有机硅改性环氧树脂防腐蚀涂层的结构及性能
发布时间：2020-05-14 13:46
【摘要】：本工作的研究目的为通过改性提高双酚A型环氧树脂(EP44)涂层的防腐蚀性能,并探讨其防腐蚀机理。基于该目标,通过使用3,3,3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷(TMDMS)有机硅烷小分子对EP44进行接枝疏水改性,然后采用不同含量的经六甲基二硅氮烷(HMDS)表面改性地纳米SiO_2进行填充,从而利用三氟丙基的疏水阻隔作用有效抑制涂层对水的吸附,同时借助纳米SiO_2的缓蚀阻隔作用有效填充涂层中的孔洞、裂缝及自由体积等,以延缓水及其中腐蚀性物种对涂层的渗透进程,实现涂层防腐蚀性能的提高。以甲苯作为溶剂,将EP44与TMDMS在二月桂酸二丁基锡无水催化条件下于95 ~oC下反应8 h;傅里叶变换红外(FTIR)光谱及核磁共振氢谱分析表明,TMDMS的甲氧基与EP44的羟基之间发生了醇解反应,使三氟丙基成功接枝到了EP44分子上。将纳米SiO_2与HMDS在50 ~oC下反应20 h;FTIR光谱及热重分析揭示,纳米SiO_2表面的羟基通过亲电取代反应成功转化为了甲基。接触角测量结果显示:EP44经接枝改性后,其固化涂层的水接触角从83.8o增加到了105.5o,暗示涂层的疏水性因三氟丙基的引入及亲水性羟基的减少而显著增加;而当改性SiO_2含量在0~5 wt%范围内变化时,(改性EP44)/(改性SiO_2)复合涂层的水接触角(即疏水性)基本不变。电化学阻抗谱测试表明,接枝改性EP44涂层的0.01 Hz下阻抗值(|Z|@0.01Hz)与等效电路拟合而得涂层电阻(R_c)在NaCl水溶液不同浸泡时间(1、24、240、480、720及960 h)下均明显高于EP44涂层,揭示通过TMDMS接枝改性后涂层的防腐蚀性能显著提高,这很可能是由于涂层中疏水性三氟丙基对腐蚀性介质—?水的阻隔作用所致,亦可能与接枝TMDMS中未反应甲氧基的水消化阻隔作用有关。而当复合涂层中改性SiO_2含量从0 wt%逐步增至5 wt%时,其|Z|@0.01Hz与R_c(即防腐蚀性能)先增大,至0~0.5 wt%之间的某含量时开始减小,到约3 wt%时又转而增大。由于复合涂层的疏水性基本不随改性SiO_2含量而变化,因此其防腐蚀性能很可能主要受改性SiO_2缓蚀阻隔机理的影响。当改性SiO_2含量从0wt%单调增至5 wt%时,复合涂层的孔洞填充率先增加、防腐蚀性能升高,之后由于SiO_2团聚造成的尺寸排阻效应的增加而导致孔洞填充率减小、防腐蚀性能开始降低,最后由于排阻SiO_2进一步团聚引起孔洞外阻隔层的致密化而使防腐蚀性能又转而升高。也就是说,改性SiO_2存在分别位于0~0.5 wt%之间与约3 wt%的双重临界浓度,使得复合涂层的防腐蚀性能分别达到极大值与极小值。
【图文】：
Attar[17]利用经 γ-(缩水甘油醚氧基)丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）表面处理 SiO2纳米颗粒与 EP828 复合（以聚酰胺 EpikureTM3175 为固化剂）；当 SiO2颗粒含量为4~6 wt%时，涂层的耐腐蚀性能最佳，可能是由于此时的涂层因 EP828 SiO2两相形态而产生的结构疏水性最强，且其中 SiO2的细致分散导致对腐蚀性离子较高的阻隔作用。1.2.2 有机硅底漆改性 EPRs 面漆复合材料涂层有机硅烷经水解后与金属基底表面富含的羟基缩合、同时两两经缩合或加成反应而固化形成聚硅氧烷底漆（该表面预处理过程如图 1.1 所示，其中 R 为氨丙基、甲基丙烯酰氧基丙基、缩水甘油醚氧基丙基或乙烯基等有机基团），之后通过浸泡、刷涂、旋涂、喷涂或电镀等方式将 EPR 沉积在有机硅底漆表面，续以固化工艺而制备 EPR 面漆的过程。在该过程中，底漆与基底共价相连，同时通常伴随面漆中的环氧基或羟基与底漆表面的 R 基团或羟基之间的加成或缩合反应，，从而在面漆与底漆之间亦形成共价连接，有利于提高该防腐蚀复合涂层的稳定性与耐久性。
不同粗糙度金属基底表面的黏附效果：（a）在或气泡；（b）在粗糙表面黏附较差、出现明显atic representation of the wettability, by an adhesite adherends with different roughnesses: (a) good ut apparent holes or bubbles at the interface; (b) p surface, with obvious holes and/or bubbles at the 等[3]将Al质基板先后经丙酮脱脂及强碱溶液表面水解）的2 vol%和5 vol%的乙烯基三乙氧基硅烷空气干燥及固化（以形成底漆），然后以电镀的胺 异氰酸酯混合物为固化剂）。结果表明，当2 vol%时更优异的耐腐蚀性能，原因为VTES预致密与厚实、疏水性越强，导致水及其中腐蚀性数及EPR面漆中的含水量均达到更低值。类似地丙酮、NaOH溶液及HNO3溶液浸泡依次处理A
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB306
本文编号：2663444
【图文】：
Attar[17]利用经 γ-(缩水甘油醚氧基)丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）表面处理 SiO2纳米颗粒与 EP828 复合（以聚酰胺 EpikureTM3175 为固化剂）；当 SiO2颗粒含量为4~6 wt%时，涂层的耐腐蚀性能最佳，可能是由于此时的涂层因 EP828 SiO2两相形态而产生的结构疏水性最强，且其中 SiO2的细致分散导致对腐蚀性离子较高的阻隔作用。1.2.2 有机硅底漆改性 EPRs 面漆复合材料涂层有机硅烷经水解后与金属基底表面富含的羟基缩合、同时两两经缩合或加成反应而固化形成聚硅氧烷底漆（该表面预处理过程如图 1.1 所示，其中 R 为氨丙基、甲基丙烯酰氧基丙基、缩水甘油醚氧基丙基或乙烯基等有机基团），之后通过浸泡、刷涂、旋涂、喷涂或电镀等方式将 EPR 沉积在有机硅底漆表面，续以固化工艺而制备 EPR 面漆的过程。在该过程中，底漆与基底共价相连，同时通常伴随面漆中的环氧基或羟基与底漆表面的 R 基团或羟基之间的加成或缩合反应，，从而在面漆与底漆之间亦形成共价连接，有利于提高该防腐蚀复合涂层的稳定性与耐久性。
不同粗糙度金属基底表面的黏附效果：（a）在或气泡；（b）在粗糙表面黏附较差、出现明显atic representation of the wettability, by an adhesite adherends with different roughnesses: (a) good ut apparent holes or bubbles at the interface; (b) p surface, with obvious holes and/or bubbles at the 等[3]将Al质基板先后经丙酮脱脂及强碱溶液表面水解）的2 vol%和5 vol%的乙烯基三乙氧基硅烷空气干燥及固化（以形成底漆），然后以电镀的胺 异氰酸酯混合物为固化剂）。结果表明，当2 vol%时更优异的耐腐蚀性能，原因为VTES预致密与厚实、疏水性越强，导致水及其中腐蚀性数及EPR面漆中的含水量均达到更低值。类似地丙酮、NaOH溶液及HNO3溶液浸泡依次处理A
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB306
【参考文献】
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2 孔纲;卢锦堂;吴海江;;Post treatment of silane and cerium salt as chromate replacers on galvanized steel[J];Journal of Rare Earths;2009年01期
3 张顺;谢建良;邓龙江;;有机硅改性环氧树脂耐热胶粘剂的研制[J];材料导报;2006年S1期
本文编号：2663444
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