环氧/纳米ZnO复合涂层的制备与性能

论文摘要

随着科学技术的不断发展,人们对材料性能的要求越来越高,有机-无机纳米复合材料由于成功的结合了两者的优点,其独特的结构又赋予了材料新的性能,目前无论是在理论研究中还是实际应用中都已成为材料科学的一个新的热点。对复合涂层而言,作为基体材料的环氧树脂成了研究的重点。本文采用高分子网络凝胶法制备纳米ZnO并制备环氧/纳米ZnO复合涂层,对其进行表征并应用在镁锂合金表面,分析其防腐性能。首先,研究了高分子网络凝胶法制备纳米ZnO粒子过程中,原料配比、体系pH、煅烧温度等多方面因素对制备结果的影响,确定了制备的最佳工艺条件,成功制备纳米ZnO。用硅烷偶联剂对其改性,探讨改性机理,对改性过程中的因素进行了考察,红外光谱（FT-IR）表明ZnO表面成功接枝有机官能团,改性ZnO成功,为制备复合涂层作好准备。其次,研究了镁锂合金表面预处理工艺,成功制备出环氧/纳米ZnO复合涂层,利用扫描电镜（SEM）、热重分析（TGA）、纳米压痕仪、附着力测试仪等对其微观结构、热性能和纳米压痕性能进行了研究,结果表明:复合涂层呈明显的两相结构,纳米ZnO粒子分散均匀,复合涂层的耐热性能较环氧树脂涂层有所提高,且具有较好的纳米压痕性能。最后,通过极化曲线和交流阻抗图分析了复合涂层对镁锂合金的防护效果,结果表明:复合涂层能够较大提高合金的耐腐蚀性能,不同纳米ZnO含量的复合涂层其防护效果不同,当复合涂层中纳米ZnO的质量分数为2%时,在腐蚀体系的浸泡初期和整个过程中,其防护效果最佳。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 有机-无机杂化材料的分类与制备方法
• 1.1.1 有机-无机杂化材料的分类
• 1.1.2 有机-无机杂化材料的制备方法
• 1.2 有机-无机杂化材料在涂料中的应用
• 1.2.1 防腐涂料
• 1.2.2 自洁涂料
• 1.2.3 防紫外涂料
• 1.2.4 防静电涂料
• 1.2.5 防水防油涂料
• 1.2.6 耐高温涂料
• 1.3 纳米ZnO的制备方法
• 1.3.1 固相法
• 1.3.2 液相法
• 1.4 纳米粒子的改性方法
• 1.4.1 有机表面改性
• 1.4.2 无机表面改性
• 1.5 课题的目的及意义
• 第2章 网络凝胶法制备纳米ZnO及改性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验药品和仪器
• 2.3 纳米 ZnO的制备
• 2.4 纳米 ZnO的改性
• 2.5 测试与表征
• 2.5.1 X射线衍射测试
• 2.5.2 透射电镜测试
• 2.5.3 红外光谱测试
• 2.6 纳米 ZnO的表征
• 2.6.1 X射线衍射分析
• 2.6.2 透射电镜分析
• 2.7 纳米 ZnO制备工艺研究
• 2.7.1 单体和网络总加入量对粉末粒径的影响
• 2.7.2 煅烧温度对粉末粒径的影响
• 2.7.3 反应溶液pH对粉末粒径的影响
• 2.8 纳米ZnO改性分析
• 2.8.1 硅烷偶联剂改性纳米 ZnO表面作用机理
• 2.8.2 红外光谱分析
• 2.8.3 沉降性分析
• 2.8.4 体系pH和温度对改性的影响
• 2.9 本章小结
• 第3章 基体的前处理和复合涂层的制备与表征
• 3.1 原料
• 3.1.1 镁锂合金材料
• 3.1.2 化学试剂
• 3.2 实验步骤
• 3.2.1 镁锂合金表面处理
• 3.2.2 复合涂层的制备
• 3.3 测试与表征
• 3.3.1 极化曲线测试
• 3.3.2 扫描电镜测试
• 3.3.3 析氢实验测试
• 3.3.4 热性能测试
• 3.3.5 硬度和附着力测试
• 3.4 锡酸盐化学转化膜研究
• 3.4.1 锡酸盐化学转化膜的结构分析
• 3.4.2 锡酸盐转化膜耐腐蚀性分析
• 3.5 环氧/纳米 ZnO复合涂层的表征
• 3.5.1 SEM对复合涂层的形貌分析
• 3.5.2 复合涂层的热性能分析
• 3.5.3 涂层的硬度和附着力
• 3.6 本章小结
• 第4章 复合涂层对镁锂合金防腐蚀性能研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验研究方法
• 4.3 复合涂层的耐蚀性能研究
• 4.3.1 锡酸盐转化与复合涂层处理的协同作用
• 4.3.2 环氧/纳米 ZnO复合涂层对极化曲线的影响
• 4.3.3 EIS分析复合涂层对镁锂合金耐蚀性的影响
• 4.3.4 不同ZnO含量的复合涂层的EIS特征分析
• 4.3.5 复合涂层的电阻变化
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢