改性碳化硅/环氧树脂复合涂层的制备及性能研究

来源 :湘潭大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shijianwu2003
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金属材料在服役时会遭受严重的腐蚀,使得金属的服役周期大幅下降。环氧树脂(EP)涂层能够隔绝腐蚀介质的侵入且成本低廉,在金属防护领域应用广泛,但是EP脆性高,机械性能差且涂层在固化过程中会产生一些微小孔洞导致涂层的防护效用大打折扣。而在EP中适当的添加一些功能填料是提升环氧涂层性能的有效手段。本文采用超耐磨SiC和强耐蚀六方氮化硼(h-BN)为填料增强EP涂层的防腐性能。首先,对SiC进行超疏水改性使亲水SiC转变成超疏水SiC(F-SiC);接着,采用硅烷偶联剂对F-SiC和经羟基化的h-BN表面进行接枝,利用偶联剂官能团的特性将F-SiC纳米颗粒负载在h-BN表面制备出BN@F-SiC复合材料;最后将复合材料添加到树脂中制备出疏水型超耐磨的防腐涂层。本论文具体的研究内容及结论如下所示:(1)氟化碳化硅的制备及表征。利用三乙氧基(1H,1H,2H,2H-十三氟辛基)硅烷(FAS)易水解的特性对SiC表面进行化学接枝使得SiC表面沉积含氟长链得到氟化SiC(F-SiC),然后对F-SiC进行各项表征测试以探究最佳的改性条件。结果显示:改性之后的粉末静态角超过150°(滚动角为4.2°),且通过FTIR、XPS测试发现了化学接枝产生的Si-O-Si键,这表明了化学接枝的成功,且最佳条件为70℃、溶液p H值在4-5之间、FAS与SiC的质量比大于2。(2)F-SiC/EP涂层的制备及性能研究。将不同质量比(1-5%)的F-SiC掺入EP中制备出F-SiC/EP复合涂层并对涂层进行性能的检测。结果表明涂层的水接触最高达到150.1°;涂层平均摩擦系数由0.7211降至0.1991;复合涂层的Icorr比纯EP涂层降低了三个数量级;EIS及中性盐雾试验也证实复合涂层耐蚀性最好。(3)BN@F-SiC复合材料对涂层性能的影响。首先通过化学结构测试检验了h-BN和SiC间的结合状态,然后用涂层的常规检测实验对涂层的耐磨、耐蚀性进行了评估。结果表明,BN@F-SiC(2:1)复合材料对涂层整体的改善最显著,具体表现在:该复合涂层的平均摩擦系数在F-SiC/EP涂层的基础上进一步得到了降低(0.07);经过400 h的腐蚀浸泡,发现复合涂层的阻抗值仍高于10~8(?)·cm~2,具有良好的屏蔽性能;经过480 h中性盐雾试验,复合涂层相较于F-SiC/EP涂层耐蚀性得到了提升,仅有轻微的腐蚀现象;并且添加BN@F-SiC复合材料的涂层表现出疏水性。复合涂层耐蚀性提升的原因在于经过超疏水改性的F-SiC能够给涂层提供很好的疏水特性,阻止腐蚀介质的渗透,并且SiC和BN组成一个屏蔽迷宫使得腐蚀介质无法顺利穿透涂层,起到协同防护的作用。
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