玻片表面硅烷/氧化石墨烯复合涂层的制备及其摩擦性能

使用硅烷偶联剂 3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷(3-(dimethoxymethylsilyl)propylamine) 和不同氧化程度的氧化石墨烯(graphene oxide, GO)在玻片表面采用浸渍法制备了一种在水环境下具有较好润滑性能的氧化石墨烯涂层. 通过傅里叶变换红外光谱 (Fourier transform infrared spectrometer, FTIR)仪、拉曼光谱(Raman spectra)分析法、水接触角(water contact angle, WCA)测试等方法研究了涂层的表面形貌及其特征. 研究结果表明, 所制备的硅烷/氧化石墨烯涂层表面均一, 没有明显的缺陷. 摩擦测试结果显示, 涂层能够有效提高耐磨性能, 不同氧化程度的氧化石墨烯对抗磨性能有着不同的影响, 氧化程度越高, 抗磨性能越好.     

二氧化硅材料的表面润湿性改性研究

本工作中,我们采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、钛酸酯偶联剂Tc-114、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)、十八烷基三氯硅烷(OTS)对氧化硅材料进行表面改性,研究了不同改性剂及其用量对氧化硅材料表面润湿性的影响。表面润湿性采用水滴在表面的接触角(CA)来评价。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、接触角测量仪对氧化硅材料表面改性的性能进行了表征,结果表明,几种改性剂均能与氧化硅表面的羟基发生反应,成功改性得到不同表面润湿性的氧化硅材料,润湿性从亲水到疏水可控,提高了氧化硅材料应用范围.     

煅烧高岭土表面有机改性及在有机溶剂中的分散性能

利用乙烯基三乙氧基硅烷(VTEOS)以及十二胺和3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(GPS)制备的改性剂对煅烧高岭土表面进行化学改性,并通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热分析仪(TGA)、静态接触角(CA)、透射电子显微镜(TEM)等对样品进行表征。结果表明:VTEOS在煅烧高岭土颗粒表面成功进行硅烷化反应,十二胺与GPS合成的改性剂对硅烷化的改性颗粒随之实现化学接枝;VTEOS用量对最终改性产物的接枝量及亲疏水性能有直接影响;随着VTEOS用量的增加,终产物表面接枝的改性剂基团也逐渐增多,最大热烧失量约为14.31%;但是颗粒疏水性未持续增强,接触角最大值约为147°,最小值约为127°;VTEOS与高岭土质量相当时制备的最终改性产物在不同极性有机溶剂如乙醇、丙酮、二甲苯和环己烷中都能均一分散,未出现明显的团聚现象,平均粒径分别为1.08、1.71、1.34及1.85μm。     

石墨烯冷涂锌防腐涂料的制备及性能

 采用硅烷偶联剂对氧化石墨烯进行改性后制备了表面功能化石墨烯,并以此功能化石墨烯制备了稳定分散的石墨烯浆料。将此浆料与溶解好的树脂液、预分散好的锌粉浆料混合,制备了石墨烯冷涂锌涂料。通过盐雾试验、接触角试验及电化学测试,确定了石墨烯在涂料体系中的最佳添加量。对石墨烯冷涂锌涂料的性能进行了全面测试,结果显示,涂层耐盐雾时间达到2500 h,是相同厚度热浸锌涂层的2倍以上。     

γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性SiO2的制备研究

应用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(γ-aminopropyltriethoxysilane,APS)对纳米二氧化硅进行改性,制备了表面负载有活性基团的单分散纳米二氧化硅粒子,并用激光粒度仪(laser particle size analyzer,LPSA)、傅里叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer,FT-IR)、透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)等研究了粒子的粒径分布、表面化学结构、形态和分散性以及其负载率.实验表明,粒子基本呈单分散状态,发生聚集的倾向显著降低,且含有大量的APS功能性基团,改性剂APS与正硅酸乙酯(tetraethyl orthosilioate,TEOS)的体积比在0.04～0.22时,随着改性剂用量的增加,粒子的平均粒径逐渐减小、负载率逐渐增大.     

PBO纤维表面二氧化钛涂层的构建及其抗紫外光性能研究

为提高聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维的抗紫外老化性能,以3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)为桥梁,在PBO纤维表面构建二氧化钛(TiO2)涂层,并考察了纤维改性前后的表面形貌、界面剪切强度(IFSS)、以及紫外光照射前后的力学性能等变化.研究结果表明,在PBO纤维表面构建二氧化钛涂层后,PBO纤维与树脂的界面剪切强度提高了43.5%;PBO纤维的抗紫外光性能大幅增强,经200 h加速老化实验后其拉伸强度保持率提高了25%.     

多重固化EA／纳米SiO2杂化涂层的阻燃及热稳定性

以改性纳米SiO2、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（KH．570）、磷酸酯三丙烯酸酯（TEAP）及TDI-TMP加成物作紫外（uv）配方体系的功能成分,制备了含P、N及Si三重固化丙烯酸酯涂层。通过红外、紫外-可见、热重及阻燃性能测试仪等研究了不同阻燃体系下不同固化方式对环氧丙烯酸酯（EA）涂层阻燃及热稳定性能的影响。结果表明：EA体系双键转化率随纳米SiO2含量及固化重数的增加而提高;可见光透过率随KH-570、TDI-TMP的加入而改善;涂层阻燃及热稳定性随阻燃成分与其含量,及固化重数的增加而提高。     

表面化学处理对改性二甲苯树脂玻璃纤维增强材料性能的影响

我们研究多种玻璃纤维表面处理剂对改性二甲苯树脂玻璃纤维增强材料性能的影响,γ—胺丙基三乙氧基硅烷对材料的机械性能、热老化性能及电性能均有明显改进。对表面处理的作用还进行了初步探讨。     

等离子喷涂搪瓷瓷釉涂层的耐腐蚀性能

通过添加改性剂改性瓷釉,采用等离子喷涂技术喷涂在Q235钢表面形成耐腐涂层,利用SEM等手段对其微观结构进行了分析和表征,用静态腐蚀实验和电化学腐蚀实验对涂层的耐腐蚀性能进行了研究。研究结果表明,所有涂层在碱性溶液中都基本不腐蚀;所有涂层在酸性溶液中的腐蚀程度都比基体钢板小,且改性剂为NiO的涂层的耐酸腐蚀性能稍优于改性剂为TiO_2的涂层;涂层的耐电化学腐蚀能力要优于基体钢板,且添加NiO的涂层的耐电化学腐蚀性能稍优于添加TiO_2的涂层。搪瓷瓷釉涂层在一定程度上提高了基体钢板的耐腐蚀性能。     

偶联剂N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷对多孔陶瓷的表面改性

用偶联剂N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷(AEAPTS)对网状多孔陶瓷表面改性,改性陶瓷用于辣根过氧化物酶的固定化。采用X射线能谱法对改性后的陶瓷表面元素进行了分析,结果表明AEAPTS向陶瓷表面引入了氨基;对陶瓷表面改性的研究结果表明,最适工艺条件为活化陶瓷的盐酸浓度2.5mol/L,改性剂AEAPTS质量分数15.0%,温度70℃,pH为4.5,反应时间3.5 h。在此条件下,1 g陶瓷与改性剂的最大结合量为2.13 g。     

纳米材料/环氧复合涂层的耐蚀性能研究进展

结构保护法、保护层法、防护层材料法、电化学保护法和介质处理法等是金属防腐蚀的主要方法,在诸多缓蚀方法中,防护层材料法是一种经济高效且广泛使用的防腐方法。环氧树脂是一种高效的防护层材料,需经过常温固化或加热固化后使用。然而,其固化过程存在的微孔会弱化环氧涂层的耐蚀性。将纳米材料加入环氧树脂中形成环氧树脂复合涂层,可填补环氧涂层中的微孔,提升环氧涂层的防腐效率。首先,详细讨论了影响纳米材料/环氧复合涂层耐蚀性能的因素,探讨了纳米材料/环氧复合涂层的防腐机理。其次,简要介绍了用于环氧涂层的2种纳米材料（石墨烯和金属有机框架材料）,总结了石墨烯和金属有机框架材料的改性和修饰方法。最后,从树脂成分、填料成分、机理探究以及开发自愈合涂层等方面对纳米材料/环氧复合涂层应用存在的问题和发展前景进行了展望,提出纳米材料/环氧复合涂层是一种长期防护金属免受腐蚀的方法,未来应致力于研发用于环氧涂层的二维和三维材料。     

Q235钢表面环氧复合涂层在变电站环境中的腐蚀行为分析

以Q235钢表面涂覆的环氧富锌底漆,水性聚氨酯中间漆,银灰环氧磁漆构成的环氧复合涂层为对象,研究变电站环境中涂层自然暴露18个月后的腐蚀行为,并将其与用5%NaCl溶液浸泡250天处理的涂层的腐蚀行为做对比。采用电化学阻抗谱(EIS)研究环氧复合涂层试样的电化学腐蚀行为,评价环氧复合涂层的耐候性与耐盐性,并通过FT-IR表征涂层浸泡和自然暴露过程的结构变化。结果表明,环氧复合涂层试样在5%NaCl溶液中浸泡250d后,涂层阻抗从3.967×10~9Ω·cm2降至9.780×10~2Ω·cm~2,其失效机制为腐蚀介质通过涂层微孔逐渐渗入涂层中形成微观电通路,导致涂层孔隙率逐渐增大,基底材料腐蚀加速;自然暴露试验18个月的试样,其涂层阻抗为2.708×10~6Ω·cm~2,防护性良好。     

石墨烯/二氧化锆纳米复合材料的制备及其防腐性能研究

采用静电吸附与水热法制备一种石墨烯/二氧化锆（rGO/ZrO₂）复合材料,将所制备的rGO/ZrO₂作为填料加入环氧树脂涂料中,得到环氧复合防腐涂料。通过X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）及红外光谱（FI-IR）分析rGO/ZrO₂的结构及微观形貌,采用电化学阻抗谱（EIS）分析rGO/ZrO₂环氧涂层的防腐性能。结果表明：ZrO₂纳米颗粒均匀分散在rGO上,平均粒径约为5~10 nm;与纯环氧涂层、rGO环氧涂层、ZrO₂环氧涂层相比,rGO/ZrO₂环氧涂层的防腐性能最好,其阻抗值为7.00 GΩ·cm²。     

化学法制备石墨烯对环氧树脂导电性能的影响

通过化学氧化热解膨胀还原法制备了石墨烯,并对石墨烯的化学结构及微观形貌进行表征.将自制的石墨烯以及商业级的碳纳米管、富勒烯、石墨分别作为纳米导电填料加入到环氧树脂中,考察不同碳纳米材料对环氧树脂导电性能的影响.结果表明:所制备的石墨烯是不同于氧化石墨烯和热解膨胀石墨薄层的单层或少数层的二维材料;当石墨烯体积分数为0.25%时,复合材料的电导率发生渗流突变,而当体积分数增大到0.50%时,其电导率为2.02×10-7 S·m-1,导电性能得到显著增强.     

铜表面镍-石墨烯的电沉积制备及耐腐蚀性能

采用电沉积方法,将石墨烯与镍离子共沉积到被保护的铜基底上,制备了镍-石墨烯复合镀层.通过X射线衍射(XRD)、扫面电子显微镜(SEM)等方法对复合材料的物质结构、表面形貌特征进行了表征,采用海水浸泡方法研究了复合材料的抗腐蚀性能.结果表明:当电流密度为5 A/dm2时,共沉积方法制备的镍-石墨烯复合镀层平整连续,晶粒较小,石墨烯穿插于多个镍颗粒之间,将镍颗粒包裹于其中,能有效阻断海水中的酸根、碱性离子对铜基底的腐蚀作用,明显增强了复合材料的耐腐蚀性.此研究对船舶及海洋工程金属构件的抗海水腐蚀方法具有一定的参考价值.     

氧化石墨烯增强环氧树脂复合材料的制备及其力学性能研究

以天然石墨为原料，利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，并对其进行X-射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征。之后利用一种新型的有机溶剂三缩水甘油基对氨基苯酚（TGPAP）作为相转移剂和表面活性剂，将氧化石墨烯（GO）从水溶液转移到环氧树脂基体中，去除水分，加入固化剂进而得到混合液，最后利用浇铸法得到复合材料。通过万能测试拉力机对复合材料的拉伸性能和弯曲性能进行测试，结果表明氧化石墨烯的加入能够有效增强复合材料的力学性能：在添加0.1%（质量分数）的氧化石墨烯时，复合材料拉伸强度达到最大值77.29 MPa，与不添加氧化石墨烯相比提高了26.60%；在添加1.0%的氧化石墨烯时，拉伸模量达到最大值2 451.99 MPa，与纯环氧树脂相比提高了21.69%。     

地热水管道防腐涂层的研究

地热水防腐涂层的耐温性和耐水性,利用高硅含量成膜物并配合颜填料,制备了一种常温固化涂料。通过对涂层的综合性能测试,确定涂料的优化配方为（质量分数）：环氧改性有机硅树脂SMH-30 50%～60%、云母氧化铁灰 22%～30%、绢云母 9%～14%、固化剂 4.5%～6%、分散剂0.2%～0.5%、消泡剂0.1%～0.4%;热重-差示扫描分析涂层的分解温度为216.4℃;全反射红外光谱分析结果显示,涂层在120℃ 的腐蚀模拟液中性能稳定;在质量分数为35%的氯化钠溶液中浸泡30d后,涂层的交流阻抗值在10⁸Ω/cm²以上,表明涂层具有良好耐腐蚀性能。     

CA型环氧树脂固化剂的研究

采用氯磺化聚乙烯与乙二胺、二氨基二苯基甲烷的混合物反应,合成一种新型固化剂;研究了混合多元胺的组成对合成反应的影响,以及所制固化剂的固化性能及其固化环氧树脂的物理－机械性能。实验结果表明该固化剂能使环氧树脂涂料在潮湿表面和水中良好成膜,所固化的环氧树脂涂膜具有良好的附着力、柔韧性、冲击强度等物理机械性能和良好的耐蚀性。     

重防腐耐磨陶瓷涂料的研制

重防腐耐磨陶瓷涂料,是以环氧树脂为成膜物质,陶瓷粉作为耐磨填料的可在常温固化的双组分涂料。该涂料具有高耐磨性、优异的耐蚀性、综合物理、机械性能。文中着重探讨了成膜物质和填料以及涂层的结构与性能之间的关系。     

现场化学氧化法合成聚苯胺／环氧树脂防腐涂料

探讨了采用化学氧化聚合法直接合成聚苯胺／环氧树脂（PAn／EP）复合防腐涂料的新工艺.研究了苯胺与环氧树脂的质量比、氧化剂的用量及反应时间等反应条件对防腐涂料性能的影响．并通过原子力显微镜（AFM）和透射电镜（TEM）等对PAn／EP复合涂层的微观结构进行了袁征．