CN104710926A - 一种SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料及其制备方法 - Google Patents

一种SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料及其制备方法，所述防滑涂料由组分A、B、C和其它组分混合制备而成，组分A为聚四氢呋喃醚二醇、液化MDI和E44型环氧树脂，组分B为SiC短纤维、Al2O3和表面改性剂，组分C为液化MDI、扩链剂、BaSO4、钛白粉和滑石粉，其它组分为稀释剂、消泡剂和流平剂。所述制备方法是将组分A中各组分混合制得组分A；将组分B中各组分混合制得组分B；再将相当于组分C质量3～8%的组分B与组分C混合，加入其它组分混合制得组分D；最后将组分A与组分D以1:1～1.1的质量比混合，即成。本发明防滑涂料具有高摩擦系数和高附着力，在低温时综合性能优异。制备方法简单。

Description

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
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
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。
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
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。
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。
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；
Al2O3：13～16份；
表面改性剂：0.5～1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；
BaSO4：1.5～3份；
钛白粉：2～5份；
滑石粉：1～2.5份；
其它组分：
稀释剂：8～13份；
消泡剂：0.3～0.6份；
流平剂：0.15～0.4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。
进一步，所述组分B的质量含量为组分C的3.8～4.8%。
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。
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。
进一步，所述Al2O3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Al2O3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。
进一步，所述表面改性剂为质量浓度2.5%的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液，γ-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。
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。
所述BaSO4、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BaSO4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。
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。
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0.3～0.6份时漆膜状态最佳，有效地克服了涂膜的气泡、缩孔等缺陷。
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0.15～0.4份时漆膜状态最佳，有效地克服了涂膜的气泡、缩孔等缺陷。
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，并升温至115～125℃，在-0.1MPa下抽真空脱水2～3h，然后降温至55～65℃，再加入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，通入氮气作为保护气体，升温至75～85℃，反应2～3h，测试游离异氰酸根的质量分数达到10～12%时，降温至55～65℃，加入1～2份E44型环氧树脂，搅拌反应1～2h至游离异氰酸根质量分数达到5～8%时，真空脱泡0.5～1h至无气泡为止，出料并密封保存，得聚氨酯预聚体，记为组分A；所述聚四氢呋喃醚二醇的分子量为900～1100（优选1000）；
（2）将3～7份SiC短纤维与13～16份Al2O3粒料混合，在95～105℃下真空干燥22～26h，然后分散在乙醇溶液中，加入冰醋酸调节pH值至3～5，加入0.5～1份表面改性剂在20～21kHz下超声分散15～25min，移入三口烧瓶中加热65～75℃，搅拌反应1～2h，真空抽滤，再用乙醇清洗≥2次，在65～75℃下干燥1～2h，得表面改性剂改性的复合防滑剂，记为组分B；所述SiC短纤维是长度为1.5～2.5mm的SiC纤维；
（3）将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、1.5～2.2份扩链剂、1.5～3份BaSO4、2～5份钛白粉、1～2.5份滑石粉混合，记为组分C，球磨分散3～5h后出料并加入相当于组分C质量3～8%（优选3.8～4.8%）的组分B，并在8～13份稀释剂中搅拌分散20～40min后，加入0.3～0.6份消泡剂、0.15～0.4份流平剂，球磨分散3～5h后出料，得固化组分，记为组分D；
（4）将组分A与组分D按1:1～1.1的质量比球磨混合2～3h至均匀，即得SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料。
步骤（1）中，所述游离异氰酸根质量分数的测试方法为：称取1g的预聚体，放入250mL具塞锥形瓶内，加入无水甲苯25mL，加塞振荡使试样完全溶解；取25mL0.1mol/L的二正丁胺甲苯溶液于锥形瓶中，振荡15min后，加入100mL异丙醇，滴入4～6滴溴酚蓝指示剂，用0.1mol/L的盐酸标准滴定溶液滴定至溶液由蓝色变成黄色，滴定结束；按照上述方法同时进行空白试验。
异氰酸根质量分数按下式计算，以%表示：
式中，——盐酸的浓度，mol/L；
      ——样品溶液与空白溶液消耗盐酸的体积差，L；
      ——样品质量，g。
步骤（1）中，所述在加入E44型环氧树脂之前，游离异氰酸根的质量分数达到10～12%时停止反应，若测试游离异氰酸根的质量分数高于12%，经扩链反应得到的聚氨酯中硬段相含量高，拉伸强度高，断裂延伸率差；若测试游离异氰酸根的质量分数低于10%时，预聚体的反应活性变差，无法充分完成扩链反应，分子链段内存在原料单体，导致聚氨酯预聚体各性能指标均降低；加入E44型环氧树脂之后，游离异氰酸根的质量分数达到5～8%时停止反应，若低于5%或高于8%均导致拉伸强度降低、断裂延伸率降低、附着力和耐磨性降低。
步骤（1）中，所述聚四氢呋喃醚二醇与碳化二亚胺一脲酮亚胺改性4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯的反应时间为2～3h，若低于2h，许多单体未参与反应，反应不充分，导致聚氨酯的性能差；若高于3h，导致分子中产生脲基甲酸酯支化点和缩二脲支化点，分子内部发生自交联使预聚体老化，从而导致聚氨酯分子链过度交联，微相分离变差，在施加外力时，链段内分子运动能力交叉，从而导致基体拉伸强度和断裂延伸率降低。
本发明方法的基本原理，以聚四氢呋喃醚二醇、碳化二亚胺一脲酮亚胺改性4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯和E44型环氧树脂为原料，合成环氧树脂改性的聚氨酯预聚体；选用SiC纤维和Al2O3颗粒合成新型的复合防滑剂；再以碳化二亚胺一脲酮亚胺改性4,4_二苯基甲烷二异氰酸酯、扩链剂、BaSO4、钛白粉、滑石粉、消泡剂和流平剂合成固化组分，最终以三种组分制备出高性能的SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料。本发明首次选用SiC纤维作为防滑涂料的防滑剂重要组成部分，并与常规的颗粒状防滑粒料Al2O3制备出一种新型复合防滑剂用于涂料中，SiC纤维以纤维状均匀分散于涂层表面，能够提高涂层的摩擦系数与强度，从而有效提高了防滑涂料的防滑性和耐磨性能；环氧树脂E44改性的聚氨酯预聚体附着力和拉伸性能均得到明显提高。
高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀性优异的碳化硅纤维作为先进复合材料的高性能增强纤维之一，与常规防滑粒料复合产生一种新型防滑剂，制备出一种防滑性、耐磨性、强度、附着力高的聚氨酯系防滑涂料，从而解决当前甲板防滑涂料的性能问题，特别是低温下防滑效果变差的问题。
本发明SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料及其制备方法的有益效果如下：
（1）本发明所述SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料在室温下固化成膜，固化干燥后，SiC纤维和Al2O3颗粒随机地分布在漆膜内部和表面，漆膜外观均一、稳定，几乎无表面缺陷；漆膜能够实现常温快速固化；甲板防滑涂料不挥发物质量分数高达74.1%，远高于标准要求的50%；柔韧性、附着力较好，具有优良的机械性能；耐磨性优异，其磨耗量最低仅为1.1mg；摩擦系数在干态、湿态和油态下均优于国家标准，防滑性能优异；将漆膜样板在标准盐水测试液中浸泡7d后，漆膜未出现变色、起泡和脱落等现象，具有优良的防腐性能；
（2）本发明所述SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料在0℃下固化成膜，固化干燥后，漆膜摩擦系数虽然有所降低，但未出现骤降的现象且降低后摩擦系数仍然能够满足技术指标要求（μ＞0.6），涂料基体在低温环境下硬化，漆膜硬度增加，导致耐磨性能提高；
（3）本发明选用SiC纤维代替常规防滑颗粒作为防滑剂的重要组分之一，实现了利用纤维能够均匀分散于涂层表面从而减少防滑粒料的沉降，进而降低施工难度，增强涂料综合性能的目的；
（4）本发明方法通过环氧树脂对聚氨酯预聚体进行改性，使改性后的聚氨酯预聚体拉伸强度和附着力有所提高，断裂延伸率降低，实现了不降低基体性能的基础上提高附着力和耐候性的目的；通过硅烷偶联剂对SiC短纤维进行改性，改变其表面呈“亲水疏油”的极性状态，提高SiC短纤维与涂料基体的相容性，改善其分散性，从而提高涂料综合性能。
因此，本方法SiC纤维增强的聚氨酯系甲板防滑涂料具有优良的防滑性能以及良好的机械性能和防腐性能，满足舰船战术使用要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例中所使用的各种化学试剂生产厂家如下，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得：
SiC纤维：按照CN101787588B公开的由PCS纤维制备连续碳化硅纤维的方法中的实施例3所述方法制备；聚四氢呋喃醚二醇：阿拉丁试剂有限公司；碳化二亚胺一脲酮亚胺改性4,4_二苯基甲烷二异氰酸酯：简称液化MDI，烟台万华聚氨酯有限公司；E44型环氧树脂：中石化集团资产经营有限公司；Al2O3：上海昊弗化工有限公司；表面改性剂（硅烷偶联剂KH570）：上海文华化工颜料有限公司；碳化二亚胺一脲酮亚胺改性4,4_二苯基甲烷二异氰酸酯：烟台万华聚氨酯有限公司；扩链剂（1,4-丁二醇）：天津市科密欧化学试剂有限公司；BaSO4：上海昊弗化工有限公司；钛白粉：上海昊弗化工有限公司；滑石粉：上海昊弗化工有限公司；稀释剂（乙酸丁酯:二甲苯为3:2的混合液）：乙酸丁酯购自湖南汇虹试剂有限公司，二甲苯购自天津富宇有限公司；消泡剂（BYK-066N）：德国BYK公司；流平剂（BYK-330）：德国BYK公司。
参考例1
SiC短纤维的制备：
将SiC纤维加入高速破碎机，以40000r/min的转速破碎9s，用筛子筛选4次，得长度为2mm的SiC短纤维。
实施例1
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3.9%，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的质量比混合，各组分具体如下：
组分A：
聚四氢呋喃醚二醇：15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：15份；
E44型环氧树脂：2份；
组分B：
SiC短纤维：6份；
Al2O3：15份；
表面改性剂（硅烷偶联剂KH570）：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：15份；
扩链剂（1,4-丁二醇）：1.9份；
BaSO4：2.5份；
钛白粉：4份；
滑石粉：2份；
其它组分：
稀释剂（乙酸丁酯:二甲苯为3:2的混合液）：12份；
消泡剂（BYK-066N）：0.5份；
流平剂（BYK-330）：0.3份；
其中，所述聚四氢呋喃醚二醇的分子量为1000；所述SiC短纤维是长度为2mm的SiC纤维。
纤维增强的聚氨酯系防滑涂料的制备方法：
（1）将15份聚四氢呋喃醚二醇（分子量为1000）加入三口烧瓶中，以500r/min的转速搅拌，并升温至120℃，在-0.1MPa下抽真空脱水2h，然后降温至60℃，再加入15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，通入氮气作为保护气体，升温至80℃，反应2h，测试游离异氰酸根的质量分数达到11%时，降温至60℃，加入2份E44型环氧树脂，搅拌反应1h至游离异氰酸根质量分数达到7%时，真空脱泡0.5h至无气泡为止，出料并密封保存，得聚氨酯预聚体，记为组分A；
（2）将6份SiC短纤维（长度为2mm）与15份Al2O3粒料（粒度60目）混合，在100℃下真空干燥24h，然后分散在乙醇溶液中，加入冰醋酸调节pH值至4，加入1份表面改性剂（以其配制成质量浓度2.5%的溶液计重量份）20kHz下超声分散20min，移入三口烧瓶中加热70℃，搅拌反应1h，真空抽滤，再用乙醇清洗3次，在70℃下干燥1h，得表面改性剂改性的复合防滑剂，记为组分B；所述SiC短纤维是的SiC纤维；
（3）将15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、1.9份扩链剂、2.5份BaSO4、4份钛白粉、2份滑石粉混合，记为组分C，球磨分散4h后出料并加入相当于组分C质量3.9%的组分B，并在12份稀释剂中搅拌分散30min后，加入0.5份消泡剂、0.3份流平剂，球磨分散4h后出料，得固化组分，记为组分D；
（4）将组分A与组分D按1:1.1的质量比球磨混合2h至均匀，即得SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料。
将SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料采用羊毛刷刷涂在经无水乙醇清洗处理后的各个测试样板上，室温下，固化成膜，同时测定漆膜干燥时间，待漆膜固化干燥完全后进行漆膜的一系列性能测试和研究，0℃时再次对漆膜进行性能测试，具体结果如表1所示。
表1  实施例1所得SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料综合性能测试结果
由表1可知，固化干燥后，SiC纤维和Al2O3颗粒随机地分布在漆膜内部和表面，漆膜外观均一、稳定，几乎无表面缺陷；漆膜能够实现常温快速固化，表干时间≤1h，实干时间≤13h；甲板防滑涂料不挥发物质量分数高达74.1%，远高于标准要求的50%；柔韧性≤1.5mm；附着力6.38MPa，优于标准要求的≥5MPa，具有优良的机械性能；耐磨性优异，其磨耗量仅为1.1mg；摩擦系数干态为0.86、湿态为0.73、油态为0.69，防滑性能优异；将漆膜样板在标准盐水测试液中浸泡7d后，漆膜未出现变色、起泡和脱落等现象，具有优良的防腐性能。在0℃下固化成膜，固化干燥后，漆膜摩擦系数虽然有所降低，但未出现骤降的现象且降低后摩擦系数仍然能够满足技术指标要求（μ≥0.6），涂料基体在低温环境下硬化，漆膜硬度增加，导致耐磨性能提高。
实施例2
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4.6%，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的质量比混合，各组分具体如下：
组分A：
聚四氢呋喃醚二醇：13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份；
E44型环氧树脂：1.5份；
组分B：
SiC短纤维：3份；
Al2O3：13份；
表面改性剂（硅烷偶联剂KH570）：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份；
扩链剂（1,4-丁二醇）：1.9份；
BaSO4：2份；
钛白粉：3份；
滑石粉：2份；
其它组分：
稀释剂（乙酸丁酯:二甲苯为3:2的混合液）：10份；
消泡剂（BYK-066N）：0.5份；
流平剂（BYK-330）：0.3份；
其中，所述聚四氢呋喃醚二醇的分子量为1000；所述SiC短纤维是长度为2mm的SiC纤维。
纤维增强的聚氨酯系防滑涂料的制备方法：
（1）将13份聚四氢呋喃醚二醇（分子量为1000）加入三口烧瓶中，以500r/min的转速搅拌，并升温至115℃，在-0.1MPa下抽真空脱水2h，然后降温至55℃，再加入13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，通入氮气作为保护气体，升温至75℃，反应2h，测试游离异氰酸根的质量分数达到12%时，降温至55℃，加入1.5份E44型环氧树脂，搅拌反应1h至游离异氰酸根含量达到8%时，真空脱泡0.5h至无气泡为止，出料并密封保存，得聚氨酯预聚体，记为组分A；
（2）将3份SiC短纤维（长度为2mm）与13份Al2O3粒料（粒度60目）混合，在100℃下真空干燥26h，然后分散在乙醇溶液中，加入冰醋酸调节pH值至4，加入1份表面改性剂（以其配制成质量浓度2.5%的溶液计重量份）20kHZ下超声分散20min，移入三口烧瓶中加热70℃，搅拌反应1h，真空抽滤，再用乙醇清洗3次，在70℃下干燥1h，得表面改性剂改性的复合防滑剂，记为组分B；所述SiC短纤维是的SiC纤维；
（3）将13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、1.9份扩链剂、2份BaSO4、3份钛白粉、2份滑石粉混合，记为组分C，球磨分散4h后出料并加入相当于组分C质量4.6%的组分B，并在10份稀释剂中搅拌分散30min后，加入0.5份消泡剂、0.3份流平剂，球磨分散4h后出料，得固化组分，记为组分D；
（4）将组分A与组分D按1:1.1的质量比球磨混合2h至均匀，即得SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料。
将SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料采用羊毛刷刷涂在经无水乙醇清洗处理后的各个测试样板上，室温下，固化成膜，同时测定漆膜干燥时间，待漆膜固化干燥完全后进行漆膜的一系列性能测试和研究，0℃时再次对漆膜进行性能测试，具体结果如表2所示。
表2  实施例2所得SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料综合性能测试结果
由表2可知，固化干燥后，SiC纤维和Al2O3颗粒随机地分布在漆膜内部和表面，漆膜外观均一、稳定，几乎无表面缺陷；漆膜能够实现常温快速固化，表干时间≤1h，实干时间≤13h；甲板防滑涂料不挥发物质量分数高达70.7%，远高于标准要求的50%；柔韧性≤1.5mm；附着力5.53MPa，优于标准要求的≥5MPa，具有优良的机械性能；耐磨性优异，其磨耗量仅为6.95mg；摩擦系数干态为0.83、湿态为0.70、油态为0.68，防滑性能优异；将漆膜样板在标准盐水测试液中浸泡7d后，漆膜未出现变色、起泡和脱落等现象，具有优良的防腐性能。在0℃下固化成膜，固化干燥后，漆膜摩擦系数虽然有所降低，但未出现骤降的现象且降低后摩擦系数仍然能够满足技术指标要求（μ≥0.6），涂料基体在低温环境下硬化，漆膜硬度增加，导致耐磨性能提高。

Claims (10)

1.一种SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料，其特征在于：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；
Al2O3：13～16份；
表面改性剂：0.5～1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；
BaSO4：1.5～3份；
钛白粉：2～5份；
滑石粉：1～2.5份；
其它组分：
稀释剂：8～13份；
消泡剂：0.3～0.6份；
流平剂：0.15～0.4份；
其中，所述聚四氢呋喃醚二醇的分子量为900～1100；所述SiC短纤维是长度为1.5～2.5mm的SiC纤维。
2.根据权利要求1所述SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料，其特征在于：所述组分B的质量含量为组分C的3.8～4.8%。
3.根据权利要求1或2所述SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料，其特征在于：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。
4.根据权利要求1或2所述SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料，其特征在于：所述Al2O3的粒径为40～100目。
5.根据权利要求1或2所述SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料，其特征在于：所述表面改性剂为质量浓度2.5%的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷溶液。
6.根据权利要求1或2所述SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料，其特征在于：所述扩链剂为二元醇。
7.根据权利要求1或2所述SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料，其特征在于：所述稀释剂为乙酸丁酯:二甲苯的质量比为3:2的混合液。
8.根据权利要求1或2所述SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料，其特征在于：所述消泡剂为聚硅氧烷的二异丁酮。
9.根据权利要求1或2所述SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料，其特征在于：所述流平剂为聚丙烯酸酯。
10.一种如权利要求1～9之一所述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，并升温至115～125℃，在-0.1MPa下抽真空脱水2～3h，然后降温至55～65℃，再加入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，通入氮气作为保护气体，升温至75～85℃，反应2～3h，测试游离异氰酸根的质量分数达到10～12%时，降温至55～65℃，加入1～2份E44型环氧树脂，搅拌反应1～2h至游离异氰酸根质量分数达到5～8%时，真空脱泡0.5～1h至无气泡为止，出料并密封保存，得聚氨酯预聚体，记为组分A；所述聚四氢呋喃醚二醇的分子量为900～1100；
（2）将3～7份SiC短纤维与13～16份Al2O3粒料混合，在95～105℃下真空干燥22～26h，然后分散在乙醇溶液中，加入冰醋酸调节pH值至3～5，加入0.5～1份表面改性剂在20～21kHz下超声分散15～25min，移入三口烧瓶中加热65～75℃，搅拌反应1～2h，真空抽滤，再用乙醇清洗≥2次，在65～75℃下干燥1～2h，得表面改性剂改性的复合防滑剂，记为组分B；所述SiC短纤维是长度为1.5～2.5mm的SiC纤维；
（3）将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、1.5～2.2份扩链剂、1.5～3份BaSO4、2～5份钛白粉、1～2.5份滑石粉混合，记为组分C，球磨分散3～5h后出料并加入相当于组分C质量3～8%的组分B，并在8～13份稀释剂中搅拌分散20～40min后，加入0.3～0.6份消泡剂、0.15～0.4份流平剂，球磨分散3～5h后出料，得固化组分，记为组分D；
（4）将组分A与组分D按1:1～1.1的质量比球磨混合2～3h至均匀，即得SiC纤维增强的聚氨酯系防滑涂料。
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