纳米重晶石/环氧复合钢板涂层材料机械及耐腐蚀性能的研究

研究了纳米重晶石改性方法,以及纳米重晶石添加量对钢板涂层硬度、T弯、应变和耐盐雾等性能的影响,并通过扫描电镜观察了纳米重晶石/环氧复合涂层断面以及粒子在基体中的分散状况.研究表明,使用5%硬脂酸钠改性后的纳米重晶石活化指数最大,且具有良好的分散性;纳米重晶石添加量为1.0%时,涂层性能有较大的提高,T弯从4T改善到2T;耐盐雾时间也由720h增加到1096h,提高了20%以上.另外,从涂层断面观察发现,纳米重晶石添加量为1.0%时,颗粒较均匀地分散,粘接紧密,形成较为致密的复合涂层.     

聚丙烯酸酯/纳米SiO2织物涂层整理剂的性能

采用溶胶-凝胶法制备SiO2溶胶,将其与聚丙烯酸酯乳液进行复合制备聚丙烯酸酯/纳米SiO2复合乳液,并将其用于织物的涂层整理。采用动态激光光散射(DLS)和透射电镜(TEM)对乳液进行了表征,考察了SiO2溶胶对复合乳液性能以及应用后织物防水透湿性能的影响。结果表明,乳胶粒与SiO2溶胶粒径在100 nm～120 nm,溶胶在乳液中分布均匀;SiO2的引入及均匀分散使成膜的断裂强力提高2倍,断裂伸长率提高6.3%,吸水率基本不变;当上胶量为71g/m2左右时,SiO2溶胶的加入会使涂层的防水性能提高,且透湿量基本不变。     

MTES含量对Al2O3/有机硅/SiO2杂化涂层性能的影响

以正硅酸乙酯（TEOS）、甲基三乙氧基硅烷（MTES）、二苯基二甲氧基硅烷（DDS）和仲丁醇铝（ASB）为原料,制备Al₂O₃/有机硅/SiO₂杂化涂层,测试了涂层的物理性能、耐热和电化学阻抗,研究了MTES含量对其性能的影响。结果表明:随着MTES含量的增加,硬度和耐冲击性先增大后减小;柔韧性和附着力良好且变化不大;当n（ASB）:n（TEOS）:rn（MTES）:n（DDS）=1:3:9:1时,Al₂O₃/有机硅/SiO₂杂化涂层的耐热和耐蚀性能最佳。     

Ni/SiO2纳米复合涂层的结构与光学性质研究

采用射频磁控溅射方法制备Ni/SiO2纳米复合涂层,获得了镍成分为7.25%(at)(LNi)、13.96%(at)(MNi)、19.20%(at)(HNi)3种复合涂层,研究了该复合涂层的组织结构与光学性质.结果表明LNi纳米复合涂层的晶粒尺寸为10～15nm,随着镍含量提高,涂层的晶粒尺寸增大,纳米Ni颗粒的形状发生变化;LNi复合涂层在300～350nm存在显著的光吸收,随着晶粒尺寸增大,光吸收边发生显著的红移.     

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。     

壳聚糖/SiO2复合涂层的缓释性能研究

为了了解壳聚糖含量对壳聚糖/SiO2复合涂层缓释性能的影响,将氧氟沙星直接溶于壳聚糖醋酸水溶液中,采用溶胶-凝胶法制备了壳聚糖/SiO2复合涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、比表面积及孔径分析仪和光学接触角测量仪(OCA)进行结构和表面分析,并对载药复合膜的释放性能进行了研究。结果显示复合涂层具有良好的缓释性能,其缓释周期和释放率受到壳聚糖含量的影响。     

植酸/聚间苯二胺修饰纳米SiO2制备水性环氧复合涂层及其防腐性能

以溶胶凝胶法制备了γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH560)改性SiO₂(f-SiO₂);将间苯二胺(mPD)原位聚合制备的聚间苯二胺(PmPD)共价接枝在f-SiO₂表面,制得(PmPD-SiO₂);最后,通过分子间作用力将植酸(PA)与PmPD-SiO₂结合制得PA/PmPD-SiO₂复合材料,用于制备水性环氧复合涂层。采用红外光谱、热失重分析和X射线光电子能谱表征了产物结构,通过扫描电镜、电化学和盐雾试验对涂层的防腐性能进行分析。结果表明,当添加质量分数为0.5%的PA/PmPD-SiO₂时,涂层附着力0级、铅笔硬度3H、耐冲击45 kg·cm,缓蚀效率为97.2%,耐腐蚀性最佳;腐蚀电流密度较纯水性环氧树脂(WEP)涂层缩小了36倍,低频阻抗模量较纯WEP涂层提升了2个数量级。     

纳米SiO2-氧化石墨烯/环氧涂层的制备及其防腐蚀性能

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,并将GO与经硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）改性的纳米SiO₂进行复合,制备出纳米SiO₂-GO。通过FTIR、XRD、SEM、TEM等分析手段对SiO₂-GO进行表征。采用机械搅拌与超声分散的方法将SiO₂-GO添加到环氧树脂（EP）中。对添加不同质量分数纳米SiO₂、GO和纳米SiO₂-GO的EP基复合材料涂层的物理性能和电化学性能进行测试。结果表明,与纯EP涂层相比,SiO₂/EP、GO/EP和纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度、附着力和耐腐蚀性能得到显著增强,其中加入2wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层硬度达到5 H,附着力等级达到1级,浸泡24 h后涂层保护效率为99.33%。15天浸泡试验结果表明,添加1.5wt%纳米SiO₂-GO/EP复合材料涂层的硬度达到5 H,附着力达到1级,涂层保护效率仍能达到97.12%。     

纳米SiO2对聚丙烯酸酯复合涂层在水润滑下摩擦学性能的影响

考察了纳米SiO₂对聚丙烯酸酯复合涂层在水润滑下摩擦磨损性能的影响。利用FTIR分析纳米SiO₂与聚丙烯酸酯的界面结合;利用SEM观察复合涂层磨损表面,并结合FTIR和摩擦磨损实验分析其磨损机理。结果表明:水润滑时,聚丙烯酸酯在摩擦过程中会发生摩擦化学反应,引起涂层摩擦腐蚀磨损;而纳米SiO₂能与聚丙烯酸酯以化学键的形式结合,它的加入有助于摩擦界面在水介质中形成具有较好减摩作用的表面膜和水分子膜,提高聚丙烯酸酯复合涂层的耐磨性。在水润滑下,当纳米SiO₂的含量较低时,涂层表面的磨损形式为摩擦腐蚀磨损和磨粒磨损;当纳米SiO₂的含量达到5wt% 时,涂层表面形成完整的表面膜和水分子膜,此时涂层具有良好的摩擦学性能。      

纳米石墨/聚氨酯复合涂层的制备及耐腐蚀性能

为研制高性能电力金具防护涂层,首先,以羟基丙烯酸树脂和异氰酸酯为主要成膜物质,纳米石墨为填料,制备了不同纳米石墨含量的纳米石墨/聚氨酯复合涂料;然后,将涂料喷涂在电力热镀锌钢上,固化干燥后得到纳米石墨/聚氨酯复合涂层;最后,测试了纳米石墨/聚氨酯复合涂层的力学性能和耐磨性,并采用模拟酸雨试验、中性盐雾试验及电化学阻抗谱（EIS）研究了纳米石墨/聚氨酯复合涂层的耐腐蚀性能。结果表明:添加纳米石墨后,涂层与热镀锌钢的附着力有所提高,纳米石墨含量为2.0wt%的纳米石墨/聚氨酯复合涂层的耐磨性比未添加纳米石墨的空白涂层提高了92%,并且涂层中纳米石墨的分布较均匀,表现出良好的耐腐蚀性能。 所得结论表明在涂层中添加适量的纳米石墨可以提高涂层的耐磨性和耐腐蚀性能,进而可将涂层用于电力金具的表面防护。      

纳米SiO2/有机硅改性水性聚氨酯复合材料的制备及性能

为了改善水性聚氨酯（WPU）耐水性差和表面性能差等缺陷,将有机硅和纳米SiO₂同时引入到WPU中,首先通过自乳化法制备了WPU和有机硅改性水性聚氨酯（SWPU）。然后采用超声共混法将纳米SiO₂粒子加入到SWPU中,制备了纳米SiO₂/SWPU复合材料。最后,采用FTIR和SEM对WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的结构进行了表征,通过接触角、吸水率及抗拉力学性能测试分析了WPU、SWPU和纳米SiO₂/SWPU的疏水性能及抗拉力学性能。结果表明：纳米SiO₂已被成功引入到SWPU中;纳米SiO₂含量较小（≤3wt%）时能够较均匀地分散在纳米SiO₂/SWPU胶膜中;当纳米SiO₂含量从0增大至5wt%时,纳米SiO₂/SWPU胶膜的吸水率降低了69%,拉伸强度从16.72 MPa增大至24.22 MPa,断裂伸长率从545%增至731%,表明纳米SiO₂的引入显著提高了SWPU胶膜的耐水性能和力学性能。     

不锈钢基Al2O3/SiC双层薄膜的制备和性能

用磁控溅射法在奥氏体不锈钢上分别制备了SiC单层膜和Al2O3/SiC双层膜,研究了溅射气压,溅 射功率以及退火温度对性能的影响.对比了二者的结构、硬度以及耐腐蚀性.结果表明,Al2O3缓冲层降低了SiC薄膜与奥氏体不锈钢基底的热失配和晶格失配,减少了因其而产生的缺陷,从而改善了奥氏体不锈钢上SiC薄膜的结晶质量.     

纳米SiO2对钢纤维/混凝土高温后力学性能及微观结构的影响

研究了掺纳米SiO₂的钢纤维混凝土(NSFC)、 钢纤维混凝土(SFRC)和普通混凝土(NC)三种材料在不同加热温度后的抗压、 劈裂和抗折强度等力学性能, 对不同温度热处理后的微观结构进行了SEM分析, 对钢纤维与过渡区界面的相结构进行了XRD分析。结果表明: 在测试温度范围内, NSFC的抗压、 劈裂和抗折强度均高于SFRC和NC的强度, 且在400 ℃时达到最大值。在常温下, NSFC的抗压、 劈裂和抗折强度较NC分别提高27.01%、 63.28%和54.12%, 400 ℃高温热处理后比NC分别高35.09%、 84.62%和87.23%; SEM分析表明, 在钢纤维与过渡区的界面处, 致密度提高, 显微硬度提高。由于固相反应, 使界面区结构发生变化, 在钢纤维表层形成扩散渗透层(白亮层), 即化合物层, 呈锯齿状, XRD分析证明, 白亮层主要由FeSi₂和复杂的水化硅酸钙组成, 从而增强了钢纤维与基体的粘结力, 提高了混凝土的高温力学性能。     

纳米SiO2改性轻骨料混凝土性能

纳米SiO₂（NS）具有极强火山灰活性、晶核作用和填充效应,因此用NS改善水泥基材料性能成为众多学者研究的热点。本课题对不同掺量的NS对轻骨料混凝土强度及耐久性的改性效果进行了研究。通过测试轻骨料混凝土的力学性能（抗压和抗折）和氯离子渗透性能及利用SEM和EDS测试分析了NS对混凝土宏观和微观结构的影响。研究结果表明:在适当的掺量下,NS能够有效地提高轻骨料混凝土的力学性能,其中28 d的抗压强度和抗折强度比空白组混凝土分别提高了21.6%和46.2%。氯离子渗透的结果表明,轻骨料混凝土的抗氯离子渗透性能随着掺量的增加而呈线性增强。混凝土界面过渡区（ITZ）也发生了显著变化,其厚度减小,形貌也更加致密。ITZ的钙硅比随着NS掺量增加而减小,说明该区域内水化产物C-S-H凝胶增多,Ca（OH）₂被消耗,从而形成致密的过渡区,有利于强度提高。      

SiO2 / 氰酸酯纳米复合材料的力学性能和热性能

采用高速均质剪切法制备了SiO₂ / 氰酸酯(CE) 纳米复合材料, 并对该体系的静态力学性能、动态力学性能和热稳定性进行了研究。结果表明, 纳米SiO₂的加入提高了复合材料的冲击强度和弯曲强度。当SiO₂ 含量为0. 30 wt %时, 复合材料的冲击强度达最大, 增幅为88. 9 %; 当SiO₂含量为0. 15 wt %时, 材料的弯曲强度达最大, 增幅为2010 %。复合材料的储能模量和高温损耗模量较纯CE 树脂有明显提高, 玻璃化转变温度比纯CE 提高了31. 2 ℃, 热分解温度在SiO₂含量为0. 30 wt %时达最大, 失重为10 %时的热分解温度提高了25. 7 ℃。      

B4Cp/7050Al复合材料的腐蚀行为研究

为探索高强度高模量铝基复合材料的腐蚀性能,采用粉末冶金工艺制备了增强相体积分数为17%、20%的铝基复合材料。腐蚀研究结果表明,铝基复合材料的腐蚀与基体关系密切,复合材料产生的剥落腐蚀及电化学腐蚀与基体相比敏感性不强,增强相的加入使材料的晶间腐蚀、盐雾腐蚀性能恶化。     

Tribological properties of WS2 composite film prepared by a two-step method

In order to extend the application range of solid lubricant WS₂, the author adopted a two-step method to prepare WS₂ film; namely, W film was first fabricated on the AISI 1045 steel by magnetron sputtering method, and then treated by low temperature ion sulfuration to obtain WS₂ composite film. XRD was used to analyze the phase structure of the WS₂ composite film; its surface and worn scar morphologies were analyzed with SEM + EDS; X-ray stress determinator was utilized to measure its residual stress; the nano-hardness and elastic modulus of WS₂ composite film were surveyed by a nano-indentation tester. The tribological properties were investigated on a ball-on-disk wear tester under dry condition. The results showed that WS₂ composite film had much better anti-friction and wear-resistance properties than the original 1045 steel and sulfurized layer.