针对混凝土耐腐蚀性的超疏水硅类涂层研究

发布时间：2017-08-05 16:25

  本文关键词：针对混凝土耐腐蚀性的超疏水硅类涂层研究

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【摘要】：本文以混凝土作为基材,以超疏水理论为依据,对混凝土盐类腐蚀有较好防护作用的疏水涂层进行了初步研制,对涂层的微观形貌进行观察,对其结构特征及应用性能等进行测试表征,为一定的理论分析提供依据,为涂层的实际应用奠定基础。超疏水效果是纳微双重粗糙结构和低表面能的的共同作用。本实验先构造微米级粗糙结构,在此基础上构造纳米级粗糙结构,最后涂刷硅烷混合液修饰层降低其表面能。采用微米级构造层、纳米级构造层、低表面能修饰层三层涂层组合的方法制备这一满足超疏水条件的涂层。微米级构造层以硅溶胶为主要原料,尝试稀释硅溶胶、分散硅溶胶等方法后,最终选用硅溶胶与Ca(OH)2分别喷涂的方式,获得颗粒尺寸10~20μm且分布较均匀的微米级粗糙度表面,对其产物用红外光谱(FT-IR)和X射线衍射分析仪(XRD)进行微观结构分析,主要物质是半结晶的水化硅酸一钙(0.8~1.5CaO·SiO2·nH2O)和还未反应完而残留的Ca(OH)2。纳米级构造层是以正硅酸乙酯(TEOS)、乙醇(EtOH)、氨水(NH3·H2O)及十六烷基三甲氧基硅烷为原料制备新的硅溶胶,在各原料质量比在1:30:1:1时形成形状是粒径为200~300nm的较密集的均匀颗粒状,用构造出的这一具有纳米级粗糙度的涂层覆盖于第一层微米级涂层,构成满足超疏水所需的纳微双重粗糙结构。用扫描电子显微镜(SEM)观察其微观形貌,图像显示涂层整体形成了“大颗粒上包裹着小颗粒”的形貌特征。低表面能修饰层是以十六烷基三甲氧基硅烷、乙醇、三甲基氯硅烷与硬脂酸按一定比例混合形成修饰层,最终降低涂层表面能。从而获得的最终涂层表面形貌类似超疏水表面,测试其表面平均接触角值达到了132.1°。最后对涂层混凝土试块进行硫酸盐腐蚀试验,测试结果显示,涂有这一完整涂层的混凝土耐蚀系数为94.46%,对混凝土抗硫酸盐腐蚀起到了一定的防护作用,但分析其与混凝土之间的粘接力可知,涂层与混凝土之间粘接性较差。
【关键词】：硅溶胶 硅烷 超疏水 耐腐蚀
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU528;TU561.6
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 混凝土腐蚀破坏及防护措施9-12
• 1.2.1 混凝土腐蚀破坏机理9-11
• 1.2.2 混凝土腐蚀的防护措施11-12
• 1.3 硅类疏水涂层的国内外研究进展12-15
• 1.3.1 硅烷涂层法13
• 1.3.2 自组装涂层法13-14
• 1.3.3 溶胶凝胶法14-15
• 1.4 立题依据15-16
• 1.5 实验思路及研究内容16-17
• 第二章 实验材料及方法17-23
• 2.1 实验原材料及设备17-19
• 2.1.1 实验所用原料17-18
• 2.1.2 实验所用设备18-19
• 2.2 疏水涂层的制备19-21
• 2.2.1 涂层微米级粗糙度的构造20
• 2.2.2 涂层纳米级粗糙度的构造20
• 2.2.3 混凝土试块的成型及喷涂处理20-21
• 2.3 性能测试及结构表征21-23
• 2.3.1 性能测试21-22
• 2.3.2 结构表征22-23
• 第三章 微米级粗糙度的构造与表征23-36
• 3.1 引言23-24
• 3.2 硅溶胶的稀释24-25
• 3.3 表面活性剂对硅溶胶的分散25-26
• 3.4 硅溶胶与氢氧化钙构造微米结构26-28
• 3.5 各涂层的疏水性对比28-32
• 3.5.1 硅烷修饰层涂层液的制备28
• 3.5.2 疏水性能的测试及对比28-32
• 3.6 微米级构造层的结构表征32-34
• 3.7 本章小结34-36
• 第四章 纳米级粗糙度构造及低表面能修饰36-45
• 4.1 引言36-37
• 4.2 纳米级构造层涂层液的调配37-40
• 4.2.1 硅溶胶的制备37-38
• 4.2.2 硅溶胶的微观形貌表征38-40
• 4.3 纳微构造层的微观形貌表征40-41
• 4.4 纳微构造层的疏水性能测试41-43
• 4.5 本章小结43-45
• 第五章 涂层混凝土的耐久性能测试分析45-53
• 5.1 引言45
• 5.2 混凝土试件的养护成型与涂层处理45-46
• 5.3 混凝土试件的硫酸盐腐蚀实验46
• 5.4 混凝土的质量损失及力学性能对比分析46-49
• 5.5 涂层的附着性对比49-51
• 5.6 本章小结51-53
• 第六章 结论与展望53-56
• 6.1 主要结论53-54
• 6.2 展望54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-61
• 在学期间发表的论文和取得的学术成果61

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