[发明专利]一种抗空蚀、防腐多功能涂料及涂层

说明书

本发明公开了一种抗空蚀、防腐多功能涂料及涂层，属于抗空蚀涂层技术领域。本发明采用聚氨酯为涂层主体，可有效抵挡空泡破裂带来的持续不断的冲击，此外该涂层添加碳化硅纳米颗粒具有良好的散热功能，可保证所吸收空化的能量通过热能瞬间散发出去，同时该涂层的碳化硅纳米颗粒能够阻挡水分子的进入，因此也具有高效的防腐能力。另外添加碳化硅粉末也可以有效提高聚氨酯涂层的力学性能，进而提高其抗空蚀能力。

技术领域

本发明属于抗空蚀涂层技术领域。

背景技术

空蚀是一种特殊的磨损和腐蚀形式，通常发生在船舶部件的表面，如泵、船用螺旋桨和涡轮叶片。由空化引起的气泡坍塌产生的最大压力可以达到1500MPa，其频率高达10万赫兹，这种周期性高压通常会导致瞬间高温(300℃)和较大的冲击力，材料的局部表面会迅速疲劳。产生的瞬间高温如果不能及时释放到海水中，对将会导致涂层熔化，同时涂层表面会受到气泡和微射流的反复冲击时，无力抵挡，导致点蚀和空隙的产生，使涂层强度急剧下降，从而影响其使用寿命，严重威胁组件的正常和安全运行。

另外船舶入水后，船体表面受到海水浸泡发生电化学腐蚀，造成基底服役寿命锐减、然而迄今为止，目前几乎所有的研究只关注与涂层对防腐、防空蚀单方面影响，而不考虑其综合影响，目前还没有报道专门针对抗空蚀和防腐相结合的涂层。

发明内容

针对上述现象，本发明提出了抗空蚀、防腐多功能涂料及涂层，所述涂料的组分为：聚氨酯预聚体溶液、扩链剂、溶剂和碳化硅粉末；所述的碳化硅粉末占涂料总质量的百分比为1wt％-3wt％，其中最优为3wt％；

聚氨酯预聚体溶液的单体为甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)和聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)；TDI与PTMG质量比为(0.35～0.5):1；

溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、DMF、甲苯、异丙醇和丙酮中的一种或几种；溶剂与聚氨酯预聚体溶液的质量比为(7:3)～(1:2)；

扩链剂为3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷(MoCA)和1,4-丁二醇(BDO)的混合溶液；BDO与MoCA的质量比为0.67:1；扩链剂与聚氨酯预聚体溶液的质量比为(0.13～0.19):1；

所述的碳化硅粉末粒径优选5000-8000目。

聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)的优选的分子量为1000。

所述涂料及涂层的制备方法如下：

1)按照TDI与PTMG质量比为(0.35～0.5):1的比例称取TDI与PTMG；

2)将PTMG和TDI分别倒入旋转蒸发仪的旋转瓶中，在120℃、0.093MPa真空度下减压蒸馏2h，冷却至60°之后装瓶密封保存。

3)将TDI倒入四口烧瓶中，并将油浴锅加热至50℃并通入氮气，之后将PTMG倒入至恒压滴液漏斗并以1-20滴/s的速度滴加到四口烧瓶中，PTMG滴加完成之后保证50℃温度继续反应30min，获得聚氨酯预聚体溶液；

4)按照BDO与MoCA的质量比为0.67:1称取BDO与MoCA混合溶液作为扩链剂，在真空干燥箱中抽真空并加热至110℃使得MoCA融化。

5)取熔化后的扩链剂加入到四口烧瓶，同时也需要加入溶剂，使得溶剂与溶液的质量比值为20～40％；将油浴锅的温度升温以保证溶液的温度可以达到60℃，之后恒温反应6h，冷却至常温之后装瓶密封保存；

6)将一定量的碳化硅粉末倒入溶剂中，并在连续超声4小时，使得碳化硅在溶剂中分散，所得碳化硅分散液中碳化硅的浓度为0.5～1mL/mg；

7)按照碳化硅粉末占涂料总质量的百分比为1wt％-3wt％称取聚氨酯预聚体溶液和碳化硅分散液，将二者混合超声4小时，之后继续搅拌4小时；