表面接枝含氟树脂改性HGB的制备及性能研究

目的对中空玻璃微珠(HGB)进行表面接枝含氟树脂改性,以其为填料制备含氟树脂涂料,并进行性能研究。方法将中空玻璃微珠分别经NaOH溶液、硅烷偶联剂KH550、HDI三聚体、含氟树脂处理,并通过FTIR、SEM、EDS等表征手段对接枝情况进行验证。以制备的表面接枝含氟树脂HGB(F-HGB)为填料,制备了含氟树脂隔热涂料,研究了HGB改性温度、时间对F-HGB接触角的影响,以及HGB粒径、添加量、改性、涂层厚度对涂料的疏水性能、隔热性能、拉伸强度的影响。结果成功制备出F-HGB,50℃下接枝含氟树脂反应8h,F-HGB与纯水的静态接触角为149.21°。与HGB/含氟树脂涂料相比,F-HGB/含氟树脂涂料的疏水性能、隔热性能、拉伸强度均有较大幅度的提高和改善。当F-IM16K添加量为20 phr时,F-HGB/含氟树脂涂层与水的接触角为100°,模拟曝晒实验涂层试板温差为7.4℃,拉伸强度为10.39 MPa。当F-K1添加量为20 phr时,F-HGB/含氟树脂涂层的导热系数为0.0701 W/(m·K),同时涂层隔热性能随HGB粒径、添加量的增大而增强,拉伸强度随之降低,但表面改性能有效减小涂料拉伸强度的降低幅度。结论 F-HGB具有疏水、隔热、与含氟树脂相容性好的特点,可作为功能填料制备疏水、隔热、力学性能优良的多功能涂料。     

含氟丙烯酸聚氨酯涂层的环境失效行为研究

目的研究含氟丙烯酸聚氨酯涂层作为船壳清漆,在光老化过程中疏水性能和防护性能的失效行为。方法通过接触角、傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)、原子力显微镜(AFM)形貌,结合交流阻抗(EIS),研究涂层在室内外大气暴露环境、氙灯加速老化试验环境中的老化过程。结果光老化可以使涂层接触角显著降低,疏水性能下降。ATR-FTIR和AFM分析表明,光老化使涂层表面氟含量显著降低,氧含量升高,表面粗糙度增大。与中性盐雾试验相比,氙灯加速老化试验中涂层电阻衰减速度更快。结论光老化过程中,涂层表面分子链断裂使涂层表面氟含量降低,疏水性下降,同时涂层电阻随老化时间延长而降低。     

氟改性和硅改性丙烯酸聚氨酯涂层的制备及环境行为

目的研究氟改性和硅改性丙烯酸聚氨酯涂层在不同环境中的失效行为。方法通过溶液聚合法制备具有一定羟基含量的丙烯酸酯树脂,再将丙烯酸树脂与多异腈酸酯固化剂配合,获得丙烯酸聚氨酯涂层。通过在丙烯酸酯合成中引入含氟丙烯酸酯单体,制得氟改性丙烯酸聚氨酯涂层;通过在固化过程中引入氨基硅油,制得硅改性丙烯酸聚氨酯涂层。利用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析涂层的化学组成。对涂层试样进行温度环境实验(室温和100,150℃)、湿热环境实验和氙灯老化实验,分析涂层疏水性、光泽度等表面特性的变化。结果氟、硅改性有效提高了涂层的疏水性。未改性、氟改性和硅改性三种涂层在100℃以下的环境中服役时,疏水性和光泽度比较稳定。硅改性涂层在150℃的高温环境中较未改性和氟改性涂层失效慢。湿热环境对三种涂层的接触角和光泽度等性能影响不大。氟改性涂层在氙灯老化环境中的失效程度较另外两种涂层轻。结论氟改性涂层耐光老化性能较好,硅改性涂层耐温性较好。     

两种水性聚氨酯涂层在3种加速老化试验中的性能对比

目的 研究目前水性涂料中两种应用广泛的水性脂肪族聚氨酯涂层与水性丙烯酸聚氨酯涂层的耐候性与防腐性能的差异,探讨加速老化方法对涂层性能的影响.方法 利用3种加速老化试验(中性盐雾、紫外-冷凝以及中性盐雾-紫外冷凝循环试验)对涂层进行240 d的加速老化.通过涂层的失光率、色差以及红外吸收光谱变化,研究涂层老化情况.利用交流阻抗法判断涂层防腐性能强弱,分析两种涂层体系在不同加速老化试验中的性能变化.结果 在各加速老化试验条件下,水性脂肪族聚氨酯涂层相比于水性丙烯酸聚氨酯涂层,失光率与色差变化小,阻抗下降较少,涂层基体官能团分解程度小,说明水性脂肪族聚氨酯涂层老化程度小,防腐性能更好.3种老化加速试验对涂层阻抗影响顺序为:中性盐雾试验>循环试验>紫外-冷凝试验.对涂层色差、失光率影响顺序为:紫外-冷凝试验>循环试验、中性盐雾试验.结论 连续的盐雾渗透对涂层的防腐屏蔽性能影响最严重.紫外线对涂层官能团分解具有加速作用,是涂层老化的主要原因.水性脂肪族聚氨酯涂层比水性丙烯酸聚氨酯涂层具有更好的耐候性以及防腐性能,可以应用在强紫外线、高湿热的环境.     

含氟树脂接枝玻璃微珠(HGB)的制备与表征

目的 为了提高HGB与聚合物的相容性及共混物的静态接触角.方法 分别用三类含氟树脂(聚醚301M型氟碳树脂、聚酯JF2X型氟碳树脂、PF500型氟硅树脂)改性HGB.通过红外光谱、热重测试,评价各类含氟树脂表面接枝HGB的接枝效果,并与未改性HGB进行比较.通过测试三类改性HGB与未改性HGB的接触角,比较四种HGB的疏水性能,并通过扫描电子显微镜分析表观形貌,观察表面粗糙度对改性HGB接枝效果的影响.通过EDS对HGB表面的元素种类及含量进行分析.结果 红外光谱、扫描电子显微镜、EDS以及热重分析均证明,三类含氟树脂均成功接枝到HGB表面.由表面形貌可知,HGB表面接枝三类含氟树脂后,表面均变得粗糙,覆盖了一层包覆物.EDS测试发现,三类含氟树脂接枝的HGB均检出F元素,且氟硅树脂接枝的HGB的F元素最高.此外,经含氟树脂接枝的HGB静态接触角显著提高,聚酯型含氟树脂、聚醚型含氟树脂、氟硅树脂接枝的HGB的静态接触角分别为130.72°、146.80°、152.12°.结论 在常温条件下,该制备方法成功地将三种含氟树脂接枝到HGB表面,其中75℃下的接枝程度最高,最佳反应时间为10 h.     

氙灯老化对191#不饱和聚酯弯曲性能的影响

对191#不饱和聚酯树脂浇铸体进行氙灯人工加速老化,通过测试不同老化时间试样的DMA、老化后官能团的变化(FTIR)、表面光泽度,研究了氙弧光对191#不饱和聚酯弯曲性能的影响.研究表明,氙灯老化730h后树脂发生后固化,聚酯分子主链增长,交联密度增大,Tg升高,纯树脂弯曲强度由未老化的21MPa上升到33MPa;老化后期,聚酯分子链进一步增长,但其分子链间交联密度下降,Tg下降,而老化到2 880h时聚酯的弯曲强度下降到20MPa;氙灯老化后聚酯树脂表面失光明显.     

含氟聚氨酯防护涂层体系在模拟海洋环境下的防护性能

目的 考核评价Q345低合金钢表面“热喷锌铝基底”和“磷化膜基底”的含氟聚氨酯防护涂层体系在模拟海洋环境下的防护性能。方法 分别制备2类含氟聚氨酯防护涂层体系划痕和非划痕试样,采用实验室多因素组合循环试验方式对涂层试样进行模拟加速试验,分析涂层的外观、光泽、色差的变化情况;对比分析划痕部位涂层的耐腐蚀扩展性能,并采用金相法分析热喷锌铝层试验前后的截面变化;分别采用傅里叶变换红外光谱和电化学阻抗谱表征涂层的老化特征和电化学性能。结果 2类含氟聚氨酯防护涂层体系试验后的变色等级为1级,失光等级为2级,保护性漆膜综合老化性能等级为0级。磷化膜基底层试样划痕部位的含氟聚氨酯防护涂层出现了鼓泡、锈蚀等现象,单边腐蚀宽度为9.18 mm;热喷锌铝基底层试样划痕部位的含氟聚氨酯防护涂层未出现鼓泡现象,单边腐蚀宽度仅为2.58 mm。含氟聚氨酯防护涂层红外光谱特征峰的形状、位置、强度均未发生明显变化;磷化膜基底层试样涂层体系0.01 Hz阻抗模值(|Z|0.01 Hz)为2.3×10⁹ Ω.m²,热喷锌铝基底层试样涂层体系0.01 Hz阻抗模值(|Z|0.01 Hz)为4.6×10⁹ Ω.cm²。结论 含氟聚氨酯防护涂层具有较好的抗光老化和耐蚀性能。热喷锌铝基底层相较于磷化膜基底层,不仅可以提高涂层体系的持久耐蚀性能,而且能够有效缓解涂层破损后发生的腐蚀扩展现象。     

有机涂层在模拟沙漠大气环境下的加速试验研究

目的在较短的时间内获得有机涂层在沙漠大气环境下的腐蚀失效规律。方法针对有机涂层中应用比较广泛的丙烯酸聚氨酯涂层,采用紫外暴晒与吹沙试验相结合的加速试验环境谱进行实验室模拟沙漠大气环境加速老化试验,通过分析涂层质量、厚度、光泽度、表面形貌及电化学阻抗的变化,研究有机涂层的老化失效过程。结果随着加速试验周期的延长,丙烯酸聚氨酯涂层发生了一系列变化,表现为涂层质量减小,厚度减薄,光泽度降低,表面微观缺陷增多,电化学低频阻抗模值减小,防护性能下降。结论通过加速试验,可以快速获得有机涂层在沙漠大气环境下的老化失效规律。     

石墨烯对聚氨酯/Al复合涂层光泽度及红外发射率性能的影响

目的在不明显升高聚氨酯(PU)/Al复合涂层红外发射率的前提下,明显降低涂层的光泽度,获得低光泽与低发射率兼容的功能涂层。方法采用石墨烯改性PU/Al复合涂层,系统研究石墨烯改性对涂层的微结构、光泽度、红外发射率及力学性能的影响规律,并对其成因进行分析探讨。结果当石墨烯添加量(占Al粉质量的百分比)小于6%时,石墨烯改性可明显降低涂层的光泽度,且对涂层发射率的影响不明显。当石墨烯添加量为4%时,可使涂层同时具备低光泽与低发射率性能,其值分别为11.0和0.245。涂层的力学性能对石墨烯改性并不敏感,改性前后涂层的硬度、附着力和耐冲击强度分别可达到3H,1级和50kg·cm。结论石墨烯改性可明显降低PU/Al复合涂层的光泽度。当石墨烯添加量合适时,可使涂层同时具备低光泽与低发射率性能,从而实现涂层的红外与可见光兼容隐身。     

一种新型MWCNTs/氟碳漆防腐蚀导电涂层

为了解决现有石油化工企业防腐蚀导电涂料存在的防腐蚀性能低、耐磨性差、涂层易溶胀溶解的问题,选取耐蚀性好、耐磨性优良的氟碳涂料为基料,添加碳纳米管为填料制备了新型防腐蚀导电材料。通过表面粗糙度测试、力学性能测试、电化学阻抗谱(EIS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术,研究了多壁碳纳米管(MWCNTs)的加入对氟碳漆涂层表面粗糙度、力学性能、紫外老化以及化学结构的影响。结果表明:MWCNTs/氟碳漆防腐蚀导电涂层跟纯氟碳漆涂层相比表面粗糙度变化不大,拉伸强度和弹性模量分别增大了150%和133%,紫外加速老化24,72,144,216h后的耐蚀性也有所增强,MWCNTs不影响氟碳漆的化学结构。     

不饱和聚酯玻璃钢人工加速老化研究

通过氙灯和热氧人工加速老化研究了191#不饱和聚酯玻璃钢老化后力学性能的变化规律,并对玻璃钢表面形貌和失光率进行了表征。结果表明：氙灯老化后,弯曲强度随老化时间增加先增大后减小,而层间剪切强度则呈下降趋势,老化1800h后弯曲和剪切强度的保持率分别为92％和53％。玻璃钢表面失光率大,有明显的裂纹产生。70％热氧老化,表面形貌保持完好,树脂的后固化和物理老化效应导致玻璃钢的力学强度明显增大,3600h后弯曲和剪切强度增大到老化前强度的107％和150％。光和热的联合作用是玻璃钢表面和界面老化破坏的主要因素。玻璃钢具有较好的耐热氧老化性能。     

石墨烯对聚氨酯/Al复合涂层耐盐水性能的影响

目的提高聚氨酯(PU)/Al复合涂层的耐盐水性能。方法以石墨烯为改性剂、PU为粘合剂、Al粉为颜料,采用刮涂法制备石墨烯改性PU/Al复合涂层,分析探讨改性前后涂层经盐水腐蚀不同时间后,微结构、红外发射率、光泽度及力学性能的变化规律及成因。结果石墨烯改性涂层的发射率对盐水腐蚀的稳定性改善明显,经盐水腐蚀21 d后,发射率仅从腐蚀前的0.335上升为腐蚀后的0.355。经长时间盐水腐蚀后,改性后涂层比改性前涂层具有更低的发射率。在不同的盐水腐蚀时间内,改性后涂层比改性前涂层均具有更低的光泽度,且稳定性较高,经盐水腐蚀21d后,改性后涂层的光泽度仍然可保持在16.1,这有利于实现涂层的低发射率与低光泽兼容。改性前后涂层的硬度、附着力对盐水腐蚀均具有较高的稳定性,说明石墨烯改性对改善涂层耐冲击强度及盐水腐蚀的稳定性作用有限,后续仍需进一步研究改进。结论石墨烯改性可明显提高PU/Al复合涂层的红外发射率及光泽度对盐水腐蚀的稳定性。     

海洋风电重防腐涂料环氧玻璃鳞片的性能研究

目的研究重防腐涂料环氧玻璃鳞片耐蚀耐磨性能。方法对环氧玻璃鳞片与其它3种环氧类涂层进行磨耗实验,通过紫外线老化、低温暴露和盐雾等系列力学和耐腐蚀性能检测,研究环氧玻璃鳞片的耐腐蚀性能。结果各涂层都符合磨损性能指标(1000转的磨耗量小于1.8 g),环氧玻璃鳞片的耐磨性比环氧树脂涂层较差,但是比另外两种环氧类涂层耐磨性都好;耐蚀循环2400 h后,4种不同环氧类涂层表面均出现粉化、锈点,变色明显;环氧玻璃鳞片的结合力好于其他3种达到6.7 MPa,并且划线处的起泡数目最少,单边扩蚀只有2.5 mm,失光率最小。结论环氧玻璃鳞片涂层中由于鳞片的层状分布,延缓了腐蚀介质的渗透,具有良好的耐磨耐蚀性能,可以作为一种高效的重防腐涂料,应用于海洋、船舶等环境中。     

石墨烯改性聚氨酯/Sm2O3复合涂层的近红外吸收与耐温性能

目的提高聚氨酯(PU)/Sm_2O_3复合涂层的近红外吸收与耐温性能。方法以Sm_2O_3为颜料、PU为黏合剂、石墨烯为改性剂,采用喷涂法制备得到了石墨烯改性PU/Sm_2O_3复合涂层。从近红外反射率、外观、微结构及力学性能等方面,系统研究了石墨烯改性对涂层近红外吸收及耐温性能的影响规律。结果石墨烯改性可明显降低PU/Sm_2O_3复合涂层对1.06μm近红外光的反射率,当石墨烯添加量为8%(占Sm_2O_3质量的百分比)时,可使涂层对1.06μm近红外光的反射率从改性前的60.4%降低为17.3%,大大提升了涂层对1.06μm激光的隐身效能。石墨烯改性可使涂层的耐温性能有所增强,改性涂层因热处理而颜色加深的现象有所改善。同时改性涂层相比未改性涂层可保持更加稳定和优越的力学性能,改性涂层经不同温度热处理后的硬度、附着力和耐冲击强度可分别保持在3H、1级和50 kg·cm。结论石墨烯改性可明显提高PU/Sm_2O_3复合涂层的近红外吸收性能,并可在一定程度上提高涂层的耐温性能,从而使涂层可较好地满足实际工程应用要求。     

纳米复合海洋涂料在船舶防腐蚀应用研究

主要研究纳米二氧化硅浓缩浆和纳米氧化锌浓缩浆对海洋环氧涂料和聚氨酯涂料性能的影响。通过盐雾试验、氙灯老化试验、人工海洋加速老化试验研究海洋腐蚀环境中纳米复合涂料的耐腐蚀性和抗老化性。通过三步法制备高稳定分散的纳米氧化物浓缩浆,并利用纳米二氧化硅浓缩浆和纳米氧化锌浓缩浆改性海洋船舶环氧底漆和聚氨漆酯船壳漆,制备海洋纳米复合涂料。利用 TEM透射电镜、 FTIR红外光谱、 XPS光电子能谱、光泽度仪、表面接触角测试仪和粘结强度测试仪等研究海洋船舶漆的耐腐蚀性、抗老化性及表面防污性能。纳米二氧化硅浓缩浆的红外光谱分析和粘度测试及纳米氧化锌浓缩浆的透射电镜观察表明高分子分散剂的长碳链位阻效应保证了纳米粒子的均匀稳定分散。不含有纳米二氧化硅浓缩浆的环氧漆粘结强度是4.4 MPa,而含有1.0％纳米二氧化硅浓缩浆的环氧漆粘结强度增加到5.6 MPa。通过氙灯老化试验测试涂层的光泽度变化,纳米复合聚氨漆酯漆的光泽度高于不含纳米氧化锌的普通聚氨漆酯漆光泽度。聚氨漆酯漆在海洋循环加速老化试验后 C/O值减少20.1％,而含有1.2％纳米氧化锌浓缩浆的纳米复合聚氨漆酯漆老化后 C/O 值仅减少10.7％,抗氧化性提高。通过对海洋加速循环老化试验中纳米复合聚氨漆酯漆的测试分析表明1.2％纳米氧化锌浓缩浆提高了海洋船舶聚氨酯面漆的抗老化性和表面接触角。纳米浓缩浆可增强纳米复合涂料在海洋重腐蚀环境中耐腐蚀、抗老化等性能。