纳米材料/含氟聚丙烯酸酯复合物涂层制备及其防腐蚀性能

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电子产品中的金属元器件易受周围环境介质的化学和电化学作用而发生腐蚀,造成性能下降、能耗增高、甚至功能丧失等后果。涂覆防护涂层是业内防止电子产品腐蚀最有效的方法之一,有机涂层具有选材范围广、工艺简单、成本较低、防护效果好等优点。目前电子行业广泛使用的防护涂层有含氟树脂、丙烯酸酯、聚氨酯等。含氟聚丙烯酸酯具有高疏水性、成膜性好、耐腐蚀性强、热稳定性好等优点,被广泛应用于电子产品防护中。本文通过在含氟聚丙烯酸酯涂层中加入无机纳米材料制备复合物涂层,以其提高涂层的防护性能,考察了纳米材料种类、添加量等因素对复合物涂层表面性质和防腐蚀性能的影响。内容主要包括以下三个方面:(1)通过在含氟聚丙烯酸酯(PFHI)溶液中分别添加SiO2和TiO2纳米粒子,经涂覆热固化后得到了厚度约为1μm的SiO2或TiO2纳米粒子/PFHI复合物涂层,研究了纳米粒子添加量对复合物涂层表面性质和防腐蚀性的影响。Tafel极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)测试结果表明,添加SiO2或TiO2纳米粒子均可大幅提高PFHI涂层的电化学防腐蚀性能,纳米SiO2含量为30 wt%的SiO2/PFHI复合物涂层电荷转移阻抗值Rct与PFHI涂层相比上升了2个数量级。运用X光电子能谱(XPS)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)、热重差热分析(TG-DTA)、扫描电子显微镜(SEM)、光学接触角(OCA)等手段对复合物涂层进行表征,发现涂层加入SiO2或TiO2纳米粒子后增大了其表面粗糙度,纳米粒子与PFHI紧密结合形成致密的复合物涂层,提高了涂层的疏水性和致密性,从而改善了抗腐蚀性能,涂层热稳定性也得到明显提升。(2)以超声剥离法从石墨中剥离出石墨烯纳米片,将其添加到含氟聚丙烯酸酯(PFHI)溶液中,经涂覆热固化后得到了厚度约为0.5μm的石墨烯纳米片/PFHI复合物涂层,考察了石墨烯纳米片添加量对复合物涂层表面性质和防腐蚀性能的影响。Tafel极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)测试结果表明,添加少量石墨烯纳米片可大幅提高PFHI涂层的电化学防腐蚀性能,石墨烯纳米片含量为0.2 wt%的G/PFHI复合物涂层电荷转移阻抗值Rct与PFHI涂层相比上升了1个数量级。运用XPS、ATR-FTIR、Raman、TG-DSC、SEM、OCA等手段对复合物涂层进行表征。研究发现石墨烯纳米片加入到涂层中起到了良好的阻隔效应,减缓了金属基底的腐蚀。(3)将使用超声剥离法剥离出的氮化硼纳米片添加到含氟聚丙烯酸酯(PFHI)溶液中,经涂覆热固化后得到了厚度约为0.5μm的氮化硼纳米片/PFHI复合物涂层,考察了氮化硼纳米片添加量对复合物涂层表面性质和防腐蚀性能的影响。利用Tafel极化曲线和电化学交流阻抗(EIS)测试研究了涂层电化学防腐蚀性能,运用XPS、ATR-FTIR、Raman、TG-DSC、SEM、OCA等手段对涂层进行表征。研究发现添加氮化硼纳米片可大幅提高PFHI涂层的电化学防腐蚀性能,氮化硼纳米片含量为2wt%的BN/PFHI复合物涂层电荷转移阻抗值Rct与PFHI涂层相比上升了1个数量级。氮化硼纳米片加入到涂层中大幅度提升了涂层的热稳定性,有效地改善了涂层的阻隔性能,减少了腐蚀离子扩散通道。
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