水性纳米TiO_2/PTFE氟碳防污闪材料的制备及性能

为防止高压输电线路绝缘子污闪事故的发生,本文以纳米TiO_2和聚四氟乙烯(PTFE)微粉的复合填料与水性氟碳树脂制备了一种的表面具有自清洁效应的纳米TiO_2/PTFE复合氟碳防污闪涂层材料。通过优化配方及一系列制备工艺试验,确定了纳米TiO_2和PTFE的添加量及配比。采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)及接触角测量仪对涂层表面的微观结构及疏水性进行了分析表征。结果表明,当纳米TiO_2质量百分比添加量为6%,PTFE质量百分比添加量为16%时,TiO_2/PTFE复合氟碳防污闪涂层材料对水静态接触角达到124°,涂层表面具有微/纳二元粗糙结构,有优良的表面疏水性。通过对涂层的理化电气性能测试表明,涂层具有优异的理化电气性能,其附着力、硬度、耐水性、耐酸碱性、体积电阻率等各项指标均达到国家标准。     

球磨法疏水改性高岭土及其性能研究

以聚(甲基氢硅氧烷)(PMHS)作为疏水改性剂,采用球磨法对高岭土进行疏水改性,制备具有高疏水性能的改性高岭土。通过激光粒度和Zeta电位分析仪、接触角测量仪、FT-IR、SEM、TEM、XRD、DSC对改性后的高岭土进行了表征。结果表明,在球磨机械力作用下,高岭土的粒径和Zeta电位分别由1237nm和-28.12mV降至439nm和-10.53mV,晶型结构遭到破坏。高岭土的接触角由0°迅速增长为130~144°,表现出较强的疏水性能。PMHS以物理吸附或化学吸附的方式覆积于高岭土的表面,以提高热稳定性能。     

超疏水复合涂层的制备和性能研究

采用大气等离子喷涂工艺(APS)制备了双层Al_2O_3/PTFE复合涂层和单层Al_2O_3-PTFE复合涂层两种涂层结构体系的疏水复合涂层,使用扫描电子显微镜(SEM)、3D表面形貌仪、显微硬度计、接触角测试仪和摩擦磨损试验机分别表征了复合涂层的微观形貌、相组成、粗糙度、硬度、疏水性能以及耐磨性能。评价复合涂层的性能并进而研究了Al_2O_3陶瓷作为粘结层和硬质颗粒填充相以及工艺参数对复合涂层的疏水性能和耐磨性能的影响。结果表明:无论Al_2O_3陶瓷作为粘结层还是硬质填充相添加到涂层中,都显著提高了单一PTFE涂层的摩擦学性能。Al_2O_3-PTFE复合涂层的耐磨性能优于Al_2O_3/PTFE复合涂层,两复合涂层的磨损率和摩擦系数依次为2.84×10~(-5)mm~3/N·m、9.97×10~(-5)mm~3/N·m和0.51、0.38;复合涂层的表面都具有良好的疏水性能,与水的静态接触角分别为155.4°和148.9°。良好的疏水性能源于表面粗糙的微纳米级突起结构和表面存在密集分布的低表面能氟化物的协同作用。进行摩擦磨损试验后表面的突起结构受到一定的破坏,涂层的疏水性能有所下降,但是Al_2O_3/PTFE复合涂层仍然具有超疏水性。     

共价功能化POSS/PDMS防腐复合涂层的研究

首先采用硅烷偶联剂通过水解缩合反应方法合成氨基功能化倍半硅氧烷(POSS-NH₂),利用其表面氨基通过表面接枝聚合方法在倍半硅氧烷表面接枝磺化聚苯胺以实现其共价功能化,将磺化聚苯胺功能化倍半硅氧烷和聚二甲基硅氧烷通过溶液共混,利用滴涂法在Q235钢材表面制备出疏水防腐涂层。通过核磁共振(NMR)和傅里叶转换红外光谱(FT-IR)对氨基功能化倍半硅氧烷和磺化聚苯胺功能化倍半硅氧烷的结构进行表征分析;利用光电子能谱(XPS)分析磺化聚苯胺功能化倍半硅氧烷的化学组成和元素含量比例;利用扫描电子显微镜(SEM)表征磺化聚苯胺功能化倍半硅氧烷的微观形貌,观察到表面形貌较规整、呈颗粒状、纤维较粗的结构;采用静态接触角测试分析了四种涂层的疏水性,制备出的共价功能化POSS/PDMS防腐复合涂层疏水性最佳,接触角达到115°;采用EIS电化学阻抗谱和Tafel极化曲线测试表征了四种涂层的耐腐蚀性能,结果表明:共价功能化POSS/PDMS防腐复合涂层的腐蚀电位更大,腐蚀电流密度较小,由此表明所制备的材料具有优异的防腐性能。并且发现涂层的接触角越大,防腐性能越好。     

镁合金表面微弧氧化陶瓷涂层的制备及耐蚀性能

利用微弧氧化法,在微弧氧化反应电解质中加入氟钛酸钾和GR/TiO_2粉末,在镁合金表面制备了MAO-GR/TiO_2涂层。采用SEM和FT-IR分别对GR/TiO_2粉末的表面形貌和结构进行了研究,用SEM、XRD和元素线扫描对MAO-GR/TiO_2涂层的表面形貌、相结构和元素分布进行了研究,用三电极技术对MAO-GR/TiO_2涂层的耐腐蚀性能进行了研究。结果表明,通过溶胶-凝胶法可将纳米TiO_2接枝到GO表面,生成GR/TiO_2粉末;MAO-GR/TiO_2涂层主要由Mg_2TiO_4相、Mg_3(PO4)_2相、Mg和MgO相组成;以界面为分界线,涂层一侧Ti、P和O元素高于基体一侧,基体一侧Mg元素高于涂层一侧;MAO-GR/TiO_2涂层的腐蚀电位为-0.723 V,腐蚀电流密度为8.96×10~(-8) A/cm~2,相比镁合金基体和MAO涂层,腐蚀电位提高了48.3%和36.7%,表明MAO-GR/TiO_2涂层可以显著提高镁合金基体的耐蚀性能。     

硅丙烯酸树脂/CeO2涂层的一步电合成制备及其防护性能研究

为提高低碳钢的防护性能，采用一步电合成法在低碳钢上制备了硅丙烯酸树脂/CeO₂涂层。采用塔菲尔极化曲线、电化学阻抗谱、接触角测量仪、SEM及EDS研究了主要电合成工艺参数(沉积电压、沉积温度、沉积时间等)及不同硅单体(乙烯基三甲氧基硅烷(A171)和乙烯基二甲基乙氧基硅烷(C₆H₁₄OSi))对涂层组成、结构以及性能(疏水性、耐蚀性等)的影响。结果表明，涂层最佳制备电压为-20 V,温度为50℃,时间为3 h,该条件下制得的涂层表面均匀平整，含有少量凹陷，疏水性最强，接触角达到110.5°;与基体相比腐蚀电流密度降低两个数量级，达到2.052×10^-7 A/cm²。选用A171作为硅单体制备的涂层具有更优异的防污耐蚀性能，其接触角比使用C₆H₁₄OSi作为硅单体所制备的涂层大30.3°,腐蚀电流密度也降低了约两个数量级。     

耐腐蚀耐热超疏水TiO_2复合涂层制备与性能研究

铝基板表面的超疏水特性将赋予其优异的性能。利用环氧树脂(E44)和改性聚偏氟乙烯(PVDF)的作用,以改性纳米级二氧化钛(TiO_2)和全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)疏水低表面能物质为主要填料用简单易行的喷涂工艺制备出功能超疏水涂层。实验结果表明,制得的超疏水涂层,对水的静态接触角和滚动角分别为151°和5°;采用扫描电镜(SEM)表征了涂层表面有纳微二元复合微观结构;用差示扫描量热法(DSC)表征表明,该涂层在160℃下有优良的耐热性能;用不同pH值溶液进行浸没腐蚀以及电化学测其耐腐蚀性,腐蚀时间为180h时接触角仍有130°左右,具备强疏水效果。这种超疏水涂层为腐蚀耐热材料领域的研究提供了新的视野。     

溶胶-凝胶法制备超疏水PMHS-SiO2涂膜

通过溶胶-凝胶法制备了二氧化硅(SiO_2)溶胶,并以含氢硅油(PMHS)为改性剂,对SiO_2粒子表面进行疏水化处理,然后在玻璃基片上提拉成膜和加热凝胶化,制备出超疏水PMHS-SiO_2涂膜。通过接触角测定、红外光谱、透射电镜、扫描电镜、湿热老化等手段对涂膜的制备条件、结构与性能进行了研究。结果表明,在PMHS/SiO_2质量比为1:1、改性时间为4 h、涂膜热处理温度170℃、热处理时间3 h的条件下,可制得具有优良超疏水性的PMHS-SiO_2涂膜,其水接触角可达163°,滚动角可低至3°-5°,且具有优异的耐湿热老化性能。对改性前后的SiO_2溶胶和PMHS-SiO_2涂膜的结构形态研究发现,PMHS与SiO_2表面产生了化学结合,形成了PMHS-SiO_2杂化交联材料;涂膜表面被疏水性PMHS包覆,同时较均匀地分布着许多粒径为50-400 nm的微米-纳米双重粗糙度的微凸体,这是产生优异的超疏水性能的主要原因。     

共价功能化石墨烯超疏水防腐复合涂层材料的制备

石墨烯/有机聚合物复合涂层材料较纯聚合物材料具有更优越的阻隔性能,然而由于石墨烯之间高表面能和分子间作用力,使石墨烯在防腐等领域的应用潜力无法充分发挥。本文首先以传统自由基共聚方法合成一种含氟丙烯酸酯共聚物,并采用丙炔胺对氧化石墨烯改性合成炔基化氧化石墨烯,然后利用含氟丙烯酸酯共聚物末端氰基通过点击化学反应以共价键形式接枝在炔基化氧化石墨烯表面。疏水性分析表明,含氟共聚物功能化石墨烯的水接触角达到153°,将制备的功能化石墨烯涂敷于钢板基体时,水接触角提高到171.3°。扫描电镜显示,在炔基化石墨烯表面生长有大量300~600 nm的半球形接枝物。同时,将含氟共聚物功能化石墨烯/环氧树脂复合材料应用于碳素结构钢中,通过Tafel曲线和电化学阻抗谱对其耐蚀性能进行表征。结果显示,氟化石墨烯含量为0.5wt%的复合涂层的电流密度I_corr最低(8.872×10?9 A/cm2),比其他涂层样品低1~2个数量级。综上所述,本实验所制备的涂层材料具有良好的防腐性能,这一研究为开发石墨烯防腐蚀涂层材料提供了一种新的策略。      

镁锂合金表面水性SiO_2@PANI/VTMS涂层的防腐蚀性能

用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(GPTMS)对纳米二氧化硅(SiO_2)表面进行修饰,再引入苯胺合成了化学键合的核壳型聚苯胺(PANI)接枝SiO_2(SiO_2@PANI)溶胶;经乙烯基三甲氧基硅烷(VTMS)原位包埋后得到可直接涂在镁锂合金(Mg-Li)表面的SiO_2@PANI/VTMS水性溶胶。使用红外光谱(FT-IR)、X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)等手段表征了SiO_2@PANI粒子的结构与形貌;测量极化曲线和电化学阻抗(EIS)表征了SiO_2@PANI/VTMS涂层对Mg-Li合金的防腐蚀性能;讨论了苯胺用量和VTMS用量对SiO_2@PANI的粒径、涂层疏水性以及防腐蚀性能的影响,给出了可能的防腐蚀机理。结果表明,m(An):m(TEOS)=7:100、m(VTMS):m(TEOS)=4:4的SiO_2@PANI/VTMS涂层对Mg-Li合金具有优异的防腐蚀性能,涂层水接触角高达145.5°,电化学阻抗值达到7.5×104Ω·cm~2,腐蚀电流密度仅为4.47×10-8A/cm2。     

两步法制备黄铜表面超疏水肉豆蔻酸/TiO2涂层与性能研究

采用化学刻蚀法和复合改性两步法在黄铜基体上制备了超疏水肉豆蔻酸(MA)/TiO₂涂层(E-MAT)。通过接触角测量仪详细考察了刻蚀时间与刻蚀温度对黄铜疏水性能(刻蚀并改性后)的影响。结果表明,当刻蚀时间为55 min,刻蚀温度为30℃时,且经MA/TiO₂复合改性的黄铜表面可获得高达167.4°的水接触角。接着,采用SEM、CLSM、EDS、XRD与FTIR对E-MAT涂层进行了形貌与成分分析。分别利用砂纸磨损与胶带剥离实验研究E-MAT涂层的机械稳定性。此外,E-MAT超疏水涂层还表现出优异的自清洁性能。在3.5%NaCl溶液中的电化学腐蚀测试显示E-MAT涂层自腐蚀电流密度下降至8.32×10^-5 A/cm²,腐蚀保护效率高达97.0%。可见,刻蚀-改性结合法操作简单,便于构造大面积金属基超疏水表面,具有广阔的应用前景。     

聚合物/疏水性SiO2超疏水复合涂层的制备及表征

使用低密度聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和疏水性SiO2为原料,通过简单的共混涂膜方法在玻璃基底上制得了具有超疏水性能的聚乙烯/疏水性SiO2和聚甲基丙烯酸甲酯/疏水性SiO2复合涂层;用接触角测量仪、扫描电子显微镜、X-射线光电子能谱仪等分析手段对涂层的润湿性能、微观结构以及表面化学成分等进行了表征。结果表明,所制备的两种聚合物/疏水性SiO2复合涂层的静态水接触角都超过150°,滚动角低至3.0°。聚合物和疏水性SiO2共混涂膜后形成了类似于荷叶的微纳米二元结构,是其表面具有优异超疏水性能的主要原因。     

超疏水环氧树脂复合材料的制备

使用简单的高压喷射法,在环氧树脂复合材料基底上制备出了超疏水表面。通过扫描电子显微镜和接触角测试仪对超疏水环氧树脂复合材料表面的形貌和润湿性能进行表征和分析。研究结果表明:制备的PDMS/纳米SiO_2涂料中纳米SiO_2与液体PDMS重量比为4:13时,涂层表面超疏水性能较佳,涂层与水的接触角达到156±2°。     

共价功能化碳化硅-磺化聚苯胺/环氧树脂防腐复合涂层的制备及防腐性能

聚合物/无机物纳米复合材料由于其独特的性能成为目前材料研究的热点之一。为得到疏水性能及防腐性能俱优的碳化硅（SiC）防腐复合涂层材料,利用硅烷偶联剂（KH-550）对碳化硅（SiC）纳米粒子进行氨基化处理,然后以苯胺、氨基苯磺酸和氨基化SiC纳米粒子为原料,通过一步法氧化聚合反应合成共价功能化碳化硅-磺化聚苯胺（SiC-NH₂-SPANI）复合材料,采用FT-IR、UV-vis、XRD和SEM对复合材料的微观结构和形貌进行表征分析。最后通过喷涂法将SiC-NH₂-SPANI复合涂层材料涂覆于基材上并对其进行性能测试,主要研究涂层的疏水性能和防腐性能;并探讨了不同SiC纳米粒子和过硫酸铵（APS）的反应量以及复合材料加入量对共价功能化碳化硅-磺化聚苯胺/环氧树脂（SiC-NH₂-SPANI/EP）防腐复合涂层的影响。研究结果表明,加入质量分数为3wt%SiC-NH₂-SPANI的复合涂层具备较优的疏水性能,接触角（CA）值达到99.87°。SiC纳米粒子和过硫酸铵反应量对涂层防腐性能研究结果表明,当S...     

纳米CaCO3/TiO2复合粒子制备超疏水膜

采用溶胶-凝胶法,用γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲基氧硅烷和油酸修饰纳米CaCO3/TiO2复合粒子,制备具有类似荷叶表面形貌的超疏水涂层。结合扫描电镜、红外光谱、热重和示差扫描量热仪对复合粒子进行表征。结果表明,纳米TiO2粒子物理复合在纳米CaCO3表面,复合粒子经修饰后引入了疏水性的甲基,形成纳米复合双重粗糙结构,使所制备的涂层表现出优良的超疏水性能,其中接触角为162.1°,滚动角7°。     

功能化纳米TiO2/环氧树脂超疏水防腐复合涂层的制备与性能

超疏水材料在金属防腐领域具备巨大的潜在应用前景。为得到疏水性能及防腐性能俱优的纳米TiO₂/环氧树脂复合涂层材料,首先以三甲氧基十七氟癸基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对纳米TiO₂表面功能化;以全氟辛基甲基丙烯酸酯对固化剂二乙烯三氨(DETA)进行氟化;最后通过一步共混法和两步喷涂法分别制备出两种复合涂层。利用FTIR、XPS、1HNMR分析氟化固化剂(F-DETA)和氟化纳米TiO₂(f-TiO₂)的物相组成和组织结构。接触角测试仪和静置实验表明,当三甲氧基十七氟癸基硅烷和γ-氨丙基三乙氧基硅烷的摩尔比为1∶15时f-TiO₂的性能最佳,所制备的复合涂层接触角达到164.9°。SEM表征结果显示通过两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层具备更均匀的粗糙表面、涂层内部孔隙率较低且环氧树脂层与f-TiO₂层具备梯度结构。摩擦实验证明两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层的超疏水性具备较好的机械稳定性。Tafel极化曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究表明,通过两步法制备的f-TiO₂/环氧树脂复合涂层具有优异的防腐性能,其腐蚀抑制效率高达99.99%。      

硝酸铈微胶囊对铝合金表面涂层防护性能的影响

将铝合金的缓蚀剂硝酸铈作为囊芯,将脲醛树脂作为囊壁,采用反向乳液聚合的方法合成硝酸铈微胶囊。采用扫描电镜、光学显微镜、红外光谱、热重分析仪对微胶囊进行表征。将合成的微胶囊加入环氧树脂中在铝合金表面制备涂层,并利用电化学阻抗对完好及带划痕的涂层的防护性能进行研究。结果表明:利用反向乳液聚合法可成功合成包覆硝酸铈的微胶囊;添加硝酸铈微胶囊的完好涂层在浸泡1 700 h后的阻抗值在1.5×10~8Ω·cm~2,而环氧清漆及添加硝酸铈涂层的阻抗值均低于10~8Ω·cm~2;带划痕涂层在浸泡288小时后,添加硝酸铈微胶囊的阻抗值为1.9×10~7Ω·cm~2,而环氧清漆及添加硝酸铈涂层的阻抗值分别在1.1×10~7Ω·cm~2、8.6×10~6Ω·cm~2,因此加入硝酸铈微胶囊的涂层比直接加入硝酸铈的涂层及环氧清漆涂层有更优的防腐性能。     

水性聚苯胺/叔氟丙烯酸酯复合防腐涂层的制备及性能

为研究水性聚苯胺/叔氟丙烯酸酯（PANI/VFAc）复合涂层对Q235钢防腐蚀性能的影响,首先,以叔碳酸乙烯酯（Veova 10）和甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）为功能单体合成了VFAc乳液,并将其与PANI乳液混合后涂刷在Q235钢表面,制备了PANI/VFAc复合涂层;然后,采用TEM和FTIR对VFAc的结构进行了表征,采用XPS和接触角（CA）研究了复合涂层的表面性能,采用电化学方法研究了不同改性丙烯酸酯乳液对复合涂层防腐蚀性能的影响。结果表明:PANI/VFAc复合涂层的水接触角为97.56°,湿附着力等级为0,涂层表现出较好的疏水性;其腐蚀电流密度为8.72×10-8 A·cm-2,电化学阻抗达到106 Ω·cm2。所得结论表明PANI/VFAc复合涂层对Q235钢具有良好的防腐蚀性能。      

超疏水硅橡胶涂层的制备

采用相分离的方法制备了超疏水硅橡胶涂层,并研究了配比、温度、时间和溶剂对涂层疏水性能的影响。采用接触角测试仪对涂层和粉末的疏水性进行了测试,用扫描电镜(SEM)进行了形貌表征。结果表明:在一定的条件下,接触角最高可达155.14°;即使涂层变成粉末,仍然具有非常好的疏水性;SEM测试表明材料是多孔的,并且表面有大量的微纳突起结构。     

硅藻土/TiO2基超疏水涂层的制备及应用研究

以硅藻土和TiO₂为微纳米结构的构筑物，以聚二甲基硅氧烷为低表面能改性剂，采用喷涂法在多种基底表面制备超疏水涂层材料。该涂层具有优异的超疏水性能，水静态接触角高达161°,表面自清洁性能优异，且耐热温度可高达350℃。该超疏水涂层材料在纺织品自清洁、医用防水及工业防腐等领域具有一定的应用前景。