Si3N4-GO/无溶剂有机硅改性环氧复合涂料的制备及其性能研究

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随着世界海洋经济的快速发展,海洋腐蚀问题也变得日益显著,因此,研究适用于海洋环境下的防腐涂料具有重要意义。无溶剂环氧涂料不仅具有防腐能力强、附着力强、硬度高、耐磨等特点,而且具有绿色环保的优势,是具有重要应用前景的防腐涂料。本文首先使用有机硅改性环氧树脂,通过在环氧树脂的结构中引入稳定的Si─O和Si─C键,可适当降低其涂膜耐候性差、低断裂能、低疏水性和低抗冲击性等缺点。另外,利用硅烷偶联剂将功能化的纳米Si3N4负载在氧化石墨烯上得到Si3N4-GO杂化物,并将所得杂化物加入到自制的无溶剂有机硅改性环氧涂料体系中,最终得到综合性能优良的复合涂料。本论文的主要工作和成果如下:(1)探究硅油种类对改性树脂及其涂膜性能的影响。利用含氢硅油、侧链烯烃硅油、直链烯烃硅油、羟基硅油和氨基硅油对环氧树脂进行改性,并通过红外光谱、环氧值和凝胶渗透色谱对改性树脂分子结构进行了表征分析;通过机械性能测试、接触角测试及电化学交流阻抗测试探究了不同种类硅油对涂膜性能的影响,最终选取氨基硅油作为环氧树脂的改性剂。(2)探究氨基硅油含量对改性树脂及其涂膜性能的影响。通过改变环氧树脂与氨基硅油配比,对比分析各产物环氧值及分子量,深入探究硅油含量对改性树脂及其涂膜性能的影响。研究发现,随着氨基硅油含量的增大,所得涂膜的疏水性和热稳定性逐渐增强,而当氨基硅油过量时,涂膜由于体系相容性变差导致涂膜孔隙率增大,环氧树脂与氨基硅油的最佳质量比为8:2。(3)制备Si3N4-GO杂化物并将其加入到自制涂料体系中,制备出Si3N4-GO/无溶剂有机硅改性环氧复合涂料。首先利用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-560)分别对Si3N4和GO进行表面改性而得到KSi3N4和KGO,然后利用环氧基和氨基的反应,实现将氮化硅(Si3N4)固定在氧化石墨烯(GO)片上,并探究了KSi3N4与KGO的质量比对杂化体分散性的影响,确定KSi3N4与KGO的最佳质量比为2:1。然后将不同含量的Si3N4-GO杂化物加入到先前制得的无溶剂有机硅改性环氧涂料中,同时探究杂化物含量对涂膜体系性能的影响,确定Si3N4-GO杂化物的最佳添加量为0.5wt%。
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