0引言

    环氧树脂具有优良的粘接力和机械强度，被广泛用作涂层材料。但由于其固化后形成较稠密的芳香结构，交联密度大，内聚力高，使其固化产物变形能力差，往往呈脆性状态，用其制备的耐磨涂料往往无法满足性能上的要求。

如何才能改善环氧树脂基体的韧性，进一步提高耐磨涂料的耐磨性能?国内外学者对此进行了大量的研究工作[1 -2]，其中主要包括禅性体增韧、热塑性树脂增韧和膨胀单体共聚改性环氧树脂中国建材网cnprofit.com。聚氨醋是一类具有高弹性的高分子材料，本文采用聚氨醋预聚体对环氧树脂进行改性，使刚性的环氧体型构架中分布聚氨醋弹性基团，改善其韧性，从而显著地提高了改性环氧涂料的耐磨性能。

1实验部分

1.1改性环氧树脂的制备

综合文献[3一5]，本实验采用聚氨酯预聚体改性E一44双酚A型环氧树脂。先将环氧树脂与混合溶液(二甲苯+乙酸丁醋)按一定比例混合，加热搅拌制成环氧溶液;然后将其与聚氨酯预聚体按适当比例混合放入三颈瓶中，水浴加热至80CC，搅拌保温2.5 h，冷却出料。其制备工艺流程图和改性环氧树脂制备装置分别如图1和图2所示。

1.2耐磨涂料的制备

    利用改性环氧树脂制备耐磨涂料，配方为改性环氧树脂45%一60%(质量分数，下同)、低分子650#聚酞胺(1AlPA) 13%一17%、粗颗粒SiC 5%-10%、细颗粒SiC 15%一25%，涂层中添加适量助

剂。其制备工艺流程如图3所示。

1.3耐磨性能的测试

    将耐磨涂料刷涂于A3钢试片上，钢片尺寸为70mm x 35mm x 0.75mm，涂层厚度为150um。为模拟冲蚀磨损状态环境，在QQM轻型球磨机的小号球磨罐中装有水和各种粒度(0.5一15 mm)的河沙，河沙与水的质量比为1:3，转速为600 r/ mi n。在电子天平(FA 1104型)上测每小时磨损后试样的质量，用公式算出磨损率:磨损率(E)=(失质量/原质量)x100%，并取10h内每小时磨损率的平均值，对涂层的耐磨性进行评定。

2结果与讨论

实验1.3中所得的改性环氧树脂耐磨涂料的每小时磨损率为0.042%，而在相同情况下，利用纯环氧树脂所制备的涂料每小时磨损率为0.146%。由此可见，改性环氧树脂耐磨涂料具有比纯环氧树脂耐磨涂料更好的耐磨性能。究其原因，改性环氧树脂的冲击韧性和粘接强度均比纯环氧树脂有显著的提高。

这是因为改性树脂体系固化后，链接在环氧树脂刚性链段上的聚氨醋预聚体以弹性颗粒状态分散析出，在体系内部形成所谓的“海岛结构“，即在刚性的环氧体型构架中分布着聚氨醋弹性基团，从而提高了体系固化后的韧性。同时，由于聚氨酯预聚体结构中有聚酯/聚醚链，它与环氧树脂中的极性脂肪轻基和醚键共同作用，从而提高了体系的粘接强度。

    根据化学反应的基本原理，结合红外光谱分析(图4一5),聚氨酯改性环氧树脂发生的主要反应如下[[6]:

910一920 cm-1处是环氧基的特征峰，2 265一2280cm-1处是异氰酸酯基(-NCO)的特征峰，1 730一1 735 cm-1处是一NHCOO一基团的特征峰。从图4一5可知，当EP与PU发生反应后，在2 265一2 280 cm-1处的一NCO基团逐渐消失，而在1 730一1 735 cm-1处一NHCOO一基团的量逐渐增多，这是由于一NCO基团和体系中的经基发生反应生成一NHCOO一基团所致。

由于一NCO基团具有强极性和化学活泼性，易于与其它基团(如羟基)发生反应，因此改性后的环氧涂料中所含残余的一NCO基团越少越好。这就需要所加入的聚氨酯中的一NCO基团能与环氧树脂中的羟基完全反应，此与聚氨酯的加入量有关，并且聚氨酯的加入量也与体系的性能有关。

若聚氨酯的加量太少，体系相容性很好，没有聚氨酯弹性体颗粒析出，不利于裂纹中止二若聚氨酯的加量太大，环氧树脂相分离严重，析出弹性颗粒过多，相邻粒子靠的太近，外力作用下引发的裂纹容易超过临界点，使应变能变为热能，反而引起材料的破坏。综合文献，通过大量实验获得，当PU与EP的质量比为0.3时，反应后剩余的一NCO基团特征峰强度较小(即量较少)，有利于提高改性涂料的综合性能。

    改性环氧耐磨涂料的固化剂选用低分子650#聚酸胺。该涂料既可常温固化又可加热固化。利用红外光谱分析不同温度下固化的涂层发现:高温固化的涂层在1730一1735 cm-1处的一NHCOO一基团强度大于常温固化涂层的基团强度，由此可知高温固化有利于提高耐磨涂层的柔韧性。固化剂的加量与涂层表干时间的关系如图6所示。

  从图6可知，综合考虑固化时间和施工因素，选用LMPA/ EP质量比为50%。在此条件下涂层的常温表干时间为4h。紧接着对此涂层的实干时间进行测试，发现常温下实干时间为3一5d，在100℃时烘干时间为2h.

3结语

本文介绍了聚氨酯改性环氧树脂及其耐磨涂料的制备工艺，并通过红外谱图分析对其改性原理和涂料的固化进行了详细研究。得出:由于聚氨酯改性环氧树脂体系内部形成了“海岛结构“，即在刚性的环氧体型构架中分布聚氨酯弹性基团，从而改善了体系的韧性，使改性涂料的耐磨性能得到显著地提高。

改性体系中发生的主要反应为:聚氨酯中的一NCO基团和环氧树脂中的轻基发生反应生成一N HCOO一基团。改性耐磨涂料的固化剂选用低分子650#聚酰胺，既可常温固化又可加热固化。通过研究固化剂加量与涂层表干时间的关系发现:当LAMPA/ EP质量比为50%时，涂层的常温表干时间为4h，常温实干时间为3一5 d,100℃时烘干时间为2h.