纳米材料TiO2在汽车面漆中的应用研究探讨

分析了纳米材料对汽车面漆涂料性能的影响机理,提出了利用纳米材料TiO2提高汽车面漆涂料耐老化性能的设想.对于金红石型纳米TiO2,屏蔽紫外线的最佳粒径为65～130nm.制订了纳米涂料的研制方案,关键是解决纳米材料在涂料中的分散和稳定问题.     

开发利用前景看好的几种纳米涂料

（1）光学应用纳米复合涂料。纳米粒子的粒径远小于可见光的波长400-750纳米、具有透过作用,从而保证了纳米复合涂料具有较高的透明性。纳米粒子对紫外线具有较强的吸收作用。在汽车面漆中添加TiO2以提高汽车涂料的耐老化性等。纳米SiO2是无定型白色粉末（指其团聚体）,表面存在不饱和的残键及不同键合状态的羟基,     

纳米二氧化钛对环氧树脂涂层的性能影响

本文采用纳米二氧化钛(TiO2)作为增强材料对环氧树脂进行改性,通过三辊研磨分散制备了纳米TiO2/环氧树脂涂层,研究了纳米TiO2含量对涂层硬度、附着力、柔韧性、冲击性能和耐磨性的影响。结果表明,随着纳米TiO2的适量加入,环氧树脂涂层的各项物理性能得到很大改善,当纳米TiO2的加入量为4wt.%时,达到最佳值。     

纳米TiO2对火焰喷涂尼龙1010涂层性能的影响研究

利用电子拉力机、紫外光辐照箱、示差扫描量热仪（DSC）及描电子显微镜（SEM）对火焰喷涂尼龙1010/纳米TiO2复合涂层的力学性能、耐老化性能及热性能等进行了测试.结果表明,当复合涂层配比为m（PA1010） ： m（n-TiO2）=100 ： 1.5时,复合涂层综合性能较佳,涂层自拉伸强度为73.68 MPa;涂层与基体结合强度为26.4 MPa;涂层经10天紫外线老化后,涂层自拉伸强度保持率为94.2 %;DSC分析结果表明,纳米TiO2有明显的异质成核作用,使复合涂层的过冷度由27.0 ℃下降为23.0 ℃.提示纳米TiO2能够显著提高涂层力学性能和抗老化性能,并有助于提高复合涂层的结晶速率,具有明显的成核作用.     

纳米TiO2在涂料中的应用

介绍了纳米TiO2在金属闪光面漆、粉末涂料和抗菌内墙涂料中的应用,并对其进行了相关理论解释。     

纳米晶型结构对化学复合镀层性能的影响

研究了复合镀层中TiO2纳米颗粒的晶体结构对化学复合镀层的性能的影响。结果显示TiO2分别以非晶态、锐态矿型、金红石形结构纳米颗粒存在在复合镀层中，镀层的硬度耐磨性、高温抗氧化性、磁学性能和光催化性能均显著不同。     

采用改性纳米TiO2制备高耐洗刷乳胶涂料

用钛酸酯偶联剂将纳米TiO2粒子进行表面改性后,对普通的丙烯酸乳胶内、外墙涂料进行改性实验,制备出高耐洗刷的内外墙涂料.实验表明,偶联剂对粒子的表面结构产生影响并改善其在涂料中的分散情况;添加纳米TiO2粒子使涂料的耐洗刷性、硬度等性能得到较大的提高(其中涂料的耐洗刷性可提高近7倍,最高耐洗刷次数可达数10万次;同时硬度可以提高2个～3个等级);通过结构分析发现,改性纳米TiO2通过1种类似于"桥梁"的作用实现对涂料的性能改善.     

纳米SiO2改性输电铁塔防腐蚀涂料

采用超声分散纳米SiO2,同时添加分散剂保护新生纳米SiO2粒子,在一定程度上改善了纳米SiO2团聚的现象,并将分散好的纳米SiO2加入氟碳面漆,用以改性氟碳面漆的性能。选用硅烷偶联剂KH570、CH超分散剂、BYK-163三种分散剂。结果表明,超声分散时间为30min左右,硅烷偶联剂KH570分散纳米SiO2的效果最好;纳米SiO2改性后的氟碳面漆,机械性能与耐化学试剂性能均有了较大改善,各项性能均达到国家标准。     

纳米复合海洋涂料在船舶防腐蚀应用研究

主要研究纳米二氧化硅浓缩浆和纳米氧化锌浓缩浆对海洋环氧涂料和聚氨酯涂料性能的影响。通过盐雾试验、氙灯老化试验、人工海洋加速老化试验研究海洋腐蚀环境中纳米复合涂料的耐腐蚀性和抗老化性。通过三步法制备高稳定分散的纳米氧化物浓缩浆,并利用纳米二氧化硅浓缩浆和纳米氧化锌浓缩浆改性海洋船舶环氧底漆和聚氨漆酯船壳漆,制备海洋纳米复合涂料。利用 TEM透射电镜、 FTIR红外光谱、 XPS光电子能谱、光泽度仪、表面接触角测试仪和粘结强度测试仪等研究海洋船舶漆的耐腐蚀性、抗老化性及表面防污性能。纳米二氧化硅浓缩浆的红外光谱分析和粘度测试及纳米氧化锌浓缩浆的透射电镜观察表明高分子分散剂的长碳链位阻效应保证了纳米粒子的均匀稳定分散。不含有纳米二氧化硅浓缩浆的环氧漆粘结强度是4.4 MPa,而含有1.0％纳米二氧化硅浓缩浆的环氧漆粘结强度增加到5.6 MPa。通过氙灯老化试验测试涂层的光泽度变化,纳米复合聚氨漆酯漆的光泽度高于不含纳米氧化锌的普通聚氨漆酯漆光泽度。聚氨漆酯漆在海洋循环加速老化试验后 C/O值减少20.1％,而含有1.2％纳米氧化锌浓缩浆的纳米复合聚氨漆酯漆老化后 C/O 值仅减少10.7％,抗氧化性提高。通过对海洋加速循环老化试验中纳米复合聚氨漆酯漆的测试分析表明1.2％纳米氧化锌浓缩浆提高了海洋船舶聚氨酯面漆的抗老化性和表面接触角。纳米浓缩浆可增强纳米复合涂料在海洋重腐蚀环境中耐腐蚀、抗老化等性能。     

用纳米材料改性的石质文物防护剂的耐老化性及重涂性研究

添加纳米TiO2颗粒对一种有机硅氧烷类渗透固结型石质文物防护剂进行改性,并通过人工加速老化实验、激光拉曼光谱等测试了改性后防护剂的性能。研究结果表明,改性后的纳米复合防护剂的耐老化性能以及重涂性能都有很明显的提高。     

石墨烯对聚氨酯/Al复合涂层耐盐水性能的影响

目的提高聚氨酯(PU)/Al复合涂层的耐盐水性能。方法以石墨烯为改性剂、PU为粘合剂、Al粉为颜料,采用刮涂法制备石墨烯改性PU/Al复合涂层,分析探讨改性前后涂层经盐水腐蚀不同时间后,微结构、红外发射率、光泽度及力学性能的变化规律及成因。结果石墨烯改性涂层的发射率对盐水腐蚀的稳定性改善明显,经盐水腐蚀21 d后,发射率仅从腐蚀前的0.335上升为腐蚀后的0.355。经长时间盐水腐蚀后,改性后涂层比改性前涂层具有更低的发射率。在不同的盐水腐蚀时间内,改性后涂层比改性前涂层均具有更低的光泽度,且稳定性较高,经盐水腐蚀21d后,改性后涂层的光泽度仍然可保持在16.1,这有利于实现涂层的低发射率与低光泽兼容。改性前后涂层的硬度、附着力对盐水腐蚀均具有较高的稳定性,说明石墨烯改性对改善涂层耐冲击强度及盐水腐蚀的稳定性作用有限,后续仍需进一步研究改进。结论石墨烯改性可明显提高PU/Al复合涂层的红外发射率及光泽度对盐水腐蚀的稳定性。     

耐环境涂层厚度对复合材料性能的影响

目的选用复合材料用耐环境涂层体系的最优厚度使用比例,提高复合材料的综合力学性能和耐湿热性。方法针对复合材料用底漆/面漆涂层体系,通过控制喷涂工艺将涂层的厚度控制转化为层数控制,设计4组不同层数的底漆/面漆涂层,对单层和多层复合材料用抗腐蚀涂层体系的柔韧性、附着力、冲击性能以及耐湿热性能进行了系统表征。结果随着涂层厚度的增加,涂层体系的柔韧性、附着力、耐冲击性能均有所降低。涂层通过隔绝水环境与复合材料的直接接触,有效降低了吸湿速率,具有较好的湿热防护性能,随着涂层厚度的增加,耐湿热性提高。涂层体系的柔韧性、附着力、耐冲击性能以及耐环境性能与厚度之间并非简单的线性关系。结论通过控制涂层单层厚度将厚度优化转变为层数优化,提出了一种有机涂层厚度优化的试验方案,并确定(1×2)厚度设计下涂层兼具较优的力学性能和耐湿热性能。     

添加纳米TiO2的Ni-P化学复合镀层显微结构与性能

采用化学复合镀法制备了Ni-P-纳米TiO2复合镀层,研究了纳米TiO2添加对Ni-P复合镀层的显微结构、硬度、耐磨性、孔隙率及耐蚀性的影响,并讨论了其影响机理。结果表明:纳米TiO2粒子较为均匀地分布在Ni基镀层,未发生明显团聚;纳米TiO2粒子的弥散强化作用,使复合镀层具有较高的表面硬度和良好的耐摩擦性能,晶化热处理后的复合镀层表面硬度达到了10 925 MPa,耐摩擦性能也显著提高。添加纳米TiO2粒子后,镀层的孔隙率增加,耐碱和耐盐腐蚀的能力稍有降低,耐HCl溶液腐蚀的能力较差。     

滚轮表面TiAlSiN涂层制备及失效机理研究

目的通过对滚轮表面制备超硬纳微米TiAlSiN涂层,提高滚轮的综合工作性能。方法采用阴极电弧离子镀膜技术在滚轮工作面及高速钢试样表面制备超硬纳微米TiAlSiN涂层。通过X射线荧光测量系统测量涂层厚度,采用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层表面特征和形貌,采用能谱仪(EDS)对涂层元素的成分进行分析,通过纳米压痕仪及洛氏硬度计对涂层的硬度及膜基结合力进行测定和分析。结果滚轮表面1.97μm厚的TiAlSiN涂层的Si原子数分数为4.21%,其显微硬度为37.69 GPa,涂层与基体的膜基结合力符合VDI-3198工业等级的HF3,呈现出较强的膜基结合力。经生产线上滚压机实际成形加工验证,涂层后滚轮的工作寿命是未涂层滚轮的5倍,滚轮具有强度高、耐磨损、抗氧化、耐腐蚀、粘附性降低等特性,显著改善了磨损、剥落、疲劳裂纹、缠辊、粘滚等现象。结论在滚轮表面制备超硬纳微米TiAlSiN涂层,能显著提高滚轮的综合工作性能。     

Microstructure and Behaviors of Nano Composite Coating

ELECTRO BRUSH PLATING is a traditionaltechnology in the field of surface engineering.Thisprocess has been widely used due to its advantagessuch as simplicity of equipment,various type ofcoatings,excellent adhesion between coating andmatrix,and so on.It is significantly used as mechanicalrepairing without departing or rushing to repair in openregion.Nano particles result to surface effect,smallsize effect,and other effects since its size of is less than100nm.So they are used in surface …     

水性聚氨酯的合成及可剥涂料的性能研究

目的以水性聚氨酯为主要成膜物质,制备一种耐水性良好且涂层整体可剥的保护涂料。方法首先采用正交法分析水性聚氨酯的合成工艺,并通过测试红外图谱、存储时间、外观及耐水性,分析三乙胺和H2O含量对产物性能的影响。再以合成产物为基料,加入固化剂聚碳化二亚胺及其他助剂制备水性涂料,通过测试邵氏硬度、附着力、拉伸强度、断裂伸长率、剥离强度及耐水性,分析该水性涂料的可保护性和可剥性。结果红外图谱表明成功合成了水性聚氨酯,得出了自乳化型水性聚氨酯的最佳合成工艺。涂料工艺性和涂层的综合性能良好,涂层可以一次性整体剥离。该涂层附着力为4B,具有良好的耐水性,在室温水中浸泡48 h后,质量基本不变,拉伸强度由37.7 MPa变为33.6 MPa,断裂伸长率由540%变为510%,邵氏硬度仍为82HA。结论聚碳化二亚胺和其他助剂的加入使得涂层具有良好的可剥性和耐水性,且涂层硬度为82HA,对基材能起到一定的保护作用。     

石墨烯对聚氨酯/Al复合涂层光泽度及红外发射率性能的影响

目的在不明显升高聚氨酯(PU)/Al复合涂层红外发射率的前提下,明显降低涂层的光泽度,获得低光泽与低发射率兼容的功能涂层。方法采用石墨烯改性PU/Al复合涂层,系统研究石墨烯改性对涂层的微结构、光泽度、红外发射率及力学性能的影响规律,并对其成因进行分析探讨。结果当石墨烯添加量(占Al粉质量的百分比)小于6%时,石墨烯改性可明显降低涂层的光泽度,且对涂层发射率的影响不明显。当石墨烯添加量为4%时,可使涂层同时具备低光泽与低发射率性能,其值分别为11.0和0.245。涂层的力学性能对石墨烯改性并不敏感,改性前后涂层的硬度、附着力和耐冲击强度分别可达到3H,1级和50kg·cm。结论石墨烯改性可明显降低PU/Al复合涂层的光泽度。当石墨烯添加量合适时,可使涂层同时具备低光泽与低发射率性能,从而实现涂层的红外与可见光兼容隐身。     

Al2O3对等离子喷涂Cr2O3/TiO2/Al2O3/SiO2复合陶瓷涂层性能影响研究

目的研究Al_2O_3添加量对Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层性能的影响。方法采用等离子喷涂技术在油气管道X80管线钢基体表面制备出具有不同Al_2O_3含量的四元复合陶瓷涂层。另外,为探究基体温度对涂层性能的影响,所有涂层均在等离子喷枪预热及室温的两种基体上制备。所制涂层的气孔率、硬度、结合力及电化学腐蚀性能分别采用煮沸称重法、维氏硬度计、划痕仪、电化学工作站进行检测,并用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)分析不同Al_2O_3含量涂层的物相组成和形貌特征,研究Al_2O_3含量对涂层各性能的影响。结果随着Al_2O_3含量的增加,Cr_2O_3/TiO_2/Al_2O_3/SiO_2四元复合陶瓷涂层的气孔率呈现先降低后增加的趋势,相对应的四元复合陶瓷涂层的结合力、维氏硬度则先增加后降低。当Al_2O_3质量分数为60%时,四元复合陶瓷涂层的性能最优,气孔率为3.6%,硬度为824.6HV,结合力为53.8N。电化学腐蚀测试表明,Al_2O_3能增强涂层的耐腐蚀性能,Al_2O_3质量分数为60%时,涂层自腐蚀电位最高,为-0.28 V。另外,在基体预热和不预热条件下,所制涂层性能随Al_2O_3含量的变化一致,但是基体预热比不预热更有利于涂层性能的提高。结论 Al_2O_3的添加不仅能够有效降低涂层Cr含量,还能显著提升四元复合陶瓷涂层的各项性能,特别是耐腐蚀性。此外,等离子喷涂前对基体进行预热,有利于涂层性能提高。     

大气等离子喷涂TiO2涂层性能及厚涂层制备工艺

为改善TiO2溅射靶材主要依赖进口的局面,采用大气等离子喷涂技术在不锈钢SUS304平板基体及管状基体上制备了TiO2涂层。利用扫描电子显微镜对涂层形貌进行了观察,并对涂层与基体的结合强度、涂层孔隙率及抗热震性能分别进行了表征。结果表明：粉末熔化及铺展良好,截面可见典型层状结构。涂层与基体以机械结合为主,断裂基本发生在基体与粘结层界面处;涂层的孔隙率较低,同时具有良好的抗热震性能。厚涂层制备过程中,采用循环水冷却方法对不锈钢SUS304管状基体进行冷却,涂层沉积速度快且无开裂和脱落,涂层厚度可达8 mm。通过对冷却装置的改进及喷涂工艺的进一步优化,有望在大尺度管状基体上制备厚涂层以满足溅射蒸镀辊的需要。     

TiAlN,TiAlSiN涂层的制备及其切削性能

目的研究TiAlN及TiAlSiN涂层的微观结构及力学性能,以及硬质合金涂层刀具切削SUS304不锈钢的切削性能及磨损行为。方法采用阴极电弧离子镀技术在硬质合金试片及铣刀上分别制备纳微米TiAlN及TiAlSiN涂层。通过X射线荧光测量系统测量涂层的厚度,用扫描电镜(SEM)观察涂层表面形貌,用能谱仪(EDAX)分析涂层元素成分,用X射线衍射(XRD)分析涂层晶相结构,用纳米压痕仪表征涂层硬度,用洛氏硬度计定性测量涂层结合力,通过高速铣削试验探究涂层刀具的切削性能及磨损行为。结果 TiAlN及TiAlSiN涂层的厚度分别为3.32μm和3.35μm,表面致密、光滑,高分辨率(20 000×)下观察到涂层表面有液滴、针孔及凹坑存在。Si元素促进了Ti N(200)晶相的生长,晶粒尺寸减小,硬度增加。TiAlN及TiAlSiN涂层的显微硬度分别为29.6 GPa及37.7 GPa,结合力分别满足VDI-3198工业标准的HF3和HF1等级。在130 m/min的高速切削条件下,TiAlSiN涂层刀具寿命约为未涂层刀具的5倍,TiAlN涂层刀具的1.5倍。结论 Si掺杂制备的TiAlSiN涂层具有高的硬度及良好的抗粘附性,更适用于不锈钢材料的高速切削加工。