铝合金表面新型有机-无机杂化纳米Si02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。     

镁合金表面SiO2/有机硅杂化涂层的制备及其耐腐蚀性能

为了提高镁合金的耐腐蚀性能,先对其表面进行磷化,再采用溶胶-凝胶法在磷化膜表面制备SiO2/有机硅杂化涂层。采用电化学工作站测试涂层的极化曲线,并用金相显微镜观察了其腐蚀前后的表面形貌。结果表明:磷化膜表面的杂化涂层光滑、黏附性优良,硅溶胶与有机硅树脂形成了有机无机网络连接;磷化膜表面涂覆有机硅树脂和杂化涂层都可以显著提高镁合金的耐腐蚀性能,但后者的效果更加明显。     

光固化有机硅/纳米SiO2杂化材料的制备和表征

以双碳羟基硅油(K-50)、异佛尔酮二异氰酸酯(1PDI)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为原料,合成光敏性有机硅树脂PSUA;以PSUA为有机相,溶胶-凝胶法制备的硅溶胶为无机相,以γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(TMSPM)为两相间的偶联剂,制备了光固化有机/无机杂化体系.对反应产物和硅溶胶进行了红外光谱(FT-IR)分析,用扫描电镜(SEM)观察了光固化膜断面形貌,用铅笔硬度法测定了光固化膜硬度.结果表明合成了预期产物,光固化杂化体系中纳米SiO2分散比较均匀,光固化膜具有很好的韧性和较高的硬度.     

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。     

二氧化硅基有机-无机防腐蚀杂化膜的制备及性能

传统的钢铁表面覆膜技术如磷化、铬酸盐钝化等污染严重,硅烷化和有机-无机杂化涂层用于金属预处理则具有耐温、耐腐蚀等优点,又利于环保.以正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷为原料,采用溶胶.凝胶法制备了SiO2基有机-无机杂化材料.通过红外光谱对不同温度处理的杂化材料进行了分析,以差示扫描量热法研究了杂化材料在不同温度下的吸放热反应,结合对杂化溶胶涂覆于钢铁基体表面形成涂层的塔菲尔曲线分析,对杂化膜的保护性能进行了研究.结果表明:涂层试样在N2气氛下300℃热处理,可以保证涂层中Si-O-Si键等最大程度地键合,并有效保留了有机组分,从而有利于保证杂化材料涂层的完整性,较大地提高了基体钢铁的耐腐蚀性能,可作为金属表面涂装处理工序中良好的中间过渡层.     

有机-无机杂化纳米复合材料合成及性能测试

采用溶胶-凝胶法,以甲基三乙氧基硅烷(MTEOS)和正硅酸乙酯(TEOS)及纳米氧化硅为原料,成功制备了有机-无机杂化纳米复合材料及涂层.以X射线衍射(XRD)、富立叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)等手段研究了杂化材料的工艺与结构及性能的关系,并对涂覆于铝合金基体上的纳米复合材料涂层的防腐蚀性能进行了实验检测.结果表明,有机-无机杂化纳米复合材料涂层具有优良的抗腐蚀性能.     

架空输电线路金具柔性耐磨重防腐蚀涂层的性能

为了提高架空输电线路金具在大气环境尤其是工业污染区的耐腐蚀性能,提出了柔性耐磨重防腐蚀涂层,以有机硅、无机硅、纳米分散液、有机-无机杂化聚合物为主要成膜物质,在镀锌钢板表面制备了4种柔性耐磨重防腐蚀涂层并对其进行不同温度固化。按相关国家标准测试了涂层的弯折、铅笔硬度、附着力、耐盐雾性、耐酸碱性能;采用户外腐蚀试验检验涂层性能。结果表明:4种柔性耐磨重防腐蚀涂层均具有较好的耐腐蚀、耐磨、耐碱、耐高温等性能,其中有机-无机杂化聚合物为成膜聚合物的涂层性能最优,最佳固化温度为180℃,该涂层不仅具有耐重工业污染区严酷腐性的优良性能,同时具有较好的耐磨性能;此技术费用低廉,具备推广应用价值。     

溶胶-凝胶法制备无机纳米/聚酰亚胺杂化膜及其表征

采用溶胶-凝胶法制备了SiO2及A12O3溶胶,并将其掺入到聚酰胺酸基体中,得到无机纳米SiO2-Al2O3/聚酰亚胺杂化膜,并对其结构性能进行了研究.实验表明,薄膜材料中无机纳米SiO2和Al2O3粒子分散均匀,与有机相存在键合;材料热分解温度有所提高.     

纯丙类聚氨酯/SiO_2-ZrO_2光固化纳米复合透明耐磨涂料涂层的制备及性能

目前,鲜见在纯丙类光固化聚氨酯中引入SiO_2和ZrO_2纳米粒子的报道。采用溶液聚合法制备了纯丙类聚氨酯丙烯酸酯,采用溶胶凝胶法制备SiO_2及ZrO_2无机溶胶,将无机前驱体与有机相进行杂化,制备了一系列可光固化的有机无机杂化涂料。采用红外光谱(FTIR)和核磁共振氢谱(1H-NMR)对杂化涂料及其涂层进行了结构表征,采用场发射扫描电镜(SEM)研究了杂化涂料涂层的表面形貌,并对涂层进行了物理性能、透明性以及耐磨性能测试。结果表明:杂化涂料涂层中,无机粒子均匀分散在有机相中,且无机粒子半径为20~30 nm;无机粒子的引入显著提升了涂层的物理性能及耐磨性能,涂层的硬度从1 H提升到6 H,磨耗量减少了80%。     

纳米SiO2的加入对PVDF/SiO2超滤膜结构和性能的影响

将普通纳米SiO2、疏水纳米SiO2、亲水纳米SiO2分别加入到聚偏氟乙烯(PVDF)铸膜液中,通过相转化法制得PVDF/SiO2杂化超滤膜,重点探讨了SiO2加入量及上述三种类型纳米SiO2对PVDF杂化超滤膜水通量、截留率和抗污染性能的影响.结果表明:膜的孔隙率、平均孔径、水通量、截留率和抗污染性随SiO2含量增加而先增大后减少;SiO2含量为2%时,膜水通量由大至小为:普通纳米SiO2杂化膜、疏水纳米SiO2杂化膜、亲水纳米SiO2杂化膜,抗污染性由大至小为:亲水纳米SiO2杂化膜、普通纳米SiO2杂化膜、疏水纳米SiO2杂化膜.     

醇类共溶剂对聚丙烯酸酯/SiO_2杂化涂层表面形貌和性能的影响

通过共混法制备了聚丙烯酸酯/SiO2(PA/SiO2)杂化乳液,在成膜过程中添加醇类共溶剂,驱使杂化乳液在成膜过程发生溶胶-凝胶反应;研究了醇类共溶剂种类对涂层性能的影响。结果显示,选用异丙醇作共溶剂时,交联度从65%提高到88%,而硬度从0.71提高到0.86,涂膜的综合性能最佳。采用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜和原子力显微镜表征涂层表面结构时,发现功能聚合物与硅溶胶间发生溶胶-凝胶反应,并在涂层表面形成了聚合物-SiO2和Si-O-Si交联骨架,使得SiO2颗粒均匀分布于涂层中,提高了杂化涂层的热稳定性。     

纳米SiO2添加量对紫外光固化涂料涂层性能的影响

将纳米SiO2加入紫外光固化涂料,可以改善其涂层性能。制备了UV固化环氧丙烯酸酯/纳米SiO2复合涂料涂层,对其硬度、附着力、耐腐蚀性能及热稳定性等性能进行了研究,找出了纳米SiO2对涂层性能的影响规律。结果表明:涂层的硬度及附着力先随纳米SiO2添加量的增加而提高,添加量为3.0%时,涂层附着力达1级;添加量为4.0%时,涂层铅笔硬度达5H;添加量继续增大,涂层的硬度及附着力均下降;纳米SiO2的加入能够提高涂层的热稳定性和耐腐蚀性能,但添加量过多涂层耐腐蚀性能反而下降。     

疏水型PA6/SiO2有机无机杂化材料的制备及性能

以正硅酸乙酯(TEOS)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)和己内酰胺(CPL)为原料,采用原位阴离子开环聚合法,制备了疏水型PA6/SiO2有机无机杂化材料。PA6/SiO2有机无机杂化材料表面外的Si-CH3基团赋予了材料优异的疏水性能。随着硅溶胶含量(SiO2%,质量分数)的提高,接触角θ增大,当SiO2%大于8.5时,接触角θ增大不明显,并最终稳定在130°左右。红外图谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)分析结果显示,硅溶胶的羟基和未完全水解的烷氧基能够与PA6的前驱体发生杂化反应。X射线衍射结果显示,采用本实验方法制备出的PA6和疏水型PA6/SiO2有机无机杂化材均为α晶型,而DSC结果表明,PA6/SiO2有机无机杂化材料的熔点略高于PA6。     

纳米SiO2改性紫外光固化有机硅杂化材料研究

合成了光敏性有机硅树脂PSUA,采用超声分散法将纳米SiO2分散在光敏性有机硅体系中,通过紫外光固化方式制备了光固化有机硅杂化材料.研究了纳米SiO2含量对杂化体系稳定性和光固化速率的影响,测定了光固化膜硬度,用扫描电镜观察了光固化膜断面形貌.实验结果表明,表面改性的纳米SiO2在杂化体系中分散比较均匀,稳定性好,能够有效增强光固化膜的硬度,但降低了光固化速率,杂化体系中纳米SiO2的用量以3%～5%为宜.     

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。     

环氧树脂/二氧化硅杂化材料的制备与性能表征

溶胶-凝胶法制备环氧树脂/SiO2杂化材料,利用FTIR、SEM和综合热分析仪对杂化材料的结构、显微形态及热性能进行了表征.结果表明,杂化材料中SiO2与环氧树脂两相间存在氢键作用;SiO2质量分数＜7%时SiO2与环氧树脂之间无明显相界面,可获得有机聚合物链段与无机网络互穿的有机/无机杂化材料;SiO2质量分数为11%时材料具有最佳耐热性能.     

高模量、低热膨胀系数聚酰亚胺杂化薄膜的制备

通过在聚酰胺酸中加入正硅酸乙酯(TEOS)和硅烷偶联剂(KH550),制备了不同SiO2含量的PI/SiO2杂化薄膜.采用FTIR、TMA、SEM以及TGA分析了PI/SiO2杂化薄膜的性能和结构.结果表明,TEOS经水解缩合与聚酰亚胺(PI)形成了有机-无机杂化网络结构,SiO2均匀分散在聚酰亚胺基体中;SiO2和偶联剂的引入提高了杂化薄膜的热稳定性;随着SiO2含量的增加,PI/SiO2杂化薄膜的拉伸强度降低,但当SiO2含量达到20%时,弹性模量增大到3.4GPa.     

聚丙烯酸酯-聚乙烯醇-纳米SiO_2超亲水涂层

通过水热法制备了具有交联结构的聚丙烯酸酯(PAAS)-聚乙烯醇(PVA)-纳米SiO2有机无机复合乳液,并将该乳液通过提拉在玻璃基底和PET膜上构建了性能稳定、透明的亲水涂层。研究了乳液中纳米颗粒掺入量对涂层表面形貌、润湿性和透光率的影响,结果表明,随着纳米粒子掺入量的增加,涂层亲水性随之增大,而透过率随之下降。当PVA含量为0.25wt%,PAAS、PVA和SiO2的质量比为1∶2.5∶10时,涂层亲水性长效稳定,一个月时间内接触角保持在5°左右,在500~760nm波长范围内透过率超过78.68%,硬度达到HB。常温聚丙烯酸酯-聚乙烯醇-纳米SiO2亲水涂层具有稳定的耐水性和良好的抗结霜和快速除霜性能。     

光固化聚氨酯丙烯酸酯/SiO_2杂化涂层的制备及性能

以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)分别与不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)反应制备聚氨酯预聚体,再以预聚体对纳米SiO2进行表面接枝改性,将改性纳米SiO2分散到聚氨酯丙烯酸酯(PUA)中,光固化制备了PUA/SiO2纳米杂化涂层。场发射扫描电子显微镜和差示扫描量热法研究表明,与未改性的纳米SiO2相比,以聚氨酯分子链改性的纳米SiO2可显著提高与PUA树脂相容性及杂化涂层的热稳定性能。以摆杆阻尼试验仪及漆膜冲击器研究了杂化涂层的力学性能,研究表明通过调整预聚体的分子链结构可在提高杂化涂层硬度的同时,不损失涂层的冲击性能。     

聚醚胺固化环氧有机硅杂化涂层的制备及防腐蚀性能研究

使用3种不同结构的聚醚胺(Jeffamine D230,D400,T403)分别固化环氧有机硅杂化树脂制备出有机-无机杂化涂层,并与3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)固化的杂化涂层在机械性能、附着力和防腐蚀性能上进行了比较。研究结果表明,与APTES相比,聚醚胺可以提高杂化涂层的耐冲击高度1倍以上;聚醚胺D230和T403没有降低杂化涂层的硬度,而D400降低了杂化涂层的硬度;聚醚胺可以明显提高杂化涂层的初始附着力,同时大幅改善了涂层在老化过程中的"湿附着力"。采用盐雾实验和交流阻抗测试研究了杂化涂层的耐腐蚀性能,结果表明聚醚胺固化剂明显改善了APTES固化杂化涂层的易开裂性,并提高了杂化涂层的耐腐蚀性能。