一种SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种防滑涂料及其制备方法，具体涉及一种Sic纤维增强的聚氨酯系 防滑涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 甲板防滑涂料是指用于舰艇甲板部位具有防滑作用的涂料，主要分为普通甲板防 滑涂料和飞行甲板防滑涂料。随着国际竞争日益剧烈和军事高科技的不断发展，航空母舰 和各类舰船吨位不断增大，新型舰载飞机发展之快，对甲板防滑涂料性能及涂装工艺要求 日益苛刻。甲板防滑涂料防滑、耐磨损、高强度等特殊性能能够保障舰载飞机的停泊和安全 起降，以及甲板工作人员的安全，对舰船完成战役战术任务起着重要作用。因为甲板部位极 易集水、结露，且甲板部位和大气直接接触，长期经受阳光暴晒、风雨侵蚀以及海水干湿交 替作用等，所以甲板防滑涂料还需具备优异的防腐性、耐候性和附着力等。
[0003] 我国自主研发的甲板防滑涂料虽取得重大突破，但依旧不能很好的满足目前大型 舰艇甲板涂装要求。尤其在北海地区严寒的冬天，舰载甲板表面会结冰，现有的聚氨酯防滑 涂料弹性发生变化，容易出现涂层磨损；结冰后漆膜硬度迅速增大，涂料漆膜表面的防滑粒 料转变成硬接触面，对于钢铁等硬材料在漆膜上的滑动属于点接触，进而减少了涂层与硬 材料的接触面，导致摩擦阻力急剧降低，出现防滑效果变差的问题，严重时人员摔倒于坚硬 而凸起不平、尖锐的甲板上容易受伤。加之，美国在该领域的技术封锁和依靠进口带来的巨 额费用，急需一种能够长期使用、具有一定弹性，同时又满足具有足够大的摩擦力和表面虽 有凸起但不尖锐伤人的新型防滑涂料，以尽量减少维修周期和工作量，消减开支。对于改善 大型舰艇工作环境与延长舰艇在航率，具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种主要涂覆于民用船舶及大型军用舰船甲 板表面以提高其摩擦系数，同时还具备高附着力的特点及低温时综合性能优异的SiC纤维 增强的聚氨酯系防滑涂料。
[0005] 本发明进一步要解决的技术问题是，提供一种使得添加的SiC短纤维与涂料基体 的相容性较好，产品具有高附着力和高耐候性，综合性能好，施工难度低的SiC纤维增强的 聚氨酯系防滑涂料的制备方法。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种SiC纤维增强的聚氨酯系防 滑涂料，由组分A、B、C和其它组分混合制备而成，其中，组分B的质量含量为组分C的3~ 8%，其它组分与组分B、C混合，记为组分D，组分A与组分D以1:1~1. 1的质量比混合，各 组分的质量份数具体如下： 组分A: 聚四氢呋喃醚二醇：13~16份； 碳化二亚胺一脲酮亚胺改性4, 4_二苯基甲烷二异氰酸酯：13~16份； E44型环氧树脂：1~2份； 组分B: SiC短纤维：3~7份； Al203:13 ~16 份； 表面改性剂：〇. 5~1份； 组分C: 碳化二亚胺一脲酮亚胺改性4, 4_二苯基甲烷二异氰酸酯：13~16份； 扩链剂：1. 5~2. 2份； BaS04:l. 5 ~3 份； 钛白粉：2~5份； 滑石粉~2. 5份； 其它组分： 稀释剂：8~13份； 消泡剂：〇. 3~0. 6份； 流平剂：〇. 15~0. 4份； 其中，所述聚四氢呋喃醚二醇的分子量为900~1100 (优选1000);所述SiC短纤维是 长度为1. 5~2. 5mm的SiC纤维。选择分子量900~1100的聚四氢呋喃醚二醇作为原料 之一合成聚氨酯弹性预聚体是因为聚四氢呋喃醚二醇的分子量若低于900,会造成预聚体 强度偏低，若高于1100,会造成预聚体流动性变差，不利于使用；所述SiC短纤维的长度若 短于1. 5mm，则对涂料的防滑性、耐磨性增加不明显，若长于2. 5mm，SiC短纤维在涂料中沉 积严重，影响涂料质量。
[0007] 进一步，所述组分B的质量含量为组分C的3. 8~4. 8%。
[0008] 所述E44型环氧树脂在组分A中的加入量为1~2份，若低于1份或高于2份均 导致断裂延伸率偏低，耐磨性降低。
[0009] 进一步，所述SiC短纤维的制备方法为：将SiC纤维加入高速破碎机，以35000~ 45000r/min的转速破碎8~10s，用筛子筛选3~5次，得长度为1. 5~2. 5mm的SiC短纤 维。所述SiC纤维可通过现有技术合成，由国防科技大学在CN101787588B中公开的一种由 PCS纤维制备连续碳化硅纤维的方法生产的SiC纤维最佳，以其作为防滑剂的制作原料，其 优势在于：1)硬度大、高强度、高模量：复合防滑粒料应具备防滑耐磨的性能要求；2)密度 小：SiC纤维密度小，用于涂料中能够有效地降低防滑剂在涂料固化过程中的沉降现象；3) 纤维增韧：利用SiC纤维增韧机理能够防止漆膜受到外力和冲击导致的开裂、剥落；故选用 SiC短纤维与常规防滑粒料制备表面改性剂改性的复合防滑剂。所述SiC短纤维在组分B 中的加入量为3~7份，若少于3份，最终产品的耐磨性偏低；若多于7份，纤维与组分C中 基体界面结合变差，基体本身交联降低，从而导致产品摩擦系数和耐磨性降低，同时SiC短 纤维也会导致产品与基材的界面结合变差，进而影响附着力。
[0010] 进一步，所述A1203的粒径为40~100目。若小于40目，颗粒过小无法有效提高 产品摩擦系数和耐磨性；若大于100目，颗粒过大而出现严重沉降现象，影响产品性能。市 售A1203在组分B中的加入量为13~16份，若低于13份或高于16份，均导致产品摩擦系 数偏低，耐磨性不足。
[0011] 进一步，所述表面改性剂为质量浓度2. 5%的Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基 硅烷溶液，Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷优选上海文华化工颜料有限公司生产的 KH570硅烷偶联剂。加入表面改性剂的目的是为了改善未改性的SiC短纤维表面呈"亲水 疏油"的极性状态，与涂料基体树脂之间的相容性差，进而导致涂料性能恶化的问题。表面 改性剂在组分B中的加入量为0. 5~1份，若少于0. 5份，不能明显提高SiC短纤维在聚氨 酯系涂料中的分散性；若高于1份，会使粘度急剧增加，使SiC短纤维与聚氨酯系涂料的相 容性降低。
[0012] 进一步，所述扩链剂为二元醇，如1，4-丁二醇、乙二醇、1，6-己二醇，现有技术中， 常用的扩链剂有二元醇、二元胺等，若选用二元胺，其中含有脲键，在刚性链段中形成大量 氢键，使得预聚体断裂伸长率偏低；而使用二元醇(如1，4-丁二醇）时，预聚体模量高，力学 性能好，最终漆膜硬而韧。
[0013] 所述BaS04、钛白粉和滑石粉作为主要颜填料，是基于聚氨酯预聚体组分A与即将 合成的组分D中含有异氰酸根，所选颜填料不能含有活泼氢，否则会与异氰酸根发生反应。 所述BaS04在组分C中的加入量为1. 5~3份，若少于1. 5份，对涂料的改善效果不明显， 若多于3份，其在涂料中的分散难度急剧增加且出现明显的团聚和沉淀，严重影响涂料的 储存稳定性；所述钛白粉在组分C中的加入量为2~5份，若少于2份，对涂料的改善效果 不明显，若多于5份，其在涂料中无法完全分散且涂料状态变差；所述滑石粉在组分C中的 加入量为1~2. 5份，若少于1份，对涂料的改善效果不明显，若多于2. 5份，会使涂料粘度 快速增加，严重影响涂料性能。
[0014] 进一步，所述稀释剂为乙酸丁酯：二甲苯的质量比为3:2的混合液。
[0015] 进一步，所述消泡剂为聚硅氧烷的二异丁酮，优选德国BYK公司生产的BYK-066N 型消泡剂。当消泡剂在其它组分中的用量在〇. 3~0. 6份时漆膜状态最佳，有效地克服了 涂膜的气泡、缩孔等缺陷。
[0016] 进一步，所述流平剂为聚丙烯酸酯，优选德国BYK公司公司生产的BYK-330型流平 剂。当流平剂在其它组分中的用量在〇. 15~0.4份时漆膜状态最佳，有效地克服了涂膜的 气泡、缩孔等缺陷。
[0017] 本发明进一步解决其技术问题所采用的技术方案是：一种SiC纤维增强的聚氨酯 系防滑涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 将13~16份聚四氢呋喃醚二醇加入三口烧瓶中，以450~550r/min的转速搅拌