论文题目: 金属基环氧/聚氨酯梯度耐磨涂层的制备及性能研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 材料学
作者: 徐化兵
导师: 万隆
关键词: 金属基,环氧,聚氨酯,梯度功能材料,耐磨涂层,冲蚀磨损
文献来源: 湖南大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文综述了梯度功能材料(FGM)的发展现状、设计理论及制备技术; 介绍了高分子梯度功能材料的分类、制备技术、表征方法及应用。本实验采用正交法把环氧树脂及其几种常见固化剂、聚氨酯预聚体及其几种常见固化剂共混固化,探索出了符合环氧/聚氨酯梯度体系要求的固化体系:E-44环氧树脂及其固化剂三乙醇胺、聚氨酯预聚体及其固化剂MOCA。本论文对混合树脂的固化机理、固化动力学及热裂解过程进行了研究。同时确定了固化效果最好的一组配方:环氧树脂:三乙醇胺=100:15; 聚氨酯预聚体:MOCA=100:14。本论文根据制备梯度功能材料成分分布的非线性理论,计算出聚氨酯在混合树脂中体积比的分布函数。将涂层分成11层,对此体积比分布函数积分就得到各层中聚氨酯的体积含量。分别对各混合树脂涂层的密度、表面硬度、耐磨性的测试及体视镜、SEM显微结构的观察,发现随着聚氨酯含量的增加,各涂层的性能和微观结构总体呈连续变化。本论文结合叠层热熔压法与液膜直接成型法中的二次成型法,制备出了环氧/聚氨酯梯度功能涂层。首先将第一层混合树脂涂敷在处理过的A3钢片上,在温度为80℃的条件下进行预固化,待达到表干时间后涂敷第二层混合树脂,和第一层一样,在温度为80℃的条件下进行预固化第二层,待达到表干时间后涂敷第三层,重复以上过程,待各层涂敷、预固化完毕,再在120℃的温度下进行整体固化1h,可以制备出理想的梯度涂层。通过对该涂层不同厚度处SEM显微结构的观察,可以清楚的看到:涂层的底层呈大鳞片状,中间层呈小颗粒状,表面层呈纤维状,且涂层没有出现异相界面,这表明涂层形成了理想的梯度。论文同时研究了梯度功能涂层的耐磨防腐性能。结果表明:金属基体表面经过KH-550型硅烷偶联剂处理后,涂层具有更好的耐磨、耐蚀性能; 环氧/聚氨酯梯度涂层兼有环氧树脂与基体结合紧密的优点和聚氨酯良好的耐冲蚀磨损性能:附着力达到了1级; 耐冲击性达到65kg·cm、磨损率为0.042。
论文目录:
摘要
Abstract
插图索引
附表索引
第1章 绪论
1．1 梯度功能材料概述
1．1．1 梯度功能材料的发展进程
1．1．2 梯度功能材料的设计流程
1．1．3 梯度功能材料的成分设计
1．1．4 梯度功能材料的制备技术
1．2 梯度功能高分子材料的研究
1．2．1 梯度功能高分子材料的分类
1．2．2 梯度功能高分子材料的制备方法
1．2．3 梯度功能高分子材料的表征
1．2．4 梯度功能高分子材料的应用
1．3 耐磨涂层简介
1．3．1 耐磨涂层的分类
1．3．2 耐磨涂层的制备方法
1．3．3 耐磨涂料所用树脂概述
1．3．4 环氧树脂/聚氨酯IPN 研究现状
1．4 本课题研究的目的、意义及主要技术难点
第2章 实验研究
2．1 实验用原材料与试剂
2．2 实验方法及过程
2．2．1 改性环氧树脂的制备
2．2．2 环氧/聚氨酯梯度功能涂层的制备
2．3 分析与测试
2．3．1 偶联剂水解过程的测定
2．3．2 显微结构的观察
2．3．3 树脂固化过程变化的测定
2．3．4 试样物理和机械性能测试
第3章 形成梯度涂层的反应机理研究
3．1 环氧树脂和聚氨酯固化剂的选用
3．2 环氧/聚氨酯梯度涂层固化体系的研究
3．3 环氧/聚氨酯涂层梯度化模型
3．3．1 高分子梯度化驱动力的探讨
3．3．2 高分子梯度功能材料模型
3．4 本章小结
第4章 影响环氧/聚氨酯梯度涂层性能因素研究
4．1 环氧/聚氨酯梯度涂层成分分布计算
4．2 工艺参数对环氧/聚氨酯梯度涂层性能的影响
4．2．1 硅烷偶联剂处理金属基体表面对涂层的影响
4．2．2 各配方对固化效果的影响
4．2．3 固化剂用量对各物理性能的影响
4．2．4 固化工艺对梯度涂层微观结构的影响
4．3 环氧/聚氨酯梯度涂层的热裂解过程
4．4 环氧/聚氨酯梯度涂层的防腐及耐磨性能
4．5 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)
发布时间: 2006-05-10
参考文献
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