固化剂和硅烷偶联剂对有机硅涂层性能的影响

通过控制有机硅涂料配方中固化剂和硅烷偶联剂的含量,研究它们对涂层材料的弹性模量、硬度、疏水性,以及吸水率和耐水介质浸泡性能的影响。结果表明,当固化剂含量大于4%后,随着固化剂含量的增加,涂层的弹性模量降低,邵氏硬度增加,吸水率增大;硅烷偶联剂含量的增加,有机硅涂层的弹性模量和吸水率随之增大,而邵氏硬度和水接触角减小。固化剂添加6%时涂层的弹性模量对海水浸泡最为敏感。含5%固化剂和8%硅烷偶联剂含量的有机硅涂层在海水中的稳定性明显降低。过高的固化剂添加量会导致硅氧链的交联程度增加,网状结构变密,增加涂层的硬度,不利于涂层的防污性能;过高的硅烷偶联剂添加量会导致涂层表面的亲水基团增多,水接触角降低,海洋细菌附着增加。     

低表面能改性聚丙烯酸酯的合成及防污性能研究

目的制备环境友好型的海洋防污涂料,即低表面能海洋防污涂料。方法以含氟单体甲基丙烯酸十二氟庚酯(FMA)和含硅单体γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)为改性单体,以甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和丙烯酸丁酯(BA)为主要单体,通过自由基共聚合制得氟硅改性的聚丙烯酸酯树脂层,采用傅里叶红外光谱和差示扫描量热法,分别对改性聚丙烯酸酯树脂的化学结构和热性能进行了分析表征。通过对改性聚丙烯酸酯树脂涂层的扫描电子电镜(SEM)分析、接触角测试、表面能计算、附着力测试、耐酸碱测试,防污性能测试等,探讨了FMA和KH570含量对树脂涂层性能的影响。结果当FMA、KH570的含量分别为15%、10%时,树脂涂层的接触角达到112.0°,表面能低至18.425 m J/m~2,附着力达到1级,具有良好的防污性能。结论氟单体和硅单体单独参与共聚改性均具有降低聚丙烯酸酯树脂表面能的作用,而氟单体和硅单体共同改性聚丙烯酸酯对树脂涂层表面能的降低更显著,可作为一种很有潜力的海洋低表面能防污涂料。     

超疏水涂层的制备及其性能

通过在有机硅改性丙烯酸树脂中加入具有疏水作用的纳米及微米级颗粒,在碳钢表面制备超疏水涂层。利用扫描电镜和接触角测定仪对涂层表面的微观结构及疏水性能进行表征,结果表明：该涂层结构与荷叶表面的微观结构很相似,水滴与涂层表面的接触角达到了150°,涂层具有超疏水性能。     

磷化聚苯胺固化含环氧基硅树脂涂层的制备及性能

为了改善有机硅树脂的固化条件及其涂层的防腐蚀性能,以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）、硅酸乙酯（TEOS）、二甲基二乙氧基硅烷（DMDMS）为硅烷单体,采用溶胶-凝胶法制备了含环氧基的硅树脂（ESiR）,并以磷化聚苯胺（PANI）为固化剂制备了硅树脂防腐蚀涂层,分析了PANI固化含环氧基硅树脂的固化反应。通过测试固化时间、涂层的柔韧性和硬度、热失重曲线等考察了PANI添加量对涂层固化程度的影响;通过附着力、接触角、吸水率、电化学阻抗谱和极化曲线测试了PANI添加量对涂层性能的影响。结果表明：当PANI添加量（质量分数）为3 %时,得到的涂层固化效果较好,涂层既具有良好的柔韧性,又有较高的硬度;且涂层表现出较好的疏水性、附着力和优异的防腐蚀性能,其接触角为103.5°,吸水率为8.91%;涂层的干、湿附着力均为0级;腐蚀电流密度为7.58×10^-8 A/cm²,电化学阻抗值达到3.4×10⁶ Ω·cm²。     

有机硅改性丙烯酸树脂涂料的制备及性能

采用甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸为单体,乙烯基三乙氧基硅烷为中间体,偶氮二异丁腈为引发剂,在氮气的保护下共聚合成有机硅改性丙烯酸树脂,并对树脂涂层的性能进行了检测。结果表明,涂层基本性能优良,具有一定的防污效果。     

耐用铝基超疏水涂层的机械稳定性及抗结冰性能

通过简单的一步喷涂法,以成膜树脂和疏水纳米粒子为材料,构建具有优异机械稳定性和抗结冰性的无氟耐用超疏水涂层（RSHC）。方法 以有机硅树脂（SI）和环氧树脂（EP）为成膜物质,掺入具有疏水性的SiO2复合尺度纳米粒子,采用一步喷涂法制备涂层。采用接触角测量仪等测量涂层的表面浸润性,通过线性摩擦实验、胶带剥离实验、射流冲击实验等测定涂层的机械稳定性,通过静态结冰实验、低温弹跳和冻雨实验等测定涂层的抗结冰性能。结果 制备的涂层表现出优异的超疏水性,其接触角为158°4°,滚动角为8°0.6°。当有机硅树脂、环氧树脂和SiO2纳米粒子的质量比为2.8∶1.2∶1时,涂层表面在具有良好疏水性的同时仍具有极佳的力学性能。线性摩擦实验结果表明,涂层具有良好的耐磨损性能,经过100次摩擦循环后,其表面水滴接触角仍可达到157°;胶带剥离实验结果表明,涂层与基底间具有坚实的附着力,在测试20次后其表面的水滴接触角仍保持大于150°;射流冲击实验结果表明,涂层具有一定的抗冲击性,在射流冲击30 min后涂层的表面接触角未明显减小。此外,覆盖涂层的基底具有优异的静态结冰延迟性能和动态防覆冰性能。在静态结冰实验中,涂层表面液滴的结冰时间延迟了约7倍;在低温弹跳和冻雨实验中,滴落的水滴能从表面完全弹起滚落,并且在低温冻雨环境中其表面可以保持无覆冰。结论 制备的耐用超疏水涂层具有良好的疏水性、机械稳定性和抗结冰性能,对耐用超疏水涂层的研究及实际应用具有一定的参考价值。     

有机硅/SiO_2杂化溶胶改性丙烯酸树脂及性能研究

以丙烯酸(AA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、正硅酸乙酯(TEOS),γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)和二苯基二甲氧基硅烷(DDS)为原料,采用溶液聚合法合成有机硅/SiO_2杂化溶胶改性丙烯酸树脂。探讨不同种类有机硅/SiO_2杂化溶胶及含量对树脂性能的影响。通过红外光谱表征了溶胶及固化后杂化涂层的结构,并测试了漆膜的物理性能以及通过电化学阻抗和浸泡实验对涂膜耐蚀性进行分析。结果表明:有机硅/SiO_2杂化溶胶成功地接枝到水性丙烯酸树脂上。当有机硅/SiO_2杂化溶胶添加量为10%(质量分数)时,杂化涂层具有良好的柔韧性和附着力,涂膜硬度6H,光泽度104,漆膜长期稳定,具有优异的耐蚀性。     

船用低温固化丙烯酸聚氨酯防腐蚀涂料

目的研制具有低温固化性能的长效耐候船用丙烯酸聚氨酯面漆。方法采用聚天门冬氨酸树脂对羟基丙烯酸树脂进行改性,配合使用受阻胺光稳定剂与紫外光吸收剂作为体系光稳定剂,选用改性高分子不饱和羧酸盐类分散剂、氟改性聚丙烯酸酯类流平剂、聚酰胺蜡类触变防沉剂,配合使用湿法绢云母、钛白粉、重晶石粉作为体系颜填料。结果通过控制天门冬氨酸树脂NH1420的不同添加量与优化助剂体系、颜填料体系,涂料体系在-5℃环境下表干55 min,实干时间14 h,24 h可复涂,放置10 d后,漆膜硬度可达2H,涂层具有良好的长效耐候性能。结论聚天门冬氨酸树脂有效改善了丙烯酸聚氨酯面漆的低温固化性能,配合使用受阻胺光稳定剂与紫外光吸收剂,提高了涂层的耐候性。研制的船用低温固化丙烯酸聚氨酯防腐蚀涂料具有良好的低温固化性能、机械性能、耐腐蚀性能与耐候性。     

氟改性和硅改性丙烯酸聚氨酯涂层的制备及环境行为

目的研究氟改性和硅改性丙烯酸聚氨酯涂层在不同环境中的失效行为。方法通过溶液聚合法制备具有一定羟基含量的丙烯酸酯树脂,再将丙烯酸树脂与多异腈酸酯固化剂配合,获得丙烯酸聚氨酯涂层。通过在丙烯酸酯合成中引入含氟丙烯酸酯单体,制得氟改性丙烯酸聚氨酯涂层;通过在固化过程中引入氨基硅油,制得硅改性丙烯酸聚氨酯涂层。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析涂层的化学组成。对涂层试样进行温度环境实验(室温和100,150℃)、湿热环境实验和氙灯老化实验,分析涂层疏水性、光泽度等表面特性的变化。结果氟、硅改性有效提高了涂层的疏水性。未改性、氟改性和硅改性三种涂层在100℃以下的环境中服役时,疏水性和光泽度比较稳定。硅改性涂层在150℃的高温环境中较未改性和氟改性涂层失效慢。湿热环境对三种涂层的接触角和光泽度等性能影响不大。氟改性涂层在氙灯老化环境中的失效程度较另外两种涂层轻。结论氟改性涂层耐光老化性能较好,硅改性涂层耐温性较好。     

耐环境稳定KH570改性SiO2减反膜的制备及性能研究

本文利用溶胶-凝胶法,以硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH570）为改性剂,正硅酸四乙酯（TEOS）为前驱体,无水乙醇（EtOH）为溶剂,氨水为催化剂制备改性溶胶。并通过浸渍提拉法在BK7玻璃上镀膜,获得透光性优异且耐环境稳定性良好的SiO2减反射薄膜。使用UV-Vis-NIR分光光度计、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、接触角测试仪等对薄膜的性能进行测试。结果表明：当TEOS与 KH570的摩尔比为5: 1时,薄膜样品的透过率最高为99.50%,置于90%RH的湿度环境中60d后,薄膜的透过率基本不变,并表现出良好的耐环境稳定性能。     

硅烷偶联剂链长对纳米 TiO2表面改性的影响

采用具有不同链长的硅烷偶联剂KH570和KH171分别对纳米TiO2粒子进行了表面改性。采用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、透射电镜(TEM)和润湿性实验等测试。结果表明:硅烷偶联剂有机链长的空间位阻效应对纳米粒子改性起关键作用。TEM表明经长链的KH570改性纳米TiO2分散效果更佳;热重分析和润湿性实验表明当长链KH570用量为10%时,纳米粒子表面接枝率和水接触角均达到最大,分别为8.05%和76.6°;红外光谱表明长链的KH570键合强度较KH171大。     

SiO2 对镁合金阴极电泳涂层耐磨性的影响

目的提高镁合金有机涂层的耐磨性能。方法用KH450硅烷改性Si O2粉体,并充分分散于电泳漆中。用KH460硅烷预处理镁合金表面,并阴极电泳复合涂层。通过铅笔硬度测试、摩擦磨损实验、画圈附着力测试、NMP(N甲基吡咯烷酮)试验和Machu试验,分别评价阴极电泳涂层的硬度、耐磨性能、附着力、抗NMP溶胀性能和耐蚀性,并通过扫描电子显微镜和光学显微镜对磨痕形貌进行分析。结果在镁合金用KH460预处理的前提下,添加Si O2粉体使涂层硬度由4H上升为5H,同时也提高了涂层的耐蚀性,并且涂层的附着力保持为1级,抗NMP溶胀性能仍120 h。在预处理镁合金基体上制得的原漆涂层和添加纳米Si O2的涂层耐磨性较好,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.47和0.475,摩擦系数均低于0.4;在未预处理镁合金基体上制备的原漆涂层和在预处理镁合金基体上制备的添加微米Si O2的涂层耐磨性较差,磨痕深度与涂层厚度的比值分别为0.665和0.673,摩擦系数均大于0.7。四种涂层磨损破坏的机制主要为疲劳破坏。结论 Si O2粉体的加入可以有效提高涂层的耐蚀性和铅笔硬度,同时不降低涂层的附着力和抗NMP溶胀性能。用硅烷对镁合金进行预处理,向电泳漆中添加硅烷处理的纳米Si O2,可有效提高阴极电泳涂层的耐磨性。     

POSS改性丙烯酸涂层的耐刮擦及紫外防护性能

丙烯酸树脂基涂层具有良好的耐候性,但其力学性能较差,耐刮擦及摩擦磨损性能不足等缺点易导致其使用寿命降低。为改善其耐刮擦及摩擦磨损性能,进一步提高其耐候性和延长使用寿命,采用溶胶凝胶法合成了八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(OvPOSS),进一步将其与丙烯酸树脂(PMB)原位复合改性制备了不同OvPOSS添加量的有机无机杂化树脂。利用光镜、接触角测量仪、显微硬度仪等表征了OvPOSS改性树脂制备的涂层在紫外辐照前后的表面形貌、接触角、硬度等;采用纳米划痕仪和摩擦试验机研究了涂层改性前后的耐刮擦和摩擦磨损性能。结果表明：当添加OvPOSS质量分数为10%时,改性涂层的各方面性能最佳。与未改性的丙烯酸涂层相比,OvPOSS的加入显著改善了OvPOSS/PMB复合涂层的硬度,抗紫外线性,耐刮擦和摩擦磨损等性能。     

表面改性对纳米SiO_2增强木纤维/PP复合材料微观结构及性能的影响

为研究经表面处理的纳米SiO_2在复合材料内的分散状态及其对复合材料性能的影响,选择硅烷偶联剂KH570对纳米SiO_2进行表面改性,分别通过激光粒度仪、傅里叶红外光谱分析仪、接触角测定仪表征纳米SiO_2的改性效果,采用XRD、SEM对经表面处理后的纳米SiO_2在木纤维/PP内的分散状态进行表征,测试并分析其力学性能、吸水膨胀率和吸水率。结果表明:当KH570的质量分数为5%时,纳米SiO_2的平均粒径为62nm,KH570可以成功接枝在纳米SiO_2表面。其对木纤维/PP复合材料的力学性能提高最优,吸水膨胀率与吸水率最低,弯曲强度达到52.6 MPa,拉伸强度为30MPa,冲击强度可以达到11.8kJ/m2;相比添加未经过表面改性的纳米SiO_2,分别提高了75%,20%和47.5%。     

改性水滑石的制备及对环氧富锌漆性能的影响

目的改善有机涂层和无机缓蚀剂相容性差的问题,实现缓蚀剂的可控释放,提高有机涂层的防护性能。方法用共沉淀方法将缓蚀剂钼酸根离子插入镁铝水滑石中,并用硅烷偶联剂KH560对其表面接枝改性来提高填料在富锌涂层中的分散性。结果 XRD、FTIR光谱分析结果表明,水滑石的层间距离增大,钼酸根成功装载进水滑石层中,在水滑石表面成功接枝硅烷偶联剂KH560。结论通过将该填料添加到环氧富锌漆中,发现涂层的附着力、柔韧性均没有发生明显的下降,表明填料在环氧富锌涂层中分散均匀,对涂层的力学性能影响较小。结合电化学阻抗谱技术对比研究添加填料与未添加填料的涂层浸泡在Na Cl溶液中的腐蚀行为,表明了该填料的添加可以提高富锌漆的耐腐蚀性能。     

改性硅溶胶-苯丙乳液复合涂层的制备及性能

目的 以硅溶胶、苯丙乳液为主要原材料,制备高性能有机-无机复合涂层,并为其应用提供一定价值的参考.方法 采用KH550、KH560以及KH570等3种硅烷偶联剂依次对硅溶胶进行接枝改性,选用改性效果较好的硅溶胶,制备改性硅溶胶添加量为0％、35％、70％、105％(相对于苯丙乳液的质量百分比)的4种涂层.用傅里叶变换红外光谱仪、马尔文Zeta电位仪以及扫描电子显微镜对硅溶胶的改性效果进行表征,用多功能材料表面性能试验仪等涂层力学测试仪、紫外/可见/近红外分光光度计、扫描电子显微镜分别对4种涂层的力学性能、隔热节能性能及微观形貌进行表征.结果 KH560对碱性硅溶胶的接枝改性效果最优.向苯丙乳液中添加一定量的改性硅溶胶可以显著提升涂层性能.当改性硅溶胶添加量为苯丙乳液质量的70％时,涂层综合性能提升最高,此时涂层太阳光反射比为0.683,近红外反射比为0.624,附着力为3.85 MPa,1000圈磨损后的质量损失率为53％,抗拉强度为5.4 MPa,但断裂伸长率降低较为明显,仅为49.8％.结论 KH560更适合对碱性硅溶胶进行接枝改性.添加KH560改性硅溶胶后,苯丙乳液涂层的力学性能、隔热节能性能得到了显著提升.实际使用时,建议改性硅溶胶添加量为苯丙乳液质量的70％.     

有机硅自润滑组分对自抛光涂层防污、减阻性能的影响

目的 制备一种兼具海洋防污和流体减阻功能的绿色海洋装备防护涂层。方法 将长链线型有机硅自润滑组分化学键合到自抛光黏结树脂中,与一定的无机填料复配,通过喷涂的方法制备了具有自润滑特性的自抛光防污减阻涂层。通过铅笔硬度测试、抗冲击测试、划格法附着力测试、涂层柔韧性测试、三维轮廓测试、表面接触角表征和固–液摩擦测试,分别评价了涂层的硬度、抗冲击性、附着力、黏弹性、表面粗糙度、表面润湿性能和自润滑特性,并通过抗蛋白和海藻黏附、海洋挂片试验和旋转流变仪分别表征了涂层的防污、流体减阻性能。结果 随着涂层黏结树脂中有机硅自润滑组分含量增多,涂层的硬度由2H变为4B,结合力由0级变为2级,涂层的抗冲击性能略有下降,接触角由65°上升至92°,涂层的表面粗糙度均小于500nm,但涂层的自润滑性质、防污性能和减阻性能却不断增强,摩擦因数（干磨）由0.119下降为0.075。当有机硅质量分数超过20%时,涂层的防海藻黏附效率达到97%,减阻率达到10%以上。海洋挂片进一步证明涂层具有优异的综合防护性能。结论 长链线型有机硅虽然一定程度上降低了涂层的硬度和附着力,但由于其特殊的性质,可在满足实际工况需求的前提...     

纳米TiO2/白氟聚氨酯复合涂层的制备及抗老化性能研究

为了改善纳米TiO2的分散性以及增强聚氨酯涂层的抗老化性能,在硅烷偶联剂改性纳米TiO2的基础上,接枝上甲基丙烯酸甲酯与丙烯酸丁酯的共聚物,制得微胶囊纳米TiO2粉体,并借助于FT-IR、SEM表征复合粒子结构和形貌.用改性后的金红石型纳米TiO2制备TiO2/白氟聚氨酯复合涂层,利用人工加速老化的方法,在老化前后不同阶段测试纳米复合涂层的基本性能.试验结果表明:TiO2的添加能提高复合涂层的抗老化性能,且当TiO2添加量为3%时,其基本性能最佳,抗老化性能最好.