工业生产中能源和资源的浪费,将严重制约社会的可持续发展。水泵是我国工农业生产中主要的耗能设备之一,广泛应用于生产生活的各个方面。本文针对水泵运行过程的空蚀、腐蚀和冲蚀破坏导致泵机效率下降、使用寿命降低的问题,提出抗空蚀性能优良的聚氨酯弹性体材料保护方案,以减缓水泵内壁基材的空蚀、腐蚀和冲刷破坏,提高泵机的使用寿命和运行效率。结合目前法律法规对涂料环保性的要求,通过涂层体系方案设计、树脂筛选、配方与工艺研究和性能评价,研制了由高附着力无溶剂铁红环氧防腐底涂层、高韧性无溶剂中间过渡层和减阻增效抗空蚀聚氨酯弹性体面涂层的复合涂层体系。本文首先进行了高附着力无溶剂铁红环氧防腐底涂层的制备与性能研究。通过涂层的基础力学性能、拉拔附着力和粘度等性能的测试评价,对环氧树脂和环氧树脂固化剂的种类进行了筛选,优选出性能优异的J51型环氧树脂与WH-31环氧树脂固化剂,两者混合粘度较低,可采用空气喷涂施工。使用活性稀释剂对环氧树脂涂层进行增韧,当活性稀释剂SM80与环氧树脂质量比为1:7时,制备的涂层与碳钢板的拉拔附着力可达14.47MPa,柔韧性可达1mm。以此为基础设计了铁红环氧底涂层配方并进行性能测试,结果表明,制备的底涂层具有优良的防腐和粘接性能,与碳钢板的拉拔附着力为11.5MPa,耐中性盐雾试验1000小时,表面不起泡、不生锈,划痕处单向扩蚀小于2mm。其次进行了无溶剂高韧性中间过渡层的制备及工艺研究。为实现过渡中间层与环氧树脂底涂层和聚氨酯弹性体面涂层的良好粘接,设计了两种过渡中间层树脂方案,其一是聚氨酯预聚物改性环氧树脂后使用环氧树脂固化剂进行固化,其二是使用三官能度的HDI三聚体与聚氨酯弹性体的多元胺类扩链剂交联反应制备高韧性的聚氨酯树脂。试验结果表明,异氰酸酯含量为11.33%的MDI型聚氨酯预聚物改性J51型环氧树脂,羟基反应40%,制备的复合涂层剥离强度为8.05kN·m^-1,但破坏形式为中间过渡层与面涂层脱落;使用三官能度的HDI三聚体与二元胺扩链剂制备聚氨酯树脂时,扩链剂中DMTDA:PM100的质量比在0.45⁰.64之间,异氰酸酯与活泼氢的物质的量之比为1.04:1¹.2:1,复合涂层剥离强度大于20kN·m^-1,破坏形式为弹性体面涂层自身撕裂。复合涂层体系的各种涂层的施工工艺研究结果表明:铁红环氧底涂层,使用D6630固化剂时,需在25℃以上条件下固化24h,使用WH-31固化剂时,需要30℃条件下固化24h;中间漆涂层需要在常温下固化4h左右后进行面涂层的施工,且中间漆的两组分的配比为1.28:1时,效果最佳,剥离强度可达20kN·m^-1以上。最后进行了减阻增效抗空蚀无溶剂聚氨酯弹性体面涂层的制备及性能研究,结果表明,软段比例在38.3⁴5.1%之间的聚氨酯弹性体材料具有较高的拉伸强度,可达35Mpa;旋转减阻测试仪转速在300r/min和400r/min（即线速度为3.14m/s和4.19m/s）左右时,涂层软硬段比例为0.706,涂层厚度在500⁷00μm之间,柔性因子为24²8,涂层具有较高的减阻效率。软段占比为44.5%的聚氨酯弹性体材料,连续空蚀测试168h内,不会出现微观可见的较大损伤,240h内不会出现肉眼可见的宏观损伤。