但是比PTMG型材料的耐磨性能表現略差。通過實驗結果可以得知，最終這三種方法得到的涂層性能表現良好，并且經過多次實驗和測試之后，表現問題，有著可以實際使用的科學價值。

3 結束語

磨耗是延長設備使用壽命的關鍵，因此耐磨材料一直都是各個領域研究的重點。而噴涂型聚氨酯彈性體是一種新型的技術，其有著快速固化等特點，并且在耐磨防水等方面表現優秀，使得其被廣泛應用在諸多領域之中。本文通過對噴涂型聚氨酯彈性體進行介紹，為后續針對其的進展奠定基礎。