砂磨機(jī)小知識(shí)
砂磨機(jī)對(duì)水性熱反射船殼涂料的影響
摘要：研制了一種水性太陽(yáng)熱反射型船殼涂料，考察了不同的基料、相同的隔熱顏填料和顏基比對(duì)涂層耐介質(zhì)性能的影響。采用光反射率表征了涂料對(duì)可見(jiàn)光、紅外光的反射性能。結(jié)果表明，以水性聚氨酯樹(shù)脂為成膜基料，以鈦白粉、云母粉、空心陶瓷微珠為隔熱功能顏填料，再加上水及助劑等，制備出的涂層與同樣體系的溶劑型熱反射船殼漆對(duì)可見(jiàn)光和近紅外光的反射率基本相同。
關(guān)鍵詞：水性涂料；熱反射；船殼漆
1引言
熱反射涂料對(duì)于降低船體的表面溫度，改善船上的工作環(huán)境具有重要意義，同時(shí)，應(yīng)用熱反射隔熱涂料還可以顯著降低艦船表面的升溫速率，能經(jīng)受太陽(yáng)光的曝曬、風(fēng)雨鹽霧和大氣的侵蝕，對(duì)整個(gè)船體的鋼結(jié)構(gòu)系統(tǒng)具有重要的保護(hù)作用[1-2]。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的熱反射涂料基本為溶劑型，雖然溶劑型熱反射涂料對(duì)太陽(yáng)能的熱反射率較高，隔熱效果最好，但隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，迫切需要發(fā)展無(wú)污染、同時(shí)具有良好熱反射效果的水性涂料。本文主要研究探討不同樹(shù)脂、不同介質(zhì)種類對(duì)水性熱反射涂層性能的影響。
2試驗(yàn)部分
2.1基本配方
水性熱反射船殼涂料的基本配方見(jiàn)表1。
表1 水性熱反射船殼涂料配方
2.2制備工藝
將各原料按配方量加入到砂磨機(jī)中，高速攪拌1h后，再研磨2h，當(dāng)細(xì)度達(dá)到要求后過(guò)濾、包裝。
2.3檢測(cè)方法
涂料的黏度、細(xì)度、固體含量、遮蓋力、流平性、流掛性和涂膜的厚度、附著力（劃圈法）、柔韌性、沖擊強(qiáng)度、耐蒸餾水、耐鹽水、耐油水混合物、耐紫外光老化分別按相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。熱反射性能用JFB-1便攜式反射率測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定。
3結(jié)果與討論
3.1涂膜的力學(xué)性能
不同水性樹(shù)脂熱反射涂料的力學(xué)性能見(jiàn)表2。
表2 不同水性樹(shù)脂熱反射涂料的力學(xué)性能
表2中PUA801是普通水性聚氨酯樹(shù)脂，PUA802是有機(jī)氟改性水性聚氨酯樹(shù)脂，PUA803是有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹(shù)脂。在相同的試驗(yàn)條件下，801的附著力較好，802和803的附著力較801差一些，802的抗沖擊性能較強(qiáng)，與有機(jī)氟改性聚氨酯樹(shù)脂后其整個(gè)分子鏈的柔韌性增強(qiáng)有關(guān)，水性聚氨酯樹(shù)脂涂膜的柔韌性很好。通過(guò)控制分子鏈段中軟硬段的比例可以調(diào)節(jié)涂膜的柔韌性，從而調(diào)整水性聚氨酯涂膜的硬度為B~3H。
3.2涂膜的耐水性能
不同水性樹(shù)脂涂料的耐蒸餾水性能見(jiàn)表3。
表3 不同水性樹(shù)脂涂料的耐蒸餾水性能
從表3可以看出，PUA801、802、803的耐蒸餾水性能很差，PUA903和PUD的耐蒸餾水性能較好，可以基本上滿足水性熱反射涂料對(duì)耐蒸餾水性能的要求。PUA801、802、803耐蒸餾水性能較差的原因可能是涂料中的部分水分還未從涂層中揮發(fā)到空氣中，或者被多孔性基材吸收就突然加熱干燥，不易形成連續(xù)性的涂層。由于大多數(shù)水性聚氨酯涂料是以含親水性的聚氨酯為主要固體成分，且有時(shí)還含水溶性高分子增稠劑，涂膜干燥后若未形成一定程度的交聯(lián)，則耐水性不佳[4-5]。PUA903和PUD耐蒸餾水較好的原因可能是交聯(lián)度較高，涂膜致密抗蒸餾水性能較好。
3.3涂膜耐海水性能
不同水性樹(shù)脂涂料的耐海水性能見(jiàn)表4。
表4 不同水性樹(shù)脂涂料的耐海水性能
從表4可以看出，水性聚氨酯PUD涂膜的耐海水性能明顯優(yōu)于耐蒸餾水性能，30d后也不出現(xiàn)氣泡。原因可能是涂膜本身就是一種滲透性介質(zhì)，海水中的離子濃度與涂膜中的離子濃度基本相當(dāng)，不會(huì)發(fā)生滲析與反滲析，因而涂膜的耐海水性能較耐蒸餾水性能好；雙組分聚氨酯PUA903涂膜比單組分聚氨酯PUA801、802、803涂膜的耐海水性好，雙組分聚氨酯PUA903是通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑來(lái)提高涂膜自身的交聯(lián)度，從而提高了水性聚氨酯涂膜的耐海水性能。這也是提高水性涂膜耐介質(zhì)性能的方法之一。
3.4涂膜耐油水混合物性能
不同水性樹(shù)脂涂料耐油水混合物性能見(jiàn)表5。
表5 不同水性樹(shù)脂涂料的耐油水混合物性能
水性聚氨酯PUA903和PUD涂膜48h內(nèi)耐油水混合物的性能是比較優(yōu)秀的，但是30d后PUD涂膜的耐油水性能下降，用硅烷偶聯(lián)劑固化的雙組分PUA903完好，這說(shuō)明水性聚氨酯涂膜短時(shí)間內(nèi)可以經(jīng)受住油水混合物的腐蝕。如果要長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受油水混合物的腐蝕，研究發(fā)現(xiàn)在涂料中加入dowcoring84，wetlink78和silok412等內(nèi)交聯(lián)劑可以提高涂膜的耐油水混合物的能力。因而提高水性聚氨酯涂膜耐油水混合物性能的途徑，可以通過(guò)提高樹(shù)脂本身的交聯(lián)度，以及外加提高交聯(lián)度的助劑，這2種方法都是可行的。
3.5涂膜耐酸性能
不同水性樹(shù)脂涂膜耐鹽酸性能見(jiàn)表6。
表6 不同水性樹(shù)脂涂膜耐鹽酸（10%）性能
水性聚氨酯涂膜的耐鹽酸（10%）性能，雙組分PUA903和PUD涂膜48h內(nèi)完好，雙組分PUA903涂膜30d后仍完好。發(fā)現(xiàn)在水性聚氨酯涂料中加入含有鐵鹽或鋅鹽的助劑是可以提高涂膜的耐酸性能的，其中可能的原因：涂膜中的鐵鹽和鋅鹽助劑中游離的金屬離子和氫陽(yáng)離子，在液體狀態(tài)下與氯陰離子形成電極，對(duì)涂膜具有一定的保護(hù)作用，一定程度上可提高水性涂膜的耐酸性能。
3.6漆膜耐老化性能
不同水性樹(shù)脂涂料的耐QUV老化500h后的照片見(jiàn)圖1。
圖1 耐QUV老化500h照片
從圖1可以看出，PUA801和803經(jīng)過(guò)QUV老化試驗(yàn)后，涂膜有部分爆裂，同時(shí)爆裂部分邊緣泛銹，PUA802整體涂膜完整，但也變色。說(shuō)明氟改性的水性聚氨酯樹(shù)脂較丙烯酸改性和有機(jī)硅改性的樹(shù)脂的涂膜耐QUV老化性能優(yōu)秀。
3.7熱反射率討論
以相同顏基比、同樣顏填料類型、僅樹(shù)脂不同制備的溶劑型海灰熱反射涂料和水性海灰熱反射涂料進(jìn)行熱反射率對(duì)比，反射率曲線見(jiàn)圖2和圖3。
圖2 溶劑型海灰熱反射涂料反射率曲線
圖3 水性海灰熱反射涂料反射率曲線
對(duì)比圖2和圖3可知，在390~780nm的可見(jiàn)光區(qū)和760~1500nm的近紅外反射區(qū)，水性熱反射船殼漆的反射率與溶劑型的相差無(wú)幾，也就是在同樣條件下，水性熱反射涂料對(duì)可見(jiàn)光和近紅外的反射效果可以與溶劑型的相當(dāng)，在1500~2500nm的遠(yuǎn)紅外區(qū)可以比較明顯地看出水性熱反射船殼漆略劣于溶劑型。因而也印證了基料種類的差異對(duì)涂層反射紅外線性能的影響較小[6-7]。
4結(jié)語(yǔ)
⑴水性熱反射船殼漆的性能與水性聚氨酯樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)和性能有著十分密切的聯(lián)系，水分散型聚氨酯的耐介質(zhì)性能要優(yōu)于丙烯酸改性水性聚氨酯的性能,雙組分水性聚氨酯的性能要優(yōu)于自干型單組分聚氨酯。
⑵水性熱反射涂料的熱反射性能與溶劑型熱反射涂料的性能在反射率方面基本相差無(wú)幾，涂層的熱反射率與樹(shù)脂的種類沒(méi)有十分密切的關(guān)系。
⑶水性熱反射涂料可以替代溶劑型熱反射涂料應(yīng)用于很多領(lǐng)域，例如：建筑業(yè)的屋頂和玻璃幕墻；石油工業(yè)的海上鉆井平臺(tái)、油罐、石油管道；運(yùn)輸業(yè)的汽車、火車、飛機(jī)表面、造船工業(yè)的船殼及兵器及航天工業(yè)的坦克、軍艦的表面等。對(duì)提高我軍的軍事現(xiàn)代化，增強(qiáng)軍事實(shí)力，鞏固國(guó)防具有十分重要的軍事、社會(huì)和環(huán)境效益。
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