环氧陶瓷防护涂料的制备及性能研究

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化学腐蚀与物理磨损是缩短各种装备与设施服役寿命的重要影响因素。特别是,这两者会同时发生并且互相促进,加剧材料的破坏和老化。目前常规防护材料难以实现腐蚀与磨损的“一体化”保护。本论文针对这一问题,通过有机/无机杂化技术,协同陶瓷材料高耐磨特性和环氧材料重防腐特性,制备了新型环氧陶瓷防护涂料,并对其硬度、耐磨、附着力和耐腐蚀等涂层性能进行研究。主要结果如下:(1)以环氧树脂、聚硫橡胶为基体树脂,以碳化硅、氧化铝等陶瓷颗粒为填料,制备了聚硫环氧陶瓷涂料。硬度及耐磨测试结果表明,该涂层硬度可达8H,磨耗值可低至7 mg,具有优异的抗物理磨损性能;使用聚硫橡胶进行增韧后,涂层柔韧性可达5mm,磨耗值为8 mg,兼具柔韧性和耐磨性能;电化学阻抗谱(EIS)测试结果表明,聚硫环氧陶瓷涂料具有优异的防腐性能;此外,聚硫橡胶还能赋予环氧陶瓷涂料高性能。拉拔测试结果表明,涂层在锈化钢板表面附着力可达2.1 MPa,具有低表面处理特性;紫外光老化后涂层EIS测试结果表明,涂层在紫外光下孔隙生成速率变慢,表明涂层耐光老化性能得到提升。(2)通过溶胶-凝胶法,制备了环氧低聚硅氧烷团簇,并结合端胺基聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚醚胺D400的混合固化剂,制备了有机-无机杂化环氧陶瓷涂层。纳米压痕测试结果表明,涂层表面硬度可达96 MPa,弹性模量达0.64 GPa,表明涂层具有高硬度;该涂层在200 g负载下钢丝棉刮擦次数可达150次,具有良好抗磨损性能;此外,透光率测试表明,涂层透光率可达90%;特别是,在加入端胺基PDMS固化剂后,涂层水接触角高达102°,并且具有优异的抗油污性能。
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