聚氨酯和环氧树脂涂层耐水性能对比研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.007

中国塑料 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (2): 39-44.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2024.02.007

聚氨酯和环氧树脂涂层耐水性能对比研究

刘刚¹(), 江雄², 郎梼², 王艺³, 张璐¹, 胡松超¹, 常毅君⁴, 张启路³()

^1.西安热工研究院有限公司，西安 710054
^2.四川华能康定水电有限责任公司，成都 610041
^3.西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，西安 710049
^4.华能（浙江）能源开发有限公司玉环分公司，浙江台州 317604

收稿日期:2023-08-14 出版日期:2024-02-26 发布日期:2024-02-03
通讯作者: 张启路（1984—），男，副教授，从事聚氨酯弹性体材料设计、制备及作为耐磨材料的应用研究，qilu.zhang@xjtu.edu.cn
E-mail:398455177@qq.com;qilu.zhang@xjtu.edu.cn
作者简介:刘刚(1988—)，男，高级工程师，从事电站重要金属部件表面焊接修复及防护技术研究，398455177@qq.com
基金资助:
华能集团总部科技项目“基于高弹性体/硬质颗粒结构设计的抗磨蚀双相复合涂层制备方法与应用研究”(HNKJ21?HF243)

A comparative study on water resistance of polyurethane and epoxy resin coatings

LIU Gang¹(), JIANG Xiong², LANG Tao², WANG Yi³, ZHANG Lu¹, HU Songchao¹, CHANG Yijun⁴, ZHANG Qilu³()

^1.Xi′an Thermal Power Research Institute Co，Ltd，Xi′an 710054，China
^2.Sichuan Huaneng Kangding Hydropower Co，Ltd，Chengdu 610041，China
^3.State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials，Xi′an Jiaotong University，Xi′an 710049，China
^4.Yuhuan Branch of Huaneng （Zhejiang） Energy Development Co，Ltd，Taizhou 317604，China

Received:2023-08-14 Online:2024-02-26 Published:2024-02-03
Contact: ZHANG Qilu E-mail:398455177@qq.com;qilu.zhang@xjtu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

本文选择了不同类型的聚氨酯（PU）涂层和环氧树脂（EP）涂层作为代表，通过红外光谱、固态核磁共振、热失重分析和热力学性能分析，研究了长期水下浸泡对涂层结构和性能的影响，并进一步对比了上述不同材料的水解稳定性。结果表明，聚醚型聚氨酯（PTMG⁃PU）涂层具有最优的耐水性，并且其化学结构基本没发生化学水解作用，然而加入陶瓷增强颗粒会降低材料的耐水性，并可能加速水解作用对涂层结构和性能的影响；相同水解条件下，聚酯型聚氨酯（PEA⁃PU）和EP涂层在水中的耐水性较差，并且可能发生聚合物链的化学水解作用，进而导致材料储能模量的提高。

关键词: 水解, 涂层, 聚氨酯, 环氧树脂

Abstract:

In this study， the hydrolysis behavior of four types of polymer coatings， including three polyurethanes and one epoxy resin were evaluated with the assistance of Fourier⁃transform infrared spectroscopy， solid⁃state nuclear magnetic resonance， thermogravimetric analysis， and dynamic mechanical analysis. The results demonstrated that the polyether⁃based polyurethane coating exhibited superior water resistance and minimal impact on its chemical structure due to hydrolysis. However， the incorporation of ceramic particles can significantly accelerate the hydrolysis， resulting in an increase in water absorption and a decrease in coating performance. Both polyester⁃based polyurethane and epoxy resin coatings exhibited poor water resistance under the same conditions， and a chemical degradation might occur， resulting in an increase in storage modulus.

Key words: hydrolysis, coating, polyurethane, epoxy resin

中图分类号:

TQ323

刘刚, 江雄, 郎梼, 王艺, 张璐, 胡松超, 常毅君, 张启路. 聚氨酯和环氧树脂涂层耐水性能对比研究[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 39-44.

LIU Gang, JIANG Xiong, LANG Tao, WANG Yi, ZHANG Lu, HU Songchao, CHANG Yijun, ZHANG Qilu. A comparative study on water resistance of polyurethane and epoxy resin coatings[J]. China Plastics, 2024, 38(2): 39-44.

图/表 6

图1 样品水解前后涂层的FTIR谱图

Fig.1 FTIR spectra of coating of the samples before and after hydrolysis

样品	参照样品	水解样品	F_IR/%
PTMG⁃PU	1 888	2 920	55
PEA⁃PU	2 264	5 815	157
PTMG⁃PU/陶瓷	1 500	4 993	233
EP	10 079	22 553	124

表1 样品的FIR

Tab.1 FIR of the samples

图2 样品水解前后涂层固态核磁共振碳谱

Fig.2 Solid state nuclear magnetic resonance carbon spectra of coating of the samples before and after hydrolysis

图3 PU⁃PEA水解反应方程式

Fig.3 Hydrolysis reaction equation of PU⁃PEA

图4 样品的TG和DTG曲线

Fig.4 TG and DTG curves of the samples

图5 样品E′、E″及tanθ随温度的变化

Fig.5 Change of E′，E″ and tanθ with temperature

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聚氨酯和环氧树脂涂层耐水性能对比研究

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