聚天冬氨酸酯聚脲涂层的制备及抗空蚀性能的研究

论文摘要

聚脲是近年来在聚氨酯基础上发展形成的一种新型环保材料,聚天冬氨酸酯聚脲是其发展的最新阶段。聚脲已经在国内外的工程上得到了大量的应用。空蚀是存在于水力机械和水工建筑的一种破坏形式,严重影响其使用寿命。在金属材料表面涂覆弹性体涂层可以有效地改善材料的抗空蚀性能。本文制备出聚天冬氨酸酯聚脲,并对其力学性能进行测试,筛选出性能比较好的三种材料进行空蚀实验,对其抗空蚀性能进行研究。本文采用HDI三聚体和聚四氢呋喃醚为原料,制备出异氰酸酯含量为15%的异氰酸酯预聚体。选取端氨基聚醚和马来酸二乙酯通过Michael加成合成出聚天冬氨酸酯,利用端氨基聚醚与异氰酸酯反应速率远大于聚天冬氨酸酯与异氰酸酯反应速率的现象,通过滴加异氰酸酯到反应物中消耗掉端氨基聚醚,用标准盐酸溶液滴定聚天冬氨酸酯的方式来确定反应进行程度。以HDI三聚体预聚物和聚天冬氨酸酯为两种组分,MOCA为扩链剂,通过改变MOCA含量制备出一系列的涂层。对这些涂层的性能进行测试,发现随着MOCA含量的增加,涂层的拉伸强度和附着力增大、断裂伸长率减小。进行冲击测试的几种涂层耐冲击性能都比较好,说明制备的聚脲涂层有很好的柔韧性。聚天冬氨酸酯聚脲的分子链段上含有疏水基团,涂层的耐水性能优良。用本文制备的聚脲涂层直接涂覆在空蚀试样端面进行空蚀实验,10h的空蚀实验后,发现MOCA质量分数为0.158的涂层抗空蚀性能最好,优于MOCA质量分数为0.250和0.210的涂层。记录空蚀作用下MOCA质量分数为0.158的涂层破坏的发展情况。可以判断出此涂层空蚀破坏主要是由试样端面处的气泡溃灭后,产生的高速射流对材料表面高频率的冲击造成的疲劳破坏。并且这三种涂层的抗空蚀性能都优于改性环氧树脂涂层和刚性聚脲涂层,说明聚天冬氨酸酯聚脲在抗空蚀领域有一定的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 聚脲技术简介
• 1.2.1 聚脲的发展
• 1.2.2 聚脲涂层的制备与应用
• 1.3 空蚀的基本理论
• 1.3.1 空蚀损伤的危害性
• 1.3.2 空蚀机理
• 1.3.3 空蚀破坏的形貌特点
• 1.3.4 抗空蚀材料的研究进展
• 1.4 本文的研究目的和主要内容
• 第二章 聚脲涂层两种组分的制备
• 2.1 异氰酸酯预聚体的合成
• 2.1.1 主要实验仪器设备及原料
• 2.1.2 异氰酸酯预聚体合成的工艺条件
• 2.1.3 预聚体合成实验的结果及分析
• 2.2 聚天冬氨酸酯的合成
• 2.2.1 主要实验仪器设备及原料
• 2.2.2 聚天冬氨酸酯的合成工艺条件
• 2.2.3 聚天冬氨酸酯合成实验的结果与分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 聚脲涂层的制备及性能研究
• 3.1 聚脲涂层的反应原理
• 3.2 聚脲弹性体的制备
• 3.3 实验仪器及设备
• 3.4 聚脲弹性体的性能测试
• 3.4.1 拉伸强度和断裂伸长率的测试
• 3.4.2 硬度测试
• 3.4.3 聚脲弹性体涂层的附着力测定
• 3.4.4 耐冲击试验
• 3.4.5 耐盐水性能试验
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 拉伸试验的结果与分析
• 3.5.2 附着力的测试结果及分析
• 3.5.3 耐冲击的实验结果及分析
• 3.5.4 耐介质实验结果及分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 聚脲弹性体在抗空蚀领域的应用
• 4.1 空蚀实验设备
• 4.1.1 实验系统
• 4.1.2 实验参数
• 4.2 几种材料的空蚀表面破坏情况
• 4.2.1 实验材料的制备
• 4.2.2 空蚀实验
• 4.2.3 实验结果及分析
• 4.3 聚天冬氨酸酯聚脲弹性体的空蚀实验
• 4.3.1 试样的制备
• 4.3.2 聚天冬氨酸酯聚脲的空蚀实验
• 4.3.3 实验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 论文结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况
• 致谢