水性纳米Al_2O_3/聚硅氧烷杂化镁合金防腐涂层的制备及性能

以水性纳米Al_2O_3溶胶、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为原料,采用溶胶凝胶法,制备了水性纳米Al_2O_3/聚硅氧烷杂化镁合金防腐涂层。采用电化学交流阻抗技术、动电位极化曲线等手段研究了纳米Al_2O_3/(GPTMS+MTMS)摩尔比对涂层的耐腐蚀性能的影响。结果表明,涂层的耐腐蚀性能随着摩尔比的增大呈现先增强后下降的趋势,其中摩尔比为1∶5的杂化涂层耐腐蚀性能最佳,在3.5%Na Cl溶液中浸泡75 h后的交流阻抗值为6.68×10~6Ω/cm~2,腐蚀电流密度为4.19×10~(-9)A/cm~2,比裸露AZ31B基板的腐蚀电流密度降低了4个数量级。另外,涂层的扫描电镜照片显示,纳米Al_2O_3粒子均匀分散于涂层之中,粒子与有机物粘连紧密,无明显的团聚现象。     

纳米Al_2O_3溶胶复合水性聚苯胺环氧树脂涂层的制备及性能EI北大核心CSCD

以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为改性剂,对纳米氧化铝溶胶进行改性处理,随后将其分散于聚苯胺/水性环氧树脂中,再经固化剂固化,制成纳米氧化铝溶胶复合涂层。利用电化学交流阻抗、动电位极化曲线等手段分别对水性环氧涂层(epoxy)、纳米氧化铝溶胶改性水性环氧涂层(Al_2O_3/epoxy)、聚苯胺复合水性环氧涂层(PANI/epoxy)以及纳米氧化铝溶胶复合聚苯胺/水性环氧涂层(Al_2O_3/PANI/epoxy)的耐腐蚀性能和力学性能进行了研究。结果表明,Al_2O_3/PANI/epoxy涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡15 d后的交流阻抗值为2.87×10~7Ω·cm^2,比epoxy涂层提高了3个数量级,防腐能力最强。该涂层的附着力为0级,硬度为6H,均高于其他涂层。另外,Al_2O_3/PANI/epoxy涂层的SEM照片显示,纳米Al_2O_3粒子与聚苯胺及环氧树脂粘连紧密,无明显的团聚。并发现在涂层与金属界面间出现了致密钝化层。     

水性纳米ZrO_2/环氧聚硅氧烷杂化防腐涂层的制备与性能

采用水性纳米ZrO_2溶胶与γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为原料,通过溶胶-凝胶方法,制备了水性有机无机杂化防腐涂层。实验研究了ZrO_2/GPTMS摩尔比对涂层耐盐雾性能及电化学性能的影响。实验结果表明,涂层的耐腐蚀性能随着摩尔比的增加呈现先增强后下降的趋势,其中1∶5涂层的耐腐蚀性能最强,耐盐雾时间达到1 500h,是未涂覆涂层样板耐盐雾时间的20倍左右,电化学交流阻抗为107Ω·cm2,腐蚀电流密度为5.84×10-10 A/cm2。从1∶5涂层的SEM照片发现,涂层中纳米ZrO_2粒子分散均匀,无团聚现象。另外,TG分析表明,涂层的热稳定性能随着摩尔比的增大而增加。     

纳米Al_2O_3溶胶复合水性聚苯胺环氧树脂涂层的制备及性能

以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为改性剂,对纳米氧化铝溶胶进行改性处理,随后将其分散于聚苯胺/水性环氧树脂中,再经固化剂固化,制成纳米氧化铝溶胶复合涂层。利用电化学交流阻抗、动电位极化曲线等手段分别对水性环氧涂层(epoxy)、纳米氧化铝溶胶改性水性环氧涂层(Al_2O_3/epoxy)、聚苯胺复合水性环氧涂层(PANI/epoxy)以及纳米氧化铝溶胶复合聚苯胺/水性环氧涂层(Al_2O_3/PANI/epoxy)的耐腐蚀性能和力学性能进行了研究。结果表明,Al_2O_3/PANI/epoxy涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡15 d后的交流阻抗值为2.87×10~7Ω·cm~2,比epoxy涂层提高了3个数量级,防腐能力最强。该涂层的附着力为0级,硬度为6H,均高于其他涂层。另外,Al_2O_3/PANI/epoxy涂层的SEM照片显示,纳米Al_2O_3粒子与聚苯胺及环氧树脂粘连紧密,无明显的团聚。并发现在涂层与金属界面间出现了致密钝化层。     

纳米Al_2O_3增强杂化环氧复合涂层的制备与性能

采用正硅酸乙酯(TEOS)和甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为水解前驱体,γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)为偶联剂,利用溶胶-凝胶法合成了有机-无机杂化环氧树脂,研究了纳米Al2O3对复合涂层性能的影响规律。结果表明,复合涂层的力学性能和耐腐蚀性能优于未添加纳米Al2O3的涂层。当添加15%的纳米Al2O3时,涂层硬度由4H提高到6H,耐盐雾时间从360h增加到620h。电化学分析显示,腐蚀电流密度由1.53×10-6 A/cm2下降到5.07×10-8 A/cm2,阻抗值从5.0×105Ψ·cm2增加至6.3×106Ψ·cm2。涂层在3.5%NaCl溶液中浸泡30d后,阻抗均保持在105Ψ·cm2以上。SEM分析表明,纳米Al2O3显著增强了涂层的致密性。     

正硅酸乙酯为无机组分前驱体的聚碳酸酯耐磨涂层

以正硅酸乙酯(TEOS)作为无机组分的前驱体,甲基三甲氧基硅烷(MTMS)水解聚合产物作为有机组分,通过溶胶-凝胶法在聚碳酸酯(PC)表面形成耐磨涂层。红外光谱分析表明该涂层具有Si—O—Si的交联网络结构。研究了MTMS和TEOS的摩尔比对涂层的光学性能、硬度、附着力和耐磨性能的影响。结果表明,当MTMS和TEOS的摩尔比为2∶1时,涂层的综合性能达到最优,该涂层在经历500次耐磨试验后的雾度为12.69%,而纯PC的雾度增至42.38%。采用SEM和TEM分析了MTMS/TEOS具有优异耐磨性能的原因在于该涂层具有纳米SiO2粒子分散于有机基体的微观结构。     

镁锂合金表面水性SiO_2@PANI/VTMS涂层的防腐蚀性能

用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对纳米二氧化硅(SiO_2)表面进行修饰,再引入苯胺合成了化学键合的核壳型聚苯胺(PANI)接枝SiO_2(SiO_2@PANI)溶胶;经乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)原位包埋后得到可直接涂在镁锂合金(Mg-Li)表面的SiO_2@PANI/VTMS水性溶胶。使用红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等手段表征了SiO_2@PANI粒子的结构与形貌;测量极化曲线和电化学阻抗(EIS)表征了SiO_2@PANI/VTMS涂层对Mg-Li合金的防腐蚀性能;讨论了苯胺用量和VTMS用量对SiO_2@PANI的粒径、涂层疏水性以及防腐蚀性能的影响,给出了可能的防腐蚀机理。结果表明,m(An):m(TEOS)=7:100、m(VTMS):m(TEOS)=4:4的SiO_2@PANI/VTMS涂层对Mg-Li合金具有优异的防腐蚀性能,涂层水接触角高达145.5°,电化学阻抗值达到7.5×104Ω·cm~2,腐蚀电流密度仅为4.47×10-8A/cm2。     

加成型高折射纳米ZrO_2/有机硅杂化涂层的制备和性能研究

以甲基乙烯基二甲氧基硅烷(MVDMS)、二苯基二甲氧基硅烷(DPS)和正丁醇锆为原料,异丙醇为反应介质,采用溶胶-凝胶法制得纳米ZrO_2/乙烯基有机硅杂化树脂。然后在铂催化剂作用下,由乙烯基杂化树脂与苯基含氢硅油通过加成缩合,制得加成型纳米ZrO_2/有机硅杂化涂层。研究了ZrO_2摩尔分数对涂层的光学性能和热稳定性能的影响。结果表明,所有涂层在可见光区的透过率均在99%以上;涂层的折射率随ZrO_2摩尔分数的变化在1.583~1.628内连续可调;涂层的热稳定性随着ZrO_2摩尔分数的增加而降低。树脂的TEM显示ZrO_2粒子均匀分散于杂化树脂中,粒径15nm,无团聚现象。另外,LED灯具的封装结果显示,以ZrO_2摩尔分数为30%的杂化树脂封装的LED出光效率可达125.1%。     

掺杂纳米粒子有机-无机复合涂层的疏水、防护性能

为了改善复合涂层的疏水、防护性能,在正硅酸乙酯/硅烷(偶联剂,KH550)杂化溶胶中掺杂了纳米SiO2,纳米TiO2和羟基化的多壁碳纳米管(MWCNTs-OH),采用浸渍-提拉法制备了3种有机-无机复合涂层,用不同的修饰剂对其表面进行修饰。通过水接触角、扫描电镜(SEM)和电化学方法,研究了不同修饰剂对涂层疏水和防护性能的影响。结果表明:十七氟癸基三甲氧基硅烷修饰剂对改善3种复合涂层的疏水性能效果最好,其接触角分别达到了120.95°,121.62°和146.58°;在3.5%NaCl溶液中3种复合涂层的腐蚀电流密度都比铝合金降低了3个数量级;3种复合涂层都具有良好的疏水和防护性能,其中MWCNTs-OH复合涂层的效果最佳。     

甲基三甲氧基硅烷水解液pH值对无铬锌铝涂层耐蚀性能的影响

为了提高无铬锌铝涂层的耐蚀性能,研究了不同pH值(3.5、4.5、5.5、7.0、8.0、9.0)的甲基三甲氧基硅烷(MTMS)水解液对涂层耐蚀性能的影响.采用电导率仪、红外光谱仪(FTIR)分析水解液的水解趋势和水解产物,进一步采用动电位极化研究MTMS水解液制备的无铬锌铝涂层的耐蚀性能.结果表明:MTMS水解液在酸性条件下水解稳定性更高,水解速率随着酸性增强而加快;当pH值为4.5时,MTMS水解稳定性最好且水解最为充分,因为此时MTMS水解液中的硅醇含量更高,成膜质量更佳;pH值为4.5的水解液制备的涂层自腐蚀电位更正,腐蚀电流密度更低,耐腐蚀性能更好,这是由于涂层的多层交错和钝化,使得最外层钝化膜的破坏不至于引起耐蚀性的严重降低.     

光固化水性聚氨酯导热涂层的制备及性能

为了提高光固化水性聚氨酯(WPU)涂层的导热性能,采用硅烷偶联剂和半封端聚氨酯来改性纳米氧化铝(Al_2O_3),将改性后的纳米Al_2O_3加入水性聚氨酯中制备了Al_2O_3/光固化水性聚氨酯导热复合涂层。利用光学接触角仪、电子拉力机、热重分析仪等对涂层的性能进行了研究,探讨不同Al_2O_3的改性方法对涂层耐水性、力学性能、水接触角、热稳定性和导热性能的影响,并用扫描电子显微镜(SEM)对材料断面的形貌进行了观察。结果表明:不同的Al_2O_3改性方法对光固化涂层的导热性能有较大的提高,热性能和接触角提高,拉伸强度和断裂伸长率也有一定增加。     

溶胶-凝胶法制备X80管线钢用GO-Al_2O_3耐蚀涂层的结构和性能研究

制备X80管线钢的腐蚀防护涂层具有重要意义。采用溶胶-凝胶法(sol-gel)在X80管线钢表面制备GO-Al_2O_3耐腐蚀涂层,通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及Autolab电化学测试,研究了烧结温度及GO掺杂量对涂层组织形貌、相结构及耐蚀性能的影响。结果表明,以3℃/min的升温速率至500℃烧结40 min,Al_2O_3膜层质量均匀,缺陷度低,纯度高。涂覆GO质量分数为0.024%的GO-Al_2O_3涂层的X80管线钢比没有涂层的基体腐蚀电位升高0.274 V,腐蚀电流密度降低约1个数量级。GO-Al_2O_3涂层为X80管线钢提供良好的保护作用。     

氮化硼纳米片增强胶黏陶瓷涂层的耐腐蚀行为EI北大核心

为提高304不锈钢的耐腐蚀性能,采用料浆法在其表面制备片径为3μm与300 nm的氮化硼纳米片(boron nitride nanoplate,BNNP)增强氧化铝胶黏陶瓷涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)和光学接触角测量仪分析含不同片径BNNP涂层的微观形貌及表面疏水性能,并利用电化学工作站分析涂层在模拟海水介质下的电化学阻抗与极化曲线,研究BNNP片径和含量对涂层微观形貌与防腐蚀性能的影响及其作用机制。结果表明:涂层疏水性随着BNNP含量的增加而提高,且两种片径的涂层均在BNNP含量达到1.0%(质量分数)时展现出优异的疏水性能,其中添加片径为300 nm BNNP的涂层性能提升更为显著,使涂层表面润湿角由38°提升至96.972°;其低频阻抗和自腐蚀电位分别达到最高值22500Ω·cm^(2)和0.344 V,自腐蚀电流密度达到最低值1.12×10^(-7)A/cm^(2),表明添加片径为300 nm BNNP的涂层具有更好的隔绝腐蚀介质效果和耐腐蚀性能。     

铝合金表面防腐蚀处理新工艺

为避免铬酸盐处理铝合金造成环境污染,以环境友好的γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和正硅酸乙酯(TEOS)为原料,用溶胶-凝胶法在室温下制备有机-无机杂化溶胶,经浸涂并室温固化后在铝合金表面形成涂层.通过X射线衍射、反射吸收红外光谱、腐蚀测试技术(盐雾试验和动电位扫描)和标准胶带方法对涂层的结构、耐腐蚀性及粘结力进行了分析和测试,结果表明,由于形成了致密的非晶态涂层,同时涂层和基体界面之间形成了稳定的Ai-O-Si化学键,该涂层具有优异的耐腐蚀性能和强的结合力.     

硅烷改性纳米TiO2-Zn-Al/水性环氧涂层的防腐性能

为实现纳米TiO₂颗粒的均匀分散,首先对纳米TiO₂进行硅烷改性,再通过溶液共混法制备出不同纳米TiO₂添加量的硅烷改性纳米TiO₂-Zn-Al/水性环氧复合涂层。研究了纳米TiO₂与Zn-Al片层粉在涂层中的综合作用。利用XRD和FTIR分析涂层的物相组成和组织结构,SEM和EDS表征涂层表面的微观形貌和元素组成,采用极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）研究涂层的耐腐蚀性能。EDS和FTIR表明,经改性的纳米TiO₂均匀分散于涂层中,纳米TiO₂与环氧树脂的枝联作用使涂层更加致密。EIS结果显示,由于Zn-Al片层粉与纳米TiO₂的枝联和填充作用,使添加纳米TiO₂的硅烷改性纳米TiO₂-Zn-Al/水性环氧涂层腐蚀行为较未添加纳米TiO₂时有所减缓。当纳米TiO₂添加量增加到4wt%时,硅烷改性纳米TiO₂-Zn-Al/水性环氧涂层的腐蚀电流密度为9.86×10^-6 A/cm²,比未添加纳米TiO₂的涂层高一个量级。     

纳米Zr粒子改性环氧涂层的耐腐蚀性能

使用纳米Zr粒子和环氧树脂制备出纳米复合环氧涂料,用透射电镜(TEM)、X射线衍射光谱(XRD)对纳米Zr粒子进行了表征,并测试了不同含量纳米Zr粒子涂层力学性能。根据盐雾试验和电化学阻抗谱(EIS)试验结果研究了纳米Zr粒子对涂层耐腐蚀性能的影响。结果表明,在10%纳米Zr粒子涂层中水的扩散系数为6.0×10-6cm2/s,比其它涂层降低了一个数量级。适量的惰性纳米Zr粒子在涂层中均匀分散产生的物理屏蔽作用,提高了涂层的耐腐蚀性能。     

纳米TiO2/有机-无机杂化丙烯酸复合涂层机械及耐腐蚀性能的研究

在采用溶胶-凝胶法合成有机-无机杂化丙烯酸树脂的基础上,研究了纳米TiO2添加量对有机-无机杂化丙烯酸复合涂层机械和耐腐蚀等性能的影响。研究表明,当纳米TiO2添加量为15%时,涂层的性能有了较大的提高,其硬度由3H提高至6H,涂层的耐盐雾时间由100h提高到500h,涂层的阻抗值也由104Ω.cm2提高至106Ω.cm2。另外,通过扫描电镜观察了复合涂层的断面,发现涂层中纳米粒子分散均匀,并且粘接紧密,形成了较为致密的复合涂层。     

氧化石墨烯/聚酯树脂涂层的制备及耐腐蚀性能

石墨烯具有阻隔性好、机械强度高、比表面积大等优异的性能,被广泛应用于防腐涂料领域.本研究在聚酯树脂粉末中加入分散性较好的氧化石墨烯(GO),利用静电喷涂技术在经硅烷偶联剂预处理的6063铝合金基体上制备了不同氧化石墨烯含量的聚酯体系涂层.通过EDS能谱分析硅烷膜的成分,并通过电化学试验评价硅烷膜的腐蚀行为;采用纳米压痕仪表征涂层与基体的结合力;通过全浸泡试验和中性盐雾试验研究氧化石墨烯添加量对聚酯体系涂层耐腐蚀性能的影响.结果表明,硅烷膜的自腐蚀电压为-0.831 V,自腐蚀电流密度为5.361×10-8 A/cm2,钛锆膜的自腐蚀电压为-0.967 V,自腐蚀电流密度为8.350×10-8 A/cm2,即与钛锆膜相比,硅烷膜的自腐蚀电位高、自腐蚀电流密度小,耐腐蚀性能更优;经硅烷偶联剂预处理涂层的临界载荷值LC1为2035.71 mN,LC2为3066.66 mN,均大于经钛锆膜预处理的涂层的临界载荷值(1667.40 mN),即经硅烷偶联剂预处理的涂层与基体的结合力更强;与未添加氧化石墨烯的聚酯涂层相比,氧化石墨烯添加量为0.5％(质量分数)的聚酯涂层的失重量及失重率最小,1000 h盐雾腐蚀后涂层表面的孔隙和腐蚀坑也均减少,其耐腐蚀性能明显增强.即在聚酯树脂涂料中添加0.5％(质量分数)氧化石墨烯时,涂层的耐腐蚀性能显著提高.     

铝合金表面新型有机-无机杂化纳米SiO2涂层的制备及其性能

为了提高铝合金的耐腐蚀性能、耐磨损性能及硬度,通过溶胶-凝胶反应,以纳米硅溶胶为主要原料,有机硅烷为偶联剂,制备了新型纳米SiO2防腐蚀涂料.通过浸渍-提拉法在铝合金(LY12)基体表面形成涂层,通过改变硅溶胶的含量,详细研究了此涂层的显微硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能与硅溶胶含量的关系.结果显示,新型有机-无机杂化纳米SiO2涂层厚度为20μm时具有良好的耐腐蚀性能和耐磨性能,由此而使此杂化膜替代对环境有害的铬酸盐转化膜成为可能,并为有机-无机杂化纳化材料的应用提供了理论依据.     

混凝土表面SiO2-GPTMS-PDMS复合薄膜的耐腐蚀性能

由正硅酸乙酯(TEOS),g-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)作为前躯体,端羟基硅油(PDMS)作为改性剂,通过溶胶凝胶技术制备的一种混凝土耐腐蚀涂层,二月硅酸二丁基锡(DBTL)作为Si—O—Si结构形成的催化剂,红外光谱分析结果说明正硅酸乙酯(TEOS)、g-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)和端羟基硅油(PDMS)有效地通过化学键形成一种有机/无机复合材料。涂膜后混凝土表面静态接触角由原来的40°增加到90°~110°,吸水率降低90%以上,并随着端羟基硅油的含量增加,疏水性增强。5%NaCl作为盐雾试验源,盐雾试验结果显示复合溶胶有8~14mm的降低氯离子渗透能力,结果说明复合溶胶有效增强了混凝的耐腐蚀能力。