环氧/聚氨酯-二氧化硅杂化材料的制备及耐蚀性能研究

论文摘要

环氧树脂（EP）是工业中重要的热固性树脂之一。由于其优秀的附着性、高强度以及抗化学腐蚀性，被广泛的应用于黏结剂，涂料，封装材料等领域。然而，由于环氧树脂的固化密度高所引起的脆性大和抗冲击性差的缺点阻碍了其进一步的应用。本文研究的主要目的是将目前比较流行的两种改性方法相结合，利用溶胶-凝胶法制备的纳米SiO2进一步改性环氧树脂／聚氨酯互穿网络聚合体（EP／PU IPN），得到EP／PU-SiO2杂化材料。通过力学测试，DSC，TGA，SEM，TEM等方法研究杂化材料的机械性能，热性能以及微观结构。并通过电化学的分析方法研究了杂化材料作为涂层的防腐蚀性能。力学测试表明，用聚氨酯改性后的环氧树脂的韧性得到了很大程度的提高，但是这是已牺牲材料的强度为代价得到的。15％的聚氨酯与环氧树脂能够很好的形成互穿网络结构，使得互穿材料的力学性能优化，但是强度仍然比环氧树脂要低。向EP／PU IPN中加入适量纳米SiO2后，在原来增韧的基础上，很好的弥补了材料强度的下降，得到的杂化材料在韧性和强度两方面同时得到一定的提高。TG-DSC研究表明，三体系杂化材料的热稳定性较环氧树脂和环氧树脂／聚氨酯互穿网络聚合体有较大的提高。这是因为形成杂化材料后，刚性的Si-O-Si网络抑制了聚合物链的运动，同时无机Si-O-Si键具有较高的键能，其热稳定性大幅增强。杂化涂层的Tafel曲线表明杂化涂层在3.5％NaCl电解质溶液中的自腐蚀电位正移且自腐蚀电流下降，耐蚀效果明显。涂层的交流阻抗谱EIS表明，杂化涂层电阻很大，腐蚀电解质很难于渗透其中的隔离体系。7％纳米SiO2的引入使得杂化涂层的孔隙电阻提高了63％，明显的提高了杂化涂层的抗电解质溶液渗透性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 环氧树脂概论
• 1.2 环氧树脂的增韧方法
• 1.2.1 橡胶弹性体增韧环氧树脂
• 1.2.2 热塑性树脂增韧环氧树脂
• 1.2.3 核壳结构聚合物增韧环氧树脂
• 1.2.4 环氧树脂互穿网络聚合物
• 1.2.5 热致液晶聚合物（TLCP）改性环氧树脂
• 1.2.6 纳米粒子改性环氧树脂
• 1.2.7 小结
• 1.3 有机-无机纳米杂化材料
• 1.3.1 纳米粒子的结构和特征
• 1.3.2 纳米粒子的增强增韧机理
• 1.3.3 有机-无机杂化材料的制备
• 1.4 环氧树脂基纳米复合材料的性能特点
• 1.4.1 力学性能
• 1.4.2 热性能
• 1.4.3 电性能
• 1.4.4 物理性能与工艺性能
• 1.5 本论文的目的,意义及研究内容
• 第2章 EP/PU IPN材料的制备与表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验设备
• 2.1.3 原料处理
• 2.1.4 实验过程
• 2.1.5 反应原理
• 2.1.6 测试与表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 红外光谱分析
• 2.2.2 不同组分比的EP/PU IPNs力学性能
• 2.2.3 不同分子量聚酯对互穿材料力学性能的影响
• 2.2.4 NCO/OH比值对EP/PU力学性能的影响
• 2.2.5 热重（TG）分析
• 2.2.6 差热分析
• 2.2.7 SEM分析
• 2.3 本章小结
• 2杂化材料的制备与表征'>第3章 EP/PU-Sio₂杂化材料的制备与表征
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验设备
• 3.1.3 实验过程
• 3.1.4 测试与表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 正硅酸乙酯水解—缩聚反应的基本原理
• 3.2.2 催化剂的影响机理
• 2溶胶TEM分析'>3.2.3 SiO₂溶胶TEM分析
• 3.2.4 红外分析
• 2含量对杂化材料力学性能的影响'>3.2.5 不同SiO₂含量对杂化材料力学性能的影响
• 3.2.6 热重分析
• 3.2.7 DSC分析
• 3.2.8 SEM分析
• 3.2.9 TEM分析
• 3.3 本章小结
• 2杂化涂层制备与防腐蚀性研究'>第4章 EP/PU-SiO₂杂化涂层制备与防腐蚀性研究
• 4.1 杂化涂层的制备
• 4.1.1 钢片的预处理
• 4.1.2 涂层的制备
• 4.2 杂化涂层性能
• 4.2.1 漆膜附着力测定
• 4.2.2 漆膜硬度测定
• 4.2.3 漆膜冲击强度测定
• 4.3 涂层的Tafel曲线
• 4.3.1 实验原理
• 4.3.2 Tafel实验参数
• 2杂化涂层Tafel曲线'>4.3.3 EP/PU-SiO₂杂化涂层Tafel曲线
• 4.4 涂层的交流阻抗谱EIS
• 4.4.1 实验参数
• 4.4.2 涂层的交流阻抗谱
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表和接受的论文