含蒙脱土聚氨酯弹性体的制备及其抗空蚀性能研究
孟凡明1，闵静雯2，张智嘉2(1.海装沈阳局，沈阳 110034；2.教育部超轻材料和表面技术重点实验室，哈尔滨工程大学材料科学与化学工程学院，哈尔滨150001)
0 前 言
空泡腐蚀，即流体与固体循环接触时，固体表面产生气泡塌陷，产生爆炸力使其发生局部严重破坏，极易造成机械设备的损坏。防止空泡腐蚀有两大途径，一类是研发高强度的新材料，一类是在易发生空泡腐蚀的部件上涂覆防护涂层。防护涂层材料分为金属和非金属两类，但金属防护涂层易发生电化学腐蚀的缺点限制了其广泛应用。
聚氨酯(Polyurethane，PU)弹性体是一种良好的防护涂层材料。El Saeed等将平均粒径为20 nm的ZnO颗粒均匀分散在双组分聚氨酯基体中，得到了耐腐蚀性能良好的复合涂层。陈颖敏等采用硅烷偶联剂KH-570、分散剂BYK-163和钛酸酯偶联剂NDZ-201对纳米SiO2进行改性，然后将其用于聚氨酯涂料中来提升防腐性能。Moradi等采用3–氨丙基三甲氧基硅烷改性黏土，制备了性能良好的聚氨酯/黏土纳米复合涂料。与聚酯型聚氨酯相比，聚醚型聚氨酯分子中不含酯基团，具有良好的耐水性，但机械性能不佳，通常对其进行改性后使用。
因此本文利用聚醚多元醇和异氰酸酯制备聚醚型聚氨酯弹性体，并添加不同含量的蒙脱土进行改性，以此提高其力学性能。
1 实验部分
1.1 实验试剂及仪器
主要试剂：聚四氢呋喃1000(PTMG-1000)、聚四氢呋喃2000(PTMG-2000)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI-50)，均为工业级，巴斯夫(中国)有限公司；1,4–丁二醇(BDO)，分析纯，天津市富宇精细化工有限公司；蓖麻油，工业级，南京新展化工有限公司；Unilink 4200，分析纯，张家港雅瑞化工有限公司；德谦5500，分析纯，上海蝶林化工有限公司。上述试剂均未经过进一步的提纯。
主要仪器：CMT4104型微机控制电子万能试验机，XOQS-2500型超声波气蚀试验机，IT3000型SEM扫描电镜，Spectrum100型红外光谱仪。
1.2 合成反应机理
本文采用预聚体法制备聚氨酯弹性体。过量的异氰酸酯与多元醇反应，制备出端异氰酸酯基预聚体，如图1所示。然后加入小分子扩链剂和交联剂，制备所需的聚氨酯弹性体。利用预聚体法制备的聚氨酯弹性体分子链规整，具有可控性，是工业化生产中被使用多的反应。
1.3 A组分的合成
将64.5 g的PTMG-1000和21.5 g的PTMG-2000混合后加入到三口烧瓶中，加热至110 ℃，真空脱水1 h后，降温至55 ℃左右，称取48.8 g的MDI-50，加入至三口烧瓶中，继续搅拌反应1 h。体系升温至80 ℃，继续搅拌反应3 h后，得到产物，密封保存，制得A组分。
1.4 B组分的配制及聚氨酯的合成
称取286 g的蓖麻油、42 g的1,4–丁二醇、21 g的4200和20 g的德谦5500，搅拌混合10 min，即制得B组分。将A组分与B组分混合，搅拌5 min后，倾倒于涂有脱模剂的模具上，转移至80 ℃的真空烘箱中，抽真空脱泡25 min后，室温固化7 d，即得聚氨酯弹性体。
1.5 含蒙脱土的聚氨酯弹性体制备
本实验设计制备5%、10%、15%、20%、25%的含蒙脱土的聚氨酯弹性体。称取定量的蒙脱土，加入到B组分中，搅拌混合均匀后，与A组分混合，真空脱泡后，室温固化7 d，制备得含蒙脱土的聚氨酯弹性体。
2 结果与讨论
2.1 异氰酸酯基团的含量
反应原料的用量是通过A组分中异氰酸酯基团(—NCO)的含量确定的，A组分中的聚醚多元醇PTMG会与—NCO基团反应，减少A组分中—NCO的量。除了通过理论计算外，为了更精确地获得异氰酸酯基团的含量，还可以通过滴定的方法测定—NCO的量：异氰酸酯基与过量的二正丁胺反应生成脲，用盐酸滴定，盐酸与过量的二正丁胺反应来定量计算异氰酸酯基的含量。实验取3组样进行—NCO含量测定，后求平均值，结果如表1所示。理论值与实测值相近，误差仅为0.10%。
2.2 聚氨酯弹性体的形貌
