聚碳酸酯透明件/有机硅涂层的环境应力开裂和紫外老化行为研究
发布时间：2021-01-07 17:13
透明聚碳酸酯（Polycarbonate,PC）综合性能优异,其工程应用正向高端工业制品以及航空航天、国防等战略领域不断拓展,但PC制品在使用过程中易出现环境应力开裂（Environmental stress cracking,ESC）失效,在复杂环境下（紫外辐照、高低温交变等）易发生老化,制约了其使用寿命和服役安全性。在PC上进行涂层镀膜近年来在工程界和学术界均受到高度重视,但多集中在改善表面性能、增加功能方面。研究PC/涂层体系在特定环境下的老化失效行为,可为发展高可靠性PC透明件的涂层防护手段、提升制品的耐老化/抗失效性能提供理论和实验依据,具有重要的学术意义和工程价值。本论文以PC透明件易发生ESC失效和光氧老化为背景,重点研究了PC/有机硅（PC/Silicone）涂层体系在溶剂-应力共同作用下的ESC行为,并进一步考察了其耐紫外老化性能。主要工作包括:（1）在PC注塑制品表面制备了透明Silicone和Silicone/Ti O2杂化涂层,借助AFM、SEM、紫外-可见光分光光度计等表征了其结构、光学性能和附着性能。结果表明:Silicone涂层表面光滑平整,对制品起到了增...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PC表面涂覆有机硅和有机硅/TiO2杂化涂层后的表面水接触角变化
角为 83.7°，表明 PC 试样表面涂覆涂层后其水接触角材料的表面能有关，表面能越低，材料越趋于疏水，即本身属于低表面能物质，其结构中甲基与 Si 原子以σ键空间，甲基上朝外排列的氢原子与水的氢相斥，从而使氧接近，赋予材料本身具有较强的憎水性，致使 PC/有机角较大。而二氧化钛结构中 Ti-O 键距离小、不等长，所亲水特性，故有机硅溶胶中 TiO2的引入会降低涂层的水率作为高性能透明制品，必须保证其良好的光学性能才能是表征制品光学性能的常用指标，制品的透光率越高，满足高性能透明 PC 材料在汽车、列车挡风玻璃等对透明，其表面涂层也必须具有较好的透光性。本章采用紫外测试 PC 样条以及 PC/涂层试样在可见光区的透光率，其
透光率大于 90%，高于未涂层的 PC，说明制得的涂层具有良好的可见光透，这是由于涂覆涂层的 PC 样条具有比未涂覆涂层的 PC 样更光滑平整的表见 AFM 图 2.8），从而减弱了 PC 样条表面的漫反射，涂层起到了增透的作9]。对于杂化涂层，由于有机相中无机相的加入，可能二氧化钛微粒的存在有一定的散射作用，致使杂化涂层的可见光透光率比有机硅涂层略低，但涂层的可见光透光率仍高于纯 PC，表明制得的杂化涂层均一透明，仍具有的可见光透光率。.3.3 膜厚采用溶胶凝胶法制备的涂层厚度，通过 SEM 观察试样的微观形貌来测定 2.4 中（a）和（b）分别为 PC 试样表面涂覆有机硅涂层后的表面和断面形EM 照片，由图 2.4 可以看出，涂层的表面比较平滑，从横断面图可以清晰到有机硅涂层与 PC 基体之间的界面，由图（b）可以测量出实验制备的有涂层大约为 4.9μm，有机硅涂层交联结构具有较好的耐磨性，该涂层具有的厚度，能够实现增强 PC 制品的表面耐磨性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚碳酸酯耐磨涂层应用技术[J]. 钟艳莉,张旋,张洪峰. 现代涂料与涂装. 2012(06)
[2]聚碳酸酯光学零件用紫外光固化耐磨涂料研究[J]. 钟艳莉,梁瑞胜,张洪峰,厉蕾. 现代涂料与涂装. 2010(07)
[3]聚碳酸酯在我国典型大气环境下的老化行为研究[J]. 张晓东,冯皓,揭敢新. 中国建材科技. 2010(S1)
[4]纳米TiO2薄膜的制备及其光谱特性研究[J]. 郝丽媛,周炳卿,韩兵,陈霞,李力猛,那日苏,王丽娟. 信息记录材料. 2009(05)
[5]有机硅增硬涂层的制备以及固化分析[J]. 邓稳,王庭慰. 涂料工业. 2008(08)
[6]有机玻璃表面增强增透的研究[J]. 张超,林金平,陈建岁,林国良. 厦门大学学报(自然科学版). 2008(03)
[7]化学气相沉积技术的进展[J]. 张迎光,白雪峰,张洪林,刘宁生. 中国科技信息. 2005(12)
[8]物理气相沉积技术在模具中的应用及发展[J]. 许锋,龚冬梅. 皖西学院学报. 2005(02)
[9]金属基陶瓷涂层的制备、应用及发展[J]. 周健儿,李家科,江伟辉. 陶瓷学报. 2004(03)
[10]有机硅硬质涂料的制备[J]. 邵月刚,詹学贵,姜承永,范宏. 有机硅材料. 2004(03)
博士论文
[1]含硅有机—无机杂化硬质薄膜的制备及其性能研究[D]. 朱再盛.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]有机硅超疏水表面的制备、结构与性能研究[D]. 李恒.华南理工大学 2014
[2]聚碳酸酯表面透明耐磨涂层的研究[D]. 王志强.兰州大学 2014
[3]光氧老化和环境应力开裂对聚合物注塑制品协同作用研究[D]. 韩冬雪.郑州大学 2010
本文编号：2962927
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PC表面涂覆有机硅和有机硅/TiO2杂化涂层后的表面水接触角变化
角为 83.7°，表明 PC 试样表面涂覆涂层后其水接触角材料的表面能有关，表面能越低，材料越趋于疏水，即本身属于低表面能物质，其结构中甲基与 Si 原子以σ键空间，甲基上朝外排列的氢原子与水的氢相斥，从而使氧接近，赋予材料本身具有较强的憎水性，致使 PC/有机角较大。而二氧化钛结构中 Ti-O 键距离小、不等长，所亲水特性，故有机硅溶胶中 TiO2的引入会降低涂层的水率作为高性能透明制品，必须保证其良好的光学性能才能是表征制品光学性能的常用指标，制品的透光率越高，满足高性能透明 PC 材料在汽车、列车挡风玻璃等对透明，其表面涂层也必须具有较好的透光性。本章采用紫外测试 PC 样条以及 PC/涂层试样在可见光区的透光率，其
透光率大于 90%，高于未涂层的 PC，说明制得的涂层具有良好的可见光透，这是由于涂覆涂层的 PC 样条具有比未涂覆涂层的 PC 样更光滑平整的表见 AFM 图 2.8），从而减弱了 PC 样条表面的漫反射，涂层起到了增透的作9]。对于杂化涂层，由于有机相中无机相的加入，可能二氧化钛微粒的存在有一定的散射作用，致使杂化涂层的可见光透光率比有机硅涂层略低，但涂层的可见光透光率仍高于纯 PC，表明制得的杂化涂层均一透明，仍具有的可见光透光率。.3.3 膜厚采用溶胶凝胶法制备的涂层厚度，通过 SEM 观察试样的微观形貌来测定 2.4 中（a）和（b）分别为 PC 试样表面涂覆有机硅涂层后的表面和断面形EM 照片，由图 2.4 可以看出，涂层的表面比较平滑，从横断面图可以清晰到有机硅涂层与 PC 基体之间的界面，由图（b）可以测量出实验制备的有涂层大约为 4.9μm，有机硅涂层交联结构具有较好的耐磨性，该涂层具有的厚度，能够实现增强 PC 制品的表面耐磨性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚碳酸酯耐磨涂层应用技术[J]. 钟艳莉,张旋,张洪峰. 现代涂料与涂装. 2012(06)
[2]聚碳酸酯光学零件用紫外光固化耐磨涂料研究[J]. 钟艳莉,梁瑞胜,张洪峰,厉蕾. 现代涂料与涂装. 2010(07)
[3]聚碳酸酯在我国典型大气环境下的老化行为研究[J]. 张晓东,冯皓,揭敢新. 中国建材科技. 2010(S1)
[4]纳米TiO2薄膜的制备及其光谱特性研究[J]. 郝丽媛,周炳卿,韩兵,陈霞,李力猛,那日苏,王丽娟. 信息记录材料. 2009(05)
[5]有机硅增硬涂层的制备以及固化分析[J]. 邓稳,王庭慰. 涂料工业. 2008(08)
[6]有机玻璃表面增强增透的研究[J]. 张超,林金平,陈建岁,林国良. 厦门大学学报(自然科学版). 2008(03)
[7]化学气相沉积技术的进展[J]. 张迎光,白雪峰,张洪林,刘宁生. 中国科技信息. 2005(12)
[8]物理气相沉积技术在模具中的应用及发展[J]. 许锋,龚冬梅. 皖西学院学报. 2005(02)
[9]金属基陶瓷涂层的制备、应用及发展[J]. 周健儿,李家科,江伟辉. 陶瓷学报. 2004(03)
[10]有机硅硬质涂料的制备[J]. 邵月刚,詹学贵,姜承永,范宏. 有机硅材料. 2004(03)
博士论文
[1]含硅有机—无机杂化硬质薄膜的制备及其性能研究[D]. 朱再盛.华南理工大学 2013
硕士论文
[1]有机硅超疏水表面的制备、结构与性能研究[D]. 李恒.华南理工大学 2014
[2]聚碳酸酯表面透明耐磨涂层的研究[D]. 王志强.兰州大学 2014
[3]光氧老化和环境应力开裂对聚合物注塑制品协同作用研究[D]. 韩冬雪.郑州大学 2010
本文编号：2962927
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