弹性聚氨酯漆拉伸强度的测试研究

摘要 本文介绍了S04-105H飞机雷达罩聚氨酯磁漆的拉伸强度和伸长率的试验方法。给出了试验所需的夹具,指出浇注时的粘度是试验的较大影响因素,给出了适宜浇注的粘度的值和确定该值的原则。测试方法用于生产和科研实践,效果良好。

关键词 弹性聚氨酯漆;拉伸强度;伸长率;粘度

中图分类号TU2 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)25-0129-02

0引言

S04-105H飞机雷达罩聚氨酯磁漆是由甲苯异氰酸酯与混合聚酯组成的预聚物与30%MCOA醋酸乙酯溶液组成的双组分磁漆,涂膜具有较好机械性能和较高的耐磨性,因其涂膜的伸长率指标高达450%,故也称其为弹性聚氨酯漆。

对于S04-105H飞机雷达罩聚氨酯磁漆,涂膜伸长率和涂膜拉伸强度是其主要考核项目,测试方法为GB/T 528《硫化橡胶拉伸性能测定》。但由于硫化橡胶材料与涂料在性质上的差异,在测试涂膜伸长率和涂膜抗拉强度试验时,出现了制备试样困难、试验数据重复性差等较多的问题。

1试样制备

1.1夹具的设计

为了有效控制漆膜厚度为0.7±0.3mm,可以在105×155×5mm的玻璃板四周边缘处用X98-11胶液粘上厚1mm、宽5mm的LY12作为漆膜制备夹具。

1.2 脱膜剂

用浇注法制备试样时,应选择合适的脱膜剂涂在玻璃板上。在涂膜完全固化后,能从玻璃板上完整的剥离下来,尽量避免外力对涂膜的破坏。

1.3 粘度

为考察浇注时的粘度对涂膜伸长率和涂膜抗拉强度性能试验的影响程度,设计了如下对比试验:按规定的比例将弹性聚氨酯漆的两组分混匀,用乙酸乙酯为稀释剂,将漆料调整粘度到20S(1号)、50S(2号)、75S(3号)、100S(4号)、120S(5号),常温下放置20 min,浇注到准备好的夹具中,注满后立即用刮板沿夹具边缘刮平。

2 试验

2.1 调漆

按比例将两组分混匀,用乙酸乙酯为稀释剂,将漆料调整至规定粘度,放置15~20 min。

2.2 浇注

将脱模剂均匀涂抹于夹具内,将上述调好的漆从玻璃板中央开始漫漫地注满玻璃板,用刮板沿夹具边缘将漆料刮平。

2.3 干燥

干燥时可室温先放置24小时,先让溶剂和稀释剂挥发掉,用手术刀沿玻璃板四周内侧小心地将漆膜划透至底部,该方法可尽可能减少脱膜时对漆膜的损坏。然后室温固化7d。

2.4 状态调节

按GB528要求裁好的试验件在恒温恒湿环境下24h以上,以消除内应力。

2.5拉伸试验

按GB528进行,拉伸速度为100mm/min。

3讨论

3.1 粘度对拉伸试验的影响

浇注试样后半小时观察:1号试样表面白调不均匀,有絮状物生成,从2号到4号试样色调不均匀程度减小,絮状物逐渐减少。5号试样仍有色调不均匀现象,絮状物基本消失。室温放置7d后从玻璃板取下漆膜后观察发现,1号试样内部粗糙多孔。从2号到5号内部孔隙逐渐变小。测量涂膜的伸长率和涂膜抗拉强度,结果见表1。

其中1号试样因为孔隙较大,一经受力就断裂,所以无伸长率和拉伸强度的数据。

从上表看:2号到5号试样,伸长率和拉伸强度的数据呈递增趋势,见图1。

粘度对断裂伸长率粘度对拉伸强度曲线图

注:拉伸强度的数据放大两倍

聚氨酯磁漆的组成有各种树脂、混合溶剂、填料(颜料)等。涂膜在形成过程中,不仅有各种树脂间相互聚合反应,还伴有混合溶剂的挥发作用、填料(颜料)等无机物的填充作用和沉淀作用。在粘度较小时,由于溶剂较多,稀释了各种树脂的浓度,使各种树脂相互聚合反应速度减慢,混合溶剂的挥发作用加强,填料(颜料)等无机物的沉淀作用随之增强。而溶剂的挥发作用易使漆膜出现空隙,填料(颜料)等无机物的沉淀作用是造成漆膜的分层的主要原因。随着粘度的升高,制备漆膜的空隙变小,分层现象逐渐消失,伸长率和拉伸强度的数据也随之增大。到4号试样时,制备的涂膜虽然仍有小空隙,但分层现象已不明显,表明在此粘度下,填料(颜料)等无机物的沉淀作用的影响已很小,制备的涂膜中填料(颜料)的分布较均匀,能真实代表涂料本身的性质。

由此认为,用浇注法对S04-105H飞机雷达罩聚氨酯磁漆进行伸长率和拉伸强度的测试时,浇注时涂料的粘度对测试数据影响很大,主要表现在涂料中的填料(颜料)等无机物在固化成膜时的沉淀作用,造成制备的试样的填料(颜料)分布不均,使测试数据偏低。而涂料的粘度为100S~120 S可基本消除这种影响。

3.2 脱模剂

S04-105H聚氨酯磁漆属于双组分聚氨脂系列,主要成膜机理为异氰酸根和羟基逐步聚合而成。所以在选择脱膜剂时,应避免含有羟基的化学品。在试用了200号硅油时,发现脱膜效果较好,但用量要适宜,多则易漂浮在漆膜表面,在固化后的漆膜上形成明显的凹痕,影响漆膜厚度的均匀性。从而造成试验数据的偏差。

在测试S04-105H飞机雷达罩聚氨酯磁漆的涂膜伸长率和涂膜抗拉强度的试验中,试验的关键在于制备出能代表涂料性质的试样,试样要求厚度符合要求、内部均匀、空隙较少,可利用专用夹具来实现。