含环氧树脂微胶囊自修复涂层的制备及其性能

目的制备含环氧树脂微胶囊的二元自修复涂层,并对其力学性能和自修复性能进行研究。方法将自制环氧树脂E-51/三聚氰胺-脲醛树脂微胶囊和潜伏型固化剂(2-甲基咪唑)按一定比例添加到环氧树脂基体中,制备二元自修复环氧树脂涂层。利用漆膜弹性试验机、漆膜冲击试验机和万能拉伸试验机对涂层的弯曲性能、耐冲击性能和拉伸性能进行测试。利用扫描电子显微镜(SEM)、光学显微镜(OM)对涂层的自修复性能进行考察。采用EIS对涂层的电化学性能进行测试。结果成功制备了含环氧树脂微胶囊二元自修复涂层,当涂层中微胶囊的质量分数为3%时,涂层的冲击强度和拉伸强度分别提高了10.6%和14.6%。当涂层中2-甲基咪唑和微胶囊质量分数分别为6%和5%时,涂层的自修复性能较佳。当微胶囊质量分数为9%时,涂层的电化学阻抗值可达1.2×105?。结论微胶囊的加入可有效提高涂层的冲击强度和拉伸强度。随着涂层中潜伏型固化剂含量的增大,涂层的自修复性能增强。当潜伏型固化剂含量达到一定值时,涂层的自修复性能随着微胶囊含量的增大而增强。随着微胶囊含量的增加,涂层的电化学阻抗值增大。     

仿生自修复环氧树脂涂层制备及性能

采用一步原位聚合法制备了脲醛树脂包覆E-51/711微胶囊,观察微胶囊形貌呈球形,为单核结构,表面致密,粒径大小分布为25～375μm。模仿生物组织损伤自愈合原理,将微胶囊引入环氧树脂涂层结构中,设计了潜伏型微胶囊自修复环氧涂层。对不同微胶囊质量分数(5%,10%,15%,20%)的环氧自修复涂层的力学性能进行测试分析,结果表明:随着微胶囊的添加量增大,涂层的冲击强度、附着力级别和巴尔霍兹硬度不断降低,而适量添加微胶囊可提高涂层的附着力。对微胶囊环氧树脂涂料块体试样进行拉伸断裂测试试验,并对涂层进行预置划痕修复试验,结果表明:少量添加微胶囊对涂层起到了一定增韧作用,含微胶囊自修复体系的涂层在受到损伤时能够释放修复剂,填充修复损伤部位。     

聚吡咯包覆二氧化钛纳米自修复微胶囊制备及其形成机制

目的以聚吡咯为有机囊壁、纳米二氧化钛为无机囊芯制备粒径均一的纳米级自修复微胶,并探讨其形成机制。方法采用化学氧化法于超声环境中制备出有机/无机复合自修复微胶囊,利用SEM、FT-IR和XRD等方法,研究了不同制备工艺对微胶囊粒径、形貌、结构的影响。结果阴离子型表面活性剂更有利于聚吡咯在二氧化钛颗粒表面包覆,在十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和超声波作用下,吡咯单体以纳米二氧化钛为核心聚合,形成具有纳米晶结构的聚吡咯囊壁,进而获得粒径均一、直径约为100 nm的球形PPy-TiO_2复合纳米微胶囊。结论由于阴离子表面活性剂在二氧化钛粉体表面的化学吸附,形成了有机修饰层,从而可在有效抑制纳米二氧化钛自身团聚的同时,促进吡咯单体在其表面的包覆聚合。     

自相似双层结构自修复超疏水涂层的制备及性能

目的 研究自修复超疏水复合涂层的制备工艺及自修复性能.方法 将环氧树脂、中性硅酮胶和疏水纳米SiO2混合制得涂料底层,纳米SiO2与无水乙醇混合得到涂料面层,采用两步浸涂法在载玻片表面制备出具有自修复功能的自相似双层超疏水涂层.利用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和接触角测量仪,对复合涂层的微观形貌、分子结构和润湿...     

纳米Al2O3改性三聚氰胺-脲醛自修复微胶囊的制备及应用

以纳米Al_2O_3改性三聚氰胺-脲醛树脂(MUF)为壁材,环氧树脂为芯材,采用原位聚合法合成了微胶囊,并采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱仪(FTIR)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、热重分析仪(TGA)等对其表面形貌、结构及热性能等进行了表征和测试;将改性后的微胶囊加入自修复环氧树脂涂层中,并对其热性能、力学性能、自修复性能及电化学性能进行测试。结果表明,当芯壁比为1.5:1、纳米Al_2O_3质量分数为4.5%时,纳米Al_2O_3在壁材中均匀分布,微胶囊的表面粗糙度和热稳定性均增加。当涂层中改性微胶囊质量分数为5%时,涂层的热稳定性提高,且涂层的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度及粘结强度分别提高了111.9%、55.1%、10.6%和51.9%;制备的涂层具备较好的自修复性能;涂层的耐腐蚀性能随着微胶囊质量分数的增大而增强。     

碳钢基自修复涂层的制备和耐蚀性研究

目的 通过在有机防腐涂层中添加小粒径的自修复微胶囊,增强防腐涂层的自修复能力,提高碳钢的耐腐蚀性能.方法 通过乳液聚合法,采用桐油和金属缓蚀剂作为囊芯,分别合成得到了粒径均一的单组分和双组分自修复胶囊,均匀分散于防腐涂层中,获得自修复涂层.结果 SEM和热重分析显示,合成的单组分和双组分自修复微胶囊的平均粒径在3μm左右,囊芯包覆率分别达到48％和49％.人为破损涂层的中性盐雾试验和浸泡试验表明,在囊芯中桐油和金属缓蚀剂的比例为5:1且防腐涂层中微胶囊含量为10％的条件下,经历110 h中性盐雾试验后,防腐涂层划痕处仍旧保持完整,未出现鼓泡和腐蚀现象.同时,浸泡675 h后,自修复涂层仍然保持较高的低频阻抗模值,表明此时涂层的耐蚀性最佳.结论 含有双组分微胶囊的自修复涂层具有较好的自修复能力,可以较好地阻碍腐蚀环境侵蚀,起到长期保护金属基体材料的作用.     

六亚甲基二异氰酸酯微胶囊的制备及其在自修复涂料中的应用

目的 制备一种基于小尺寸六亚甲基二异氰酸酯(HDI)微胶囊的自修复防腐涂料,能够提高涂层的防腐性能并实现涂层划痕缺陷的在线修复。方法 通过调整界面聚合法合成HDI微胶囊过程中的乳化剂添加量、搅拌速率和体系pH值,降低微胶囊的平均粒径,并利用囊芯染色试验、红外光谱(FTIR)、热重试验(TG)对微胶囊的结构和热稳定性进行表征。以物理共混的方式将微胶囊掺入到环氧树脂基质中制备自修复防腐涂料,使用万能拉伸机、拉拔测试仪、电化学阻抗谱(EIS)研究微胶囊对涂层基础力学性能和耐腐蚀性能的影响。结合丝束电极(WBE)测试与划痕涂层浸泡腐蚀试验分析复合涂层的内在自修复机理。结果 确定了微胶囊制备过程的最佳乳化剂添加量为3%、搅拌速率为600 r/min、体系pH值为3.5,此时的微胶囊呈规则的球状结构,表面致密且具有一定的粗糙度,平均粒径尺寸降低为59μm,成型率达82%。FTIR和囊芯染色试验证明微胶囊由脲醛树脂囊壁和HDI囊芯组成,TG分析显示微胶囊初始分解温度为260℃。随着微胶囊含量的提高,自修复涂层的拉伸断裂强度和附着力有所下降。EIS测试结果表明,含0%、1%、5%和10%微胶囊的自修复...     

自愈合微胶囊在电泳涂料中的应用

目的提高阴极电泳涂料漆膜在受到外力损伤时的自愈合能力。方法采用原位聚合法,以KH-550改性环氧树脂为囊芯,以密胺树脂添加脲醛树脂为囊壁,形成耐化学性好和粒径小的微胶囊,并加入到阴极电泳涂料中,从而增加漆膜在受到外力损伤后的自愈合能力。通过偏光显微镜、SEM对微胶囊的粒径和形貌进行了表征,通过铅笔硬度测试、附着力测试、粗糙度测试、耐盐雾试验,分别评价了电泳漆膜的硬度、附着力、粗糙度、漆膜耐蚀性。结果在阴极电泳涂料中加入微胶囊后,槽液性能指标未受影响,漆膜物理机械性能基本未受影响,粗糙度由0.174变为0.201,标准磷化板在1000 h的NSS后,划叉处明显要好于普通漆膜的防腐性。结论以KH-550改性环氧树脂为囊芯,以密胺树脂添加脲醛树脂为囊壁的微胶囊,加入阴极电泳涂料后,有效提高了漆膜在受到外力损伤后的自愈合能力。     

有机硅和环氧树脂复合改性聚氨酯涂料的研制

通过单因素实验和正交实验,以涂膜的拉伸强度为依据,确定了用有机硅和环氧树脂复合改性聚氨酯涂料时,制备聚氨酯预聚体的单体甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚醚二元醇(DL2000)的恰当配比,有机硅、环氧树脂和增塑剂的恰当添加量.以及恰当的反应时间和反应温度.对复合改性涂膜进行了红外光谱分析和热重分析,对比检测了未改性涂料,有机硅改性涂料、有机硅和环氧树脂复合改性涂料的各方面性能.结果表明,有机硅和环氧树脂复合改性的聚氨酯涂料各方面性能良好,涂膜具有较高的力学强度、良好的附着力、较低的吸水率、较好的热稳定性和耐酸碱性能.     

石墨烯改性环氧树脂涂层的制备及其性能

为增强传统环氧树脂涂料的耐腐蚀性能,将改性石墨烯与涂料复合,制备了不同石墨烯含量的复合涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、接触角测定仪、显微红外光谱仪、热重分析仪、多功能表面测试仪等表征了添加不同含量石墨烯涂层前后的截面形貌、接触角、耐热性能以及摩擦磨损性能;采用电化学阻抗谱(EIS)、极化曲线研究涂层浸泡在3.5%Na Cl溶液中的电化学行为,并通过中性盐雾试验测试不同石墨烯含量涂层的耐盐雾腐蚀性能。结果表明:当石墨烯添加量为1%时,涂层各方面性能相对最佳。与未添加改性石墨烯涂层相比,改性石墨烯涂层的接触角增加5°,疏水性能增加;平均摩擦因数从0.28降至0.08,耐磨损性能提高;自腐蚀电流减小,自腐蚀电位正移耐腐蚀性能显著增强;1 800 h盐雾试验中1%石墨烯涂料样板未发生明显腐蚀。     

酚醛改性环氧树脂交联结构对涂层摩擦磨损性能的影响

目的 从应力的角度探究树脂交联结构与所制备涂层摩擦磨损性能之间的关系。方法 以不同环氧树脂/硼酚醛树脂(EP/BPF)的配比制备了不同交联密度的固化物试样。通过热力学性能测试,获取储能模量和玻璃化转变温度,计算得到树脂交联结构参数。通过往复式摩擦试验机和三维轮廓仪测试,确定树脂涂层的摩擦磨损性能。通过力学性能测试,获取树脂材料的应力应变测试曲线,进一步计算出了树脂材料的弹性模量和抗张强度。通过有限元数值模拟计算,获取了树脂涂层的应力大小和分布。结果 随着硼酚醛改性环氧树脂交联密度的增大,树脂材料的弹性模量、抗张强度先增大后减小,其中弹性模量最大值为1 572 MPa,但树脂涂层的磨损率呈现相反趋势。有限元模拟计算结果显示,随交联密度的增大,涂层的应力变化不明显(33.7～47 MPa),但是应力裕度先增大后减小(0.04～1.07)。结论 改性环氧树脂涂层的应力裕度和磨损率成负相关,通过调控树脂交联密度可有效调节涂层的应力裕度,从而控制涂层的摩擦磨损性能。文中硼酚醛改性环氧树脂的交联密度为936 mol/m³时,涂层的应力裕度最大,抗磨损性能最佳。     

Ti–CNF增强环氧树脂复合涂层的制备及性能研究

目的 提高海水轴向柱塞泵摩擦副的耐磨和耐蚀性能,以钛纳米颗粒（Ti）和碳纳米纤维（CNF）为原料,设计并制备Ti–CNF增强环氧树脂复合涂层。方法 借助红外光谱仪分析纯树脂和Ti–CNF增强环氧树脂复合材料中官能团的变化,通过硬度、附着力、断裂韧度、摩擦磨损和耐酸碱溶液浸渍测试,分别评价不同含量的Ti–CNF增强环氧树脂复合涂层的硬度、附着力、断裂韧度、摩擦学性能和耐腐蚀性能,并利用扫描电子显微镜揭示复合涂层的断裂、磨损和腐蚀机理。结果 Ti–CNF混合填料与树脂基体的结合方式为物理黏合;当添加填料的质量分数为6%时,复合材料的增强效果最佳,硬度、附着力、断裂韧度、摩擦因数和磨损率分别为668HL、5.8 MPa、0.937 MPa·m^1/2、0.354、7.52×10^-13m³/（N·m）,耐酸碱溶液浸渍测试后未观察到明显的锈点。当添加填料的质量分数增加到8%时,复合涂层的性能逐渐下降,耐酸碱溶液浸渍测试后观察到明显的锈点。结论 添加适量的Ti–CNF混合填料能够有效提高环氧树脂的硬度、断裂韧度、摩擦学性能和耐酸碱溶液...     

壳聚糖改性石墨相氮化碳/环氧树脂复合涂层的制备及防腐性能研究

目的 为了保证水性环氧树脂(EP)涂层的绿色、环保及高效防腐性能。通过将二维纳米材料石墨相氮化碳(g-C3N4)与天然高分子壳聚糖(CS)功能化复合来制备一种新型绿色环氧树脂复合涂层体系,并研究不同g-C3N4@CS添加量对环氧树脂复合涂层耐蚀性的影响。方法 将尿素高温煅烧得到g-C3N4,加入壳聚糖悬浮液中进行改性处理,并掺杂进环氧树脂中进而得到新型环氧树脂复合体系(EP/g-C3N4@CS)。利用傅里叶红外变换光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)及透射电子显微镜(TEM)对g-C3N4和g-C3N4@CS复合材料的结构及微观形貌进行表征。并通过电化学手段及长周期浸泡实验对涂层体系的防腐性能进行测试。结合涂层附着力测试判断涂层与基体之间的黏合程度。结果 g-C3N4@CS可以被成功复合到环氧树脂涂层中,且CS中丰富的含氧官能团显著提高了g-C3N4在环氧树脂中的分散性和界面相容性。涂层电化学耐蚀性测试结果表明,EP/g-C3N4@CS-1.0%(质量分数)涂层体系在浸泡30 d后的涂层电阻(Rc)值最大,在浸泡30 d后仍能达到1.11×10⁷ Ω,EP/g-C3N4@CS-1.0%(质量分数)涂层体系耐蚀性最高。此外,g-C3N4@CS可显著提升EP涂层的附着力,且EP/g-C3N4@CS-1.0%(质量分数)涂层附着力最大。长期浸泡实验测试结果也表明,EP/g-C3N4@CS-1.0%(质量分数)涂层体系具有最佳的耐蚀性,在浸泡30 d后表面膜层仍较为均匀平整。结论 EP/g-C3N4@CS-1.0%(质量分数)涂层体系形成的均匀完整复合膜可以有效屏蔽腐蚀性离子的迁移进程,具有最佳耐蚀性能。     

环氧有机硅韧性烧蚀防热涂层制备

目的提高环氧树脂基烧蚀防热涂层的耐烧蚀性能和韧性。方法通过新的合成方法,采用一步法合成了一种环氧有机硅树脂基体。通过红外光谱对合成后树脂的化学结构进行表征,并研究了新型树脂基体的力学性能和热裂解温域。在此基础上,以环氧有机硅树脂为新型树脂基体制备烧蚀防热涂层,并对涂层的力学性能、耐烧蚀性能及热防护性能进行评价与考核。结果韧性方面,新型环氧有机硅烧蚀防热涂层相比于传统环氧基烧蚀防热涂层,断裂伸长率可由原来的1%提高至8%;耐烧蚀性能方面,在最高热流为200 kW/m~2、时长为320 s的环境下,1 mm厚新型烧蚀防热涂层应用在304钢上,烧蚀表面平整,其背温仅为160℃,而传统的环氧涂层的背温为220℃。结论环氧有机硅树脂可提升传统环氧基烧蚀防热涂层的耐烧蚀性能和韧性。