以正硅酸乙酯水解液为成膜物的涂料的研制

论文摘要

随着社会发展、人们日常生活水平与工业生产水平的逐渐提高,对涂料的性能要求日益严格,当今涂料业的发展趋势是逐渐向环境友好型产品过渡。有机硅树脂因其优异的性能而得到广泛的重视与应用,以硅氧键为主链结构使其具有高硬度、高耐磨性等优点,能够满足近年来对增硬耐磨涂料的性能技术指标要求。为了进一步优化其性能从而使其能够满足工业化的应用,进行了本课题的研究。本文主要研究了以正硅酸乙酯(TEOS)为成膜物的各种涂料,首先研究从正硅酸乙酯的水解工艺参数(水解组分、水解度、水解温度、TEOS滴加时间、加料顺序)对其水解的影响。结果表明:H2O与TEOS的摩尔比(水硅比)=0.8,醇与TEOS的摩尔比(醇硅比)=1,催化剂与TEOS为0.05的水解比例可以得到性能良好的涂层;铅笔硬度>6H;温度升高,涂层依然成膜性良好,可以耐160℃的高温烘烤;实验中添加偶联剂可以提高涂层结合力,经过筛选得出加入偶联剂KH560的效果较好,在80℃10min固化后,成膜连续、硬度高。用已优化的工艺参数合成清漆,涂层硬度高、附着力好、耐腐蚀(16h无锈点)。以正硅酸乙酯水解液作为夜光涂料的成膜物,合成一种具有高硬度、在黑暗环境中发光的涂料,称之为夜光涂料。针对长余辉夜光涂料存在的缺陷(脱粉、附着力差)进行改性研究,测试结果:附着力下降为3级、硬度下降为2H。主要是通过筛选成膜物质、添加偶联剂、改变填料等三方面对夜光涂料进行改性研究。对涂层的各项性能进行评估,针对涂层在3.5%的NaCl溶液中电化学行为进行研究,在浸泡初期,颜填料粉涂层发生溶解,以此推断出清漆涂层阻挡电解质溶液渗入从而具有一定的防腐保护作用,并验证添加KH560比例为10mass%的涂层耐蚀性最优。出于对涂料进行多样性研究的考虑,探索开发应用广泛的金属粉涂料。结合自渗速率的测量结果,片状铝粉的加入使涂层致密无自渗现象,耐水性可达4246min,可以得出虽然片状铝粉的加入使涂层耐水性提高,并且在盐水体系中浸泡一段时间后耐蚀性显著增强,表现出防腐性特点,但附着力为3级仍不能满足预期目标,还有待对其进一步研究。制备出不同颜填料的涂层,测试其性能,涂层综合表现出内应力过大、易开裂且附着力较差的特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 高硬度涂料的发展概况
• 1.2.1 传统高硬度涂料的发展
• 1.2.2 新型的超高硬度涂料
• 1.3 正硅酸乙酯（TEOS）预聚物的应用和研究进展
• 1.3.1 正硅酸乙酯（TEOS）的应用
• 1.3.2 正硅酸乙酯（TEOS）的研究进展
• 1.4 以正硅酸乙酯水解液为成膜物的功能性涂料的研究
• 1.4.1 富锌涂料的研究现状
• 1.4.2 夜光涂料的研究现状
• 1.4.3 金属粉涂料的研究现状
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 试验材料与测试方法
• 2.1 试验材料及装置
• 2.1.1 试验药品
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 试验装置和工艺流程
• 2.2 涂层性能测试方法
• 2.2.1 涂层外观测试
• 2.2.2 涂层硬度测试
• 2.2.3 涂层附着力测试
• 2.2.4 涂层耐水测试
• 2.2.5 涂层耐蚀性测试
• 2.3 涂层的电化学性能测试
• 2.3.1 EIS（电化学阻抗谱）测试
• 2.3.2 Tafel（塔菲尔）测试
• 第3章 涂料制备工艺及TEOS 水解机理初探
• 3.1 正硅酸乙酯水解工艺的研究
• 3.1.1 正硅酸乙酯水解工艺中各组分的筛选
• 3.1.2 其他工艺参数对正硅酸乙酯水解的影响
• 3.2 正硅酸乙酯水解机理初探
• 3.3 以正硅酸乙酯水解液为成膜物的涂料的工艺探索
• 3.3.1 夜光涂料的工艺探索及改性研究
• 3.3.2 金属粉涂料的工艺探索
• 3.4 本章小结
• 第4章 涂料性能测试
• 4.1 引言
• 4.2 透明高硬度涂料性能研究及测试
• 4.2.1 偶联剂的种类对涂层性能的影响
• 4.2.2 偶联剂的比例对涂层性能的影响
• 4.2.3 涂层性能测试
• 4.3 以正硅酸乙酯水解液为成膜物的涂料的性能研究及测试
• 4.3.1 夜光涂料的性能研究及测试
• 4.3.2 金属粉涂料的性能研究及测试
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢