极地低温高强韧耐磨破冰涂层制备及性能评价

目的制备低温下具有高耐磨和高强韧性能的极地破冰涂层,并研究其低温服役性能。方法以氢化环氧树脂和氨基有机硅固化剂为基料,涂层交联固化时依靠Si==C、Si—O—Si键的作用形成软硬嵌段结构,有效改善环氧树脂的低温脆性,降低表面张力,将KH560改性的SiC、玄武岩等高硬度无机粉体和柔性减阻的聚四氟乙烯粉等骨料在基料中充分分散均匀,制备极地低温高强韧耐磨破冰涂层。同时关注到此类产品仅有应用案例而无标准的现状,基于产品实际及潜在应用,增设部分新的指标及检测方法并进行了探讨。通过‒50℃低温下的附着力、抗冲击性能、柔韧性能来评价涂层的低温服役性能。通过‒50℃低温下的摆杆硬度、耐磨性来评价涂层的低温高耐磨性能,通过耐中性盐雾试验、人工加速老化试验及各试验前后3000 h的附着力、SEM形貌变化来评价涂层的耐久性。通过接触角、着冰力来表征涂层的防冰性能。结果涂层的硬度和耐磨性随着颜基比的增大而逐渐增大,接触角、着冰力、耐盐雾性能和拉开法附着力均先增后降。其中,c组的摆杆硬度为0.553,磨耗为16 mg(1000 g/750 r),接触角约为98.8°,着冰力为32 N,综合性能表现最优;人工加速老化试验和中性盐雾试验的SEM形貌也表明c组涂层具有较强的耐久性。结论氢化环氧树脂和氨基有机硅固化交联的环氧聚硅氧烷体系保持较高硬度的同时可有效避免低温脆性,涂层的低温服役性能、高耐磨性能、耐久性能、防冰性能良好,低温附着力、耐冲击性能、柔韧性好。涂层在高硬度无机粉体和柔性减阻填料的协同作用下,有效提高涂层在低温下的耐磨性、硬度等性能,可满足极地低温环境下舰船破冰区防护的要求。