1、引言

　　在当今社会发展中，工业的发展处于主流地位，而在工业发展中，化工设备又起着关键性的作用。这些设备在生产过程中不可避免地承受着各种化学品的腐蚀和设备零部件的磨损，如果单从设备材料方面解决这个问题，很不经济，给设备的防护与维修带来了很多问题。而材料的表面处理及表面涂覆却是解决这类问题的优良途径之一，通过研制具有一定特性的涂料对其进行涂装，提高设备表面性能，增强设备的使用寿命。本课题就是通过研究以环氧和聚氨酯树脂为黏结剂制成的耐磨防腐涂料来解决金属的磨损与腐蚀问题。

　　2、试验部分

　　2.1主要原料和仪器

　　主要原料有蓖麻油（C.O.）：化学纯，羟值163mgKOH/g，黄色透明黏稠液体，天津市化学试剂六厂；甲苯二异氰酸酯（TDI）：化学纯，无色透明液体，西安电力化学厂；二丁基二月桂酸锡：化学纯，无色透明液体，上海上浦化工有限公司；环氧树脂（E-44）：黄色透明黏稠液体，兰州树脂厂；环氧固化剂（JA-l型）：褐色黏稠液体，四川省浦江精细化工厂；丙酮：分析纯，无色透明液体，天津市化学试剂六厂；KH-550：分析纯，无色透明液体，盖县化工厂；NDZ-31l：分析纯，无色透明液体，南京曙光化工厂；聚四氟乙烯（800目）：国产；二硫化钼（600目）：国产；氧化铬（600目）：国产。

　　主要仪器有天平、烧杯、量筒、玻璃棒、水浴锅、羊毛刷、电子搅拌器、针头、胶头滴管、CM无釉砖耐磨试验机、ssl6型液体喷砂机、铅笔。

　　2.2试验方法

　　2.2.1基材预处理

　　试验中的低碳钢试样采用喷砂处理。选用棱角多、硬度适中、80目的石英砂为磨料。以0.5～0.6MPa干燥洁净压缩空气为动力，喷距为150mm，喷射角为300～750，将磨料高速喷射到试样表面，将表面杂质彻底地清除并使表面粗化，使涂层与基体有良好的附着力。

　　2.2.2涂料的制备

　　（1）聚氨酯涂料

　　改性聚氨酯的制备：将蓖麻油与TDI按一定的比例混合在一起，然后加入适量丙酮，将溶液混合好后，用玻璃棒搅拌，在水浴中加热，在40-50℃之间恒温反应3h。

　　填料预处理：首先将适量KH一550加入到与填料等量的二甲苯中，使其溶解，然后将3种称好的填料混合，加入到已配好的KH一550溶液中，搅拌大约15min后静置待用。

　　涂料的制备：将改性聚氨酯、固化剂二丁基二月桂酸锡（用量为每10g树脂中3滴，约为树脂量的0.6％）依次加入到处理好的填料中进行搅拌，配置成涂料，然后刷涂在试样表面。

　　（2）环氧树脂涂料

　　环氧树脂的溶解：将适量丙酮加入到环氧树脂中，高速搅拌，直到树脂全部溶解。

　　填料预处理：先将氧化铬与二硫化钼进行螯合处理，然后与聚四氟乙烯混合，加入到与填料等量的二甲苯中润湿、研磨，搅拌大约15min后静置待用。

　　涂料的制备：将溶解的环氧树脂及环氧固化剂（用量为树脂的10％～25％，）依次加入到处理好的填料中进行搅拌，配置成涂料，然后刷涂在试样表面。

　　2.2.3涂层的性能测试

　　采用cM无釉砖耐磨试验机测试涂层的耐磨性，耐磨机的主要参数：摩擦钢轮转速为75r/min；直径为（200.0±0.2）mm；厚度为（10.0±0.1）mm；摩擦钢轮硬度为HB203～245；载荷为3.3kg；旋转圈数为l000转。试样与摩擦钢轮进行对磨，在涂层表面产生磨坑，以磨坑的弦长表示耐磨效果。根据GB/T9286-88划格法测试涂层的附着力；根据GB/T6739-86测试涂层的硬度；根据GB/Tl763-88测试涂层的耐蚀性。

　　3、正交试验与结果分析

　　试验采用四因素三水平L9（34）正交设计，通过极差分析筛选出最优配方。

　　3.1聚氨酯涂料试验与分析

　　试验中将聚氨酯的量定为10g，固化剂用量不变，考察KH-550、氧化铬、聚四氟乙烯、二硫化钼用量对涂层性能的影响。

　　3.1.1正交试验与结果分析

　　3.1.2因素与指标趋势随着KH-550含量的增加，附着力先减小后增大，因为KH-550用量小于0.5％时是作为填料预处理剂使用的，此时对填料的包覆效果较好，填料分散均匀，涂层附着力较好，当KH-550的预处理作用与偶联作用均为最低，涂层附着力最差，随着含量继续增加，KH-550的预处理作用完全转变为偶联作用且作用不断增强，涂层的附着力增大，由此体现了KH-550对树脂附着力的提高作用。含极性基团的改性聚氨酯与表面含有一些极性基团的填料（如聚四氟乙烯粉末）复合时在基料与填料之间形成了较牢固的结合，有助于附着力的提高。

　　随着二硫化钼用量的增加，涂层表面形成了一些不均匀质点，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较低，故使涂层的硬度下降。随着氧化铬含量的增加，涂层表面会形成硬质颗粒，在含量大于一定数值时，将使涂层硬度增加。

　　随着氧化铬、聚四氟乙烯和二硫化钼含量的增加，涂层的耐磨性都呈增大趋势，其中氧化铬和二硫化钼含量对耐磨性增大的趋势影响较大，因为在l000转的范围内表层的氧化铬和二硫化钼的耐磨和减摩作用较大，而聚四氟乙烯含量对耐磨性增大的趋势影响较小，原因在于1000转范围内聚四氟乙烯的减摩作用处于次要地位。

　　3.2环氧树脂涂料试验与分析试验中将环氧树脂的量定为10g，考察固化剂、氧化铬、聚四氟乙烯、二硫化钼用量对涂层性能的影响。

　　3.2.2因素与指标趋势随着固化剂含量的增大，涂层的附着力先增大后减小，固化剂含量增加，环氧树脂的固化效果提高，因而涂层的附着力增大。然而固化剂含量进一步增加，涂层脆性增大，附着力降低；随着氧化铬含量的增加，涂层的附着力增大，说明经NDZ-311处理的氧化铬的偶联效果好；随着聚四氟乙烯含量的增加，涂层的附着力先增大后减小，是因为聚四氟乙烯中含极性基团，有助于涂层附着力的提高，所以随着聚四氟乙烯含量在0.8～1.0g之间变化时涂层的附着力是增大的，但是聚四氟乙烯的量继续增加偶联剂对其偶联效果降低，其极性基团对附着力的影响发挥不了作用，因此导致附着力呈下降趋势。

　　随着固化剂含量的增大，涂层的耐磨性先增大后减小，固化剂的含量增大，环氧树脂与固化剂固化效果提高，涂层的硬度增大，耐磨性提高，然而固化剂含量大于1.5g时，涂层的脆性增大，耐磨性降低。随着氧化铬含量的增加，涂层的耐磨性提高；氧化铬属硬质颗粒，耐磨性好，分布在涂层表面，涂层与钢：轮对磨时，钢轮先与氧化铬摩擦，因而耐磨性提高；聚}四氟乙烯和二硫化钼属减摩材料，能在一定程度上降低磨损。但在钢轮旋转l000转的条件下，减摩材料没有完全发生作用，聚四氟乙烯较二硫化钼摩擦系数低，其发挥主要减摩作用。

　　随着固化剂含量增加，固化剂与环氧I树脂交联程度增大，因而涂层的硬度增大；随着氧化铬、二硫化钼含量的增加，涂层的硬度增大，氧化铬、二取化钼等硬质颗粒分布在涂层表面，能增加其硬度；聚四氟乙烯本身的硬度较低，故涂层的硬度会下降。

　　4、结论

　　本试验分别对环氧树脂及聚氨酯为基料制成的涂层进行了研究及测试。所制得的聚氨酯涂层由10g聚氨酯；3滴催化固化剂二丁基二月桂酸锡；lg氧化铬；lg聚四氟乙烯；0.2g二硫化钼；4滴KH-550组成。环氧涂层由10g环氧E-44；1.5g环氧固化剂JA-1；1.2g氧化铬；0.6g聚四氟乙烯；0.2g二硫化钼组成。根据测试结果可以看出2种涂料都具有优良的硬度、附着力、耐磨性和耐蚀性，就其二者比较而言，聚氨酯的耐磨性优于环氧涂层，而环氧涂层的硬度和附着力又比聚氨酯涂层的优越，由于它们不同的优越点，可以将其应用于不同的场合，增强设备的使用性能及使用寿命。