白剛玉(白剛玉)因其極高的硬度、優異的耐磨性、化學惰性和耐高溫性,是超耐磨聚氨酯塗料中非常重要的功能性填充物。其添加的主要目的是顯著提高塗層的耐磨性。
白剛玉在超耐磨聚氨酯塗料的應用重點如下:
核心目的:提高耐磨性
機制:白剛玉的莫氏硬度高達9(僅次於鑽石和碳化矽),遠高於大多數摩擦材料(如碎石、金屬、橡膠、塑膠等)。當塗層表面受到摩擦或衝擊時,這些堅硬的顆粒如同「鎧甲」一樣,承受並分散外力,有效保護相對較軟的聚氨酯樹脂基體免受快速磨損或刮傷。
效果:明顯提高塗層的耐磨性(如Taber磨損試驗、落砂磨損試驗等,結果會有很大的提高),延長塗層的使用壽命。
其他性能改進:
提高硬度:白剛玉的添加會增加塗層的表面硬度和整體剛性,使其更耐壓力和刮傷。
增加抗刮性:堅硬的顆粒能有效抵抗尖銳物體的刮傷。
提高耐高溫性能:白剛玉本身俱有極高的熔點(>2000℃),可提高塗層在高溫環境下的穩定性和抗熱軟化性能。
一定的防滑性:適當的粒徑和添加量,可以在微觀上增加塗層表面的粗糙度,提供一定的防滑效果(但要注意粒徑的選擇,太粗會影響外觀和清潔)。
化學穩定性:白剛玉對大多數酸、鹼和溶劑有極佳的耐受性,有助於提高塗層的整體耐化學腐蝕性。
申請的關鍵因素:
粒度選擇:
粗粒度(如80目-320目):主要提供宏觀的耐磨性和防滑性,常用於重型工業地坪、礦山設備、傳送帶等極度耐磨的場合,塗層表面會有明顯的顆粒感和紋理。
細粒度(如400目-3000目):提供更細膩的表面和微耐磨性。適用於對耐磨性要求高,但又要求良好的表面光滑度和外觀的場合,如電子廠、藥廠、高端車庫地板、高端木器漆面漆等。超細粉(微米級)用於追求極致表面光滑度,但仍要求高耐磨性的場所。
混合粒度:有時會採用不同的粒度,以達到效能和外觀之間的平衡。
添加量:
添加量直接影響耐磨性提升的程度,通常佔配方中固含量的5%-40%,具體添加量取決於:
所要求的耐磨等級(耐磨需求越高,添加量越大)。
粒度(通常粗顆粒的添加量可以高一些)。
對塗層其他性能的要求(如柔韌性、光澤度、流平性、成本)。
樹脂系統對填料的承載能力。
添加量過高可能導致黏度急遽上升、流平性變差、柔軟度下降、易裂、成本增加等問題,需要尋找最佳平衡點。
分散性:
這至關重要!白剛玉必須充分均勻地分散在聚氨酯樹脂基體中。團聚的顆粒會成為薄弱點,降低耐磨性,並可能影響塗層的外觀和機械性能。
需選擇合適的高剪切分散設備(如高速分散機、砂磨機、三輥磨機)。
通常需要添加高效的分散劑,幫助濕潤白剛玉顆粒,防止團聚,確保分散穩定。
表面處理:
為了提高白剛玉顆粒與有機聚氨酯樹脂的相容性,增強界面結合力,進一步提高分散穩定性和最終的耐磨性,常對白剛玉進行表面處理。
常用的處理劑有矽烷偶聯劑(如KH-550、KH-560)或鈦酸酯偶聯劑,這些偶聯劑能在白剛玉表面形成一層有機膜,與樹脂以化學鍵結或物理纏結的方式結合。
與樹脂的匹配性:
選擇韌性、附著力、承載填料能力強的聚氨酯樹脂(通常為無溶劑或高固體系統)作為基材,樹脂需要能夠將硬質顆粒牢固地「包裹」和「黏合」。
確保白剛玉的添加不會過量損害樹脂固有的優良性能(如柔韌性和抗衝擊性)。
典型應用領域:
超高性能工業地坪:工廠車間、倉庫、物流中心、停車場(特別是重載區域)、維修車間等。
耐磨面漆:適用於需要額外磨損保護的混凝土、金屬和木材表面。
運動場地:如網球場、籃球場、跑道等(面層或防滑層)。
傳送帶和滾筒包膠:需要極高耐磨性的傳送系統。
採礦設備防護:礦車、溜槽、振動篩等。
高端木器漆:如高端家具、檯面、樂器表面,提供防刮保護。
概括:
白剛玉是賦予聚氨酯塗料超強耐磨性能的核心材料。透過精心選擇粒徑、控制添加量、確保良好的分散性(採用分散劑和合適的設備)、進行有效的表面處理,並與性能匹配的聚氨酯樹脂體系相結合,可以製備出滿足各種嚴苛工況需求的超耐磨防護塗層。它的應用顯著提高了聚氨酯塗層在重摩擦、高磨損環境下的使用壽命和可靠性。