纳米级钛黑与二氧化钛在环氧树脂涂料中的对比改性作用

发布时间：2017-05-22 19:29

  本文关键词：纳米级钛黑与二氧化钛在环氧树脂涂料中的对比改性作用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：金属腐蚀与国民经济和日常生活都有着密切联系,在众多防护措施中以涂料防腐最为有效和应用广泛。目前,纳米二氧化钛在涂料中的应用已取得显著效果,而作为亚氧化态的钛黑却少有涂料应用方面的研究报道。本文选取环氧树脂作为涂料成膜物质,分别添加不同含量的纳米钛黑或二氧化钛进行对比改性研究,以期获得纳米钛黑对环氧涂料的改性规律,拓展钛黑在涂料中的应用研究。首先对自制的钛黑进行X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)和电阻率测试,得知钛黑是由TiO与Ti2O3以质量比1：3.3组成的具有良好导电性和结晶度的纳米粉体。然后将不同含量的纳米钛黑和TiO2在二甲苯与正丁醇混合溶剂中超声分散,再与环氧树脂机械混合,制得涂料成漆。在试板上涂装后分别进行冲击性、柔韧性、附着力等力学性能测试,以及10%硫酸、10%氢氧化钠、海水浸泡实验,中性盐雾试验,电化学交流阻抗实验等耐腐蚀性测试。力学性能测试结果表明,纳米TiO2含量3%时,改性环氧涂层抗冲击强度提高83%,柔韧性提高1个等级,附着力提高10%;纳米钛黑含量2%时,改性环氧涂层抗冲击强度提高550%,柔韧性提高2个等级,附着力提高116%。耐腐蚀性测试结果表明,各类涂料耐碱性最好,其次为耐海水性,耐酸性最差；且纳米TiO2添加量3%时,改性涂料对不同介质的耐腐蚀性均有较大提高;纳米钛黑添加量2%时,改性涂料在不同介质中的耐腐蚀性即得到明显改善,继续增加纳米钛黑的量会使涂料耐腐蚀性降低。通过本实验我们可以得知,环氧树脂涂料中引入纳米粒子后可显著改善其性能,若纳米粒子为TiO2,则添加3%可达到较好的改性效果；若纳米粒子为钛黑,则只需添加2%即可起到良好的改性作用,说明纳米钛黑在防腐涂料改性中具有良好的应用前景。
【关键词】：钛黑 二氧化钛 环氧涂料 力学性能 防腐
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ630.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-29
• 1.1 金属腐蚀的危害及研究意义11-12
• 1.2 金属腐蚀机理与防护措施12-16
• 1.2.1 金属腐蚀机理12-14
• 1.2.2 金属腐蚀防护措施14-16
• 1.3 有机涂料在金属防腐中的研究16-22
• 1.3.1 涂层防腐机制16-18
• 1.3.2 涂层失效机制18-21
• 1.3.3 有机涂料的基本性能21
• 1.3.4 环氧树脂涂料的性能及应用21-22
• 1.4 纳米材料在涂料中的研究22-27
• 1.4.1 纳米材料的特殊性质23
• 1.4.2 纳米材料在涂料改性中的应用23-25
• 1.4.3 纳米TiO_2在防腐涂料改性中的研究25
• 1.4.4 纳米钛黑的性质及应用25-26
• 1.4.5 添加纳米钛黑或TiO_2后可能存在的问题及解决方法26-27
• 1.5 本文主要研究内容27-29
• 2 实验材料及方法29-36
• 2.1 实验仪器29
• 2.2 实验材料29-30
• 2.3 材料表征30-31
• 2.4 涂料配制与涂装31-32
• 2.5 涂层力学性能测试32-33
• 2.6 涂层耐腐蚀性测试33-36
• 3 钛黑粉体的表征36-40
• 3.1 引言36
• 3.2 不同方法对钛黑表征的结果分析36-39
• 3.2.1 钛黑电阻率测试36
• 3.2.2 钛黑XRD图谱分析36-39
• 3.2.3 钛黑TEM测试结果39
• 3.3 本章小结39-40
• 4 纳米钛黑或纳米TiO_2对环氧涂料力学性能的影响40-47
• 4.1 引言40
• 4.2 纳米改性环氧涂料的力学性能测试结果40-45
• 4.2.1 纳米改性对涂层抗冲击性的影响40-42
• 4.2.2 纳米改性对涂层柔韧性的影响42-43
• 4.2.3 纳米改性对涂层附着力的影响43-45
• 4.3 纳米改性对环氧涂料力学性能影响的分析与讨论45-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 纳米钛黑或TiO_2改性环氧涂料的耐腐蚀性评价47-67
• 5.1 引言47
• 5.2 涂层耐化学试剂浸泡实验结果与讨论47-55
• 5.2.1 H_2SO_4溶液浸泡实验47-50
• 5.2.2 NaOH溶液浸泡实验50-52
• 5.2.3 海水浸泡实验52-55
• 5.3 涂层中性盐雾试验结果与讨论55-59
• 5.4 电化学交流阻抗测试结果与讨论59-64
• 5.4.1 电化学交流阻抗图谱分析59-62
• 5.4.2 涂层阻抗模值变化情况62-63
• 5.4.3 涂层EIS测试后界面腐蚀情况63-64
• 5.5 纳米TiO_2和纳米钛黑对环氧涂层防腐性能的影响机理讨论64-66
• 5.6 本章小结66-67
• 6 结论与展望67-69
• 6.1 本文主要结论67-68
• 6.2 实验研究工作展望68-69
• 参考文献69-77
• 致谢77-79
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果79

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