石墨烯改性聚氨酯性能及其在排沙洞闸门面板的应用

苏京明，李贵勋，牛金亮，刘东，郑军

（1.新疆华电和田水电有限责任公司，新疆 和田 848000；2.黄河水利委员会黄河水利科学研究院，河南 郑州 450003）

1 研究背景

在高泥沙含量的河流上，水力机械及水工建筑物承受着含沙水流的磨蚀，遭受到了不同程度的破坏，每年需要投入相当的人力和物力对其进行维修和防护，个别破坏严重的地方，可能对电站、大坝安全运行造成威胁[1]。聚氨酯（PU）作为一种高分子材料，具有良好的耐磨性、耐腐蚀性、耐水性等优点，并且其分子结构可调控，在生活、医疗、工业等领域被广泛应用[2]。鉴于其良好耐磨性，尤其抗空蚀性，聚氨酯被逐渐用于水力机械磨蚀防护，对其耐磨蚀性能研究也越来越多。结合目前研究及应用效果，在某些恶劣情况下聚氨酯不能满足使用要求，需对其进行进一步的改性[3-5]。本文通过添加不同用量的石墨烯改性聚氨酯，研究不同配方聚氨酯材料力学性能，并将石墨烯改性聚氨酯材料在水库排沙洞工作闸门面板进行了应用，取得了良好的防护效果。

2 试验部分

2.1 试样制备

将改性石墨烯与聚氨酯预聚体通过高速搅拌进行混合，加热后与扩链剂混合，搅拌均匀，将混合液浇注至预热好的模具；然后在120℃下固化2 h、90℃下固化6 h，裁切成标准试样，做相关性能测试。

100份聚氨酯中分别加入0.01份、0.03份、0.05份、0.10份改性石墨烯，分别命名为PU0.01、PU0.03、PU0.05、PU0.10，具体配方如表1所示。

表1 石墨烯改性聚氨酯复合材料配比

2.2 性能测试

拉伸强度、断裂伸长率测试：按照GB/T 528-2009测试，采用电子万能试验机（UTM2203型，深圳三思纵横）测试，拉伸速度500 mm/min。……