纳米SiO_(2)复合粒子/有机硅低聚物透明超疏水复合涂层的制备及其性能

将Stöber法制备的胶体SiO_(2)粒子溶液与粉体SiO_(2)粒子进行物理共混得到SiO_(2)复合粒子溶液,以三乙氧基甲基硅烷(MTES)与正硅酸乙酯(TEOS)为前驱体制备的酸性有机硅低聚物为黏结剂,使用3-氨丙基三甲氧基硅(KH540)与全氟癸基三甲基氧硅(PFDT)对其进行改性,通过喷涂法在玻璃基底上制备出SiO_(2)复合粒子/酸性有机硅低聚物复合透明超疏水涂层。考察了SiO_(2)复合粒子、酸性有机硅低聚物、KH540及PFDT对复合涂层的影响。结果表明,当SiO_(2)复合粒子溶液由粒径为110 nm的胶体SiO_(2)粒子溶液与粒径为50 nm的粉体SiO_(2)粒子(其用量为胶体SiO_(2)粒子溶液质量的1%)组成、SiO_(2)复合粒子溶液与酸性有机硅稀释液质量比为4∶1、KH540与PFDT的添加量(以混合液总质量计,下同)均为1%时,制备的复合涂层在可见光波长范围内透光率可达88%,静态接触角达155°,在800目砂纸上磨损60 cm后仍能保持超疏水性能,具有良好的自清洁性。

超高速激光熔覆Ni基Ti_(2)AlC陶瓷涂层性能

矿用液压支架立柱在井下苛刻工况下长期服役时易发生磨损、腐蚀、变形等问题,进而导致性能退化,严重时引发安全事故。为延长液压支架立柱的使用寿命,利用超高速激光熔覆技术在27SiMn钢表面上制备Ni基Ti_(2)AlC陶瓷涂层,对其微观组织结构、物相、微观硬度等进行表征,并研究其摩擦磨损性能。实验结果表明:制备的涂层与基材冶金结合强度大,涂层致密;涂层的中上部主要由黑色细胞枝晶、灰白色细胞晶体以及浅灰色连续基质组成;涂层的物相以硬质相TiC、Al_(2)O_(3),润滑相Ti_(2)AlC、微量Ti_(3)AlC_(2),金属间化合物Ni_(3)Ti、Ni_(3)Al及γ-Ni固溶体为主;涂层的平均显微硬度为5495HV_(0.2),约为基体的3倍,涂层的摩擦磨损性能相比基体显著提高。

自清洁型F-SiO_(2)/BaTiO_(3)降温涂层织物的制备与性能

为了制备具有自清洁功能的降温织物,选用锦纶牛津布为基材,使用氟硅烷改性二氧化硅粒子,将聚二甲基硅氧烷(PDMS)、含氟烷基改性二氧化硅(F-SiO_(2))、钛酸钡(BaTiO_(3))通过刮涂的方式整理到锦纶织物上,获得复合降温涂层织物;对所得织物的微观结构和表面化学组成进行测试,探究不同涂覆量对复合涂层织物太阳光反射率和中红外发射率的影响,评估涂层织物的降温性能、易去污性能、机械性能。结果表明:复合涂层的引入能显著提高织物的光谱性能,与原始锦纶相比,制备的复合涂层织物的太阳光反射率提高至88%,大气窗口红外发射率可达92%。在户外太阳直射的情况下,制备的复合涂层织物最高可降温5.6℃,且具有很好的自清洁易去污效果和机械性能,在户外装备降温、电器设备降温、建筑路面降温等领域具有广泛的应用前景。

无压烧结制备Y_(2)MgAl_(4)SiO_(12)∶Ce^(3+)荧光陶瓷及光学性能

Y_(3)Al_(5)O_(12)∶Ce^(3+)荧光粉是目前白光LED的主要发光材料,但在使用时存在封装树脂因散热不佳而发生老化等问题。本文采用无压烧结制备了Y_(2)MgAl_(4)SiO_(12)∶Ce^(3+)透明陶瓷荧光体,用于替代荧光粉体和调控发光性能。首先通过化学共沉淀法制备前驱体粉体,经高温煅烧后采用冷等静压成型,最后在马弗炉中1 600℃煅烧制得透明荧光陶瓷。研究了Ce^(3+)掺杂浓度和样品厚度对材料性能的影响,其中掺杂量为0.5%的样品在800 nm处具有56%的透过率,在450 K下发光强度仍能保持室温强度的84%。与蓝光芯片组装成器件测试表明,荧光陶瓷在蓝光LEDs/LDs的激发下发出白光,其CIE色度坐标分别为(0.307 6,0.332 9)和(0.308 0,0.331 6),光效分别为62.6 lm/W和146.3 lm/W。研究结果表明,YMAS∶Ce荧光陶瓷可应用于白光LEDs/LDs领域。

原位合成纳米SiO_(2)/聚氨酯光固化疏水涂层及其性能

为提高水性聚氨酯的疏水性和力学性能以扩大其应用范围,使用硅烷偶联剂γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、正硅酸四乙酯(TEOS)与疏水改性剂十六烷基三甲氧基硅烷(HDTMS),制备了表面带有双键和长链烷烃的疏水改性纳米SiO_(2)分散液,然后加入支链上含硅氧烷的水性聚氨酯(WPU)乳液原位合成了纳米SiO_(2)/聚氨酯光固化疏水涂层。考察了改性纳米SiO_(2)含量对涂层性能的影响。结果表明:当改性纳米SiO_(2)含量占复合涂料质量的25%时,制备的涂层水接触角可达117.4°,24 h吸水率仅为1.1%,热分解温度提升了50℃,同时具有良好的力学性能。

负载苯并三氮唑缓蚀剂的SiO_(2)气凝胶在K_(2)SiO_(3)涂层中的耐蚀性研究

为提升K_(2)SiO_(3)涂层的腐蚀防护能力,以SiO_(2)气凝胶(SA)为载体负载70 mg/mL苯并三氮唑(BTA)缓蚀剂(SA@BTA-70),研究SA@BTA-70在K_(2)SiO_(3)溶液中的分散性及BTA缓释性,并探究其对K_(2)SiO_(3)涂层耐腐蚀能力的影响。通过傅立叶变换红外光谱仪、比表面积吸附测试仪等探究了SiO_(2)气凝胶在600℃热处理前后表面变化,提升其在水性K_(2)SiO_(3)中的分散性。通过热重分析及紫外分光光度计监控发现BTA在SiO_(2)气凝胶中的有效负载可达17.6%(质量分数),且在弱酸及弱碱条件下具有较好的缓释性。电化学阻抗谱显示含有SA@BTA-70的K_(2)SiO_(3)涂层低频阻抗在5.0×10^(3)Ω·cm^(2)左右,中性耐盐雾实验表明在耐盐雾实验30 d后仍未有明显锈斑出现,展现出优异的腐蚀防护能力。结果表明,SiO_(2)气凝胶可以对BTA缓蚀剂进行有效负载,并在K_(2)SiO_(3)溶液中有较好的缓释性,可有效提高K_(2)SiO_(3)涂层的耐腐蚀性。

TiN/TiNO/SiO_(2)太阳能选择性吸收涂层的优化设计及热稳定性评价

目的太阳能选择性吸收涂层是太阳能热利用的核心材料。方法采用磁控溅射法制备Ti N/TiNO/SiO_(2)太阳能选择性吸收涂层,测定红外反射层Ti N、吸收层Ti NO的折射率n、消光系数k,对Ti N层建立Tauc-Lorentz模型进行数据迭代优化拟合,对Ti NO层建立Drude模型进行数据迭代优化拟合。通过TFCalc光学镀膜设计软件,设置连续目标在300~1500 nm光谱区反射率低于5%,得到软件优化的反射率曲线、各层的最优厚度,确定优化的工艺参数。利用UV-VIS-NIR、FTIR、SEM、XRD、EDS、AFM和XPS表征优化涂层的光学性能、评价热稳定性。结果优化后的涂层,吸收率为0.906、发射率为0.0852;经265℃、600 h热处理后,涂层的吸收率和发射率分别为0.933和0.1033,PC值小于0.01。随热处理时间的增长,α有小幅上升;热处理时间对ε的影响较小;这与表面Si O_(2)氧化物薄膜层在一定程度上阻止了晶粒的长大有关。热处理后,发现涂层表面局部位置有少量的小坑,但涂层的表面成分不变。非晶基质Si O_(2)和Ti O_(2)的再结晶是吸收率提高的主要原因;热处理后的涂层表面非常致密,粗糙度的降低有利于阻碍氧原子向内层的扩散,可以有效提高涂层的热稳定性。结论优化的Ti N/TiNO/SiO_(2)涂层,选择性吸收性能及热稳定性得到有效提高,具有较好的实际应用前景。

SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须涂层织物的制备及其隔热性能

为进一步提升SiO_(2)气凝胶涂层织物的隔热性能并探究涂层整理工艺对SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须复合涂层织物性能的影响,制备了单一SiO_(2)气凝胶涂层织物和SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须复合涂层织物,并对其隔热性能进行了测试。结果表明:单一SiO_(2)气凝胶涂层织物的隔热性能与其隔热粒子含量成正比,掺杂六钛酸钾晶须后涂层织物的隔热性能进一步提升,且随着SiO_(2)气凝胶含量增加,其隔热性能呈现先增后降趋势。当SiO_(2)气凝胶与六钛酸钾晶须的质量比为3∶7时,涂层织物的隔热性能达到最佳;涂层织物的隔热性能同时也受聚丙烯酸酯含量的影响,随聚丙烯酸酯含量增加,涂层织物隔热性能有下降趋势。当聚丙烯酸酯与去离子水质量比为1∶9时,SiO_(2)气凝胶/六钛酸钾晶须复合涂层织物的导热系数可达0.2315 W/(m·K),相比原织物降低了19.4%;当聚丙烯酸酯与去离子水质量比为2∶8时,涂层织物在热源照射下内侧升温最低,相比原织物降低19.70℃。

莫来石晶须增强Al_(2)O_(3)-8YSZ陶瓷涂层的制备和性能

莫来石晶须(3Al_(2)O_(3)·2SiO_(2))由于结晶完美,具有良好的性能,如低的热膨胀和导热性,较高的热稳定性,高的抗蠕变和腐蚀稳定性,以及合适的强度和断裂韧性,使其成为需要耐高温和耐腐蚀性能应用的合适材料.探讨晶须增强Al_(2)O_(3)-8YSZ陶瓷涂层的制备和性能.通过莫来石晶须的增韧作用,提高了陶瓷涂层的硬度,对陶瓷涂层的结构具有明显的改善.

改性纳米SiO_(2)-苯丙乳液混凝土复合防护涂层的制备及性能研究

采用硅烷偶联剂KH560对纳米SiO_(2)进行接枝改性,通过傅里叶红外变换光谱、热重分析及微观形貌分析等方法研究了KH560对纳米SiO_(2)改性机理的影响,探究了改性SiO_(2)-苯丙乳液复合涂层中掺入一定质量分数的改性纳米SiO_(2)对混凝土抗硫酸盐溶液冻融性能的影响,并分析了改性纳米SiO_(2)对苯丙乳液涂层的增强机理。结果表明:采用KH560改性后,纳米SiO_(2)颗粒的团聚状态得到了显著改善,热稳定性提高;当改性纳米SiO_(2)的质量分数为4%时,C4复合涂层对混凝土的防护作用最好,此时混凝土抗硫酸盐溶液冻融等级由F100~F150提升到F300以上;300次硫酸盐溶液冻融循环后,混凝土的质量损失率仅为0.35%,相对动弹性模量为96.2%,此时混凝土内部结构并未发生明显破坏。

轴承表面 Al_(2)O_(3) 基陶瓷绝缘涂层的粗糙度预测

为了提升轴承表面Al_(2)O_(3)基陶瓷绝缘涂层的粗糙度预测精度,提出基于光谱共焦原理的砂轮表面测量及磨粒特征参数量化方法,以砂轮表面的磨粒特征参数K,砂轮线速度vs,工件进给速度f,切削深度ap及法向磨削力F为输入参数,建立能够直接反映砂轮表面时变状态的工件表面粗糙度BP神经网络预测模型,并通过已知磨削样本及砂轮磨损后的4组未知样本对网络预测模型性能进行验证。结果表明:已知样本的BP网络模型粗糙度预测结果与实际结果的规律及数值较为一致,其网络输出误差均<±0.04μm;4组未知样本的网络预测精度下降,但其相对误差最大值的绝对值不超过20.00%。建立的包含砂轮表面磨粒特征参数的神经网络预测模型,可以适应砂轮磨粒磨损时变状态下的轴承表面Al_(2)O_(3)基陶瓷绝缘涂层的粗糙度预测,且其对未知样本具有一定的泛化能力。

喷砂时间对TiCN/α-Al_(2)O_(3)/TiN涂层金属陶瓷刀片表面状态和磨损性能的影响

采用化学气相沉积法在金属陶瓷基体表面沉积了MT-TiCN/α-Al_(2)O_(3)/TiN涂层,再对CVD涂层金属陶瓷刀片进行喷砂处理,分析经不同喷砂时间处理后的涂层金属陶瓷刀片的表面形貌、力学性能以及耐磨性能。结果表明:喷砂时间对涂层金属陶瓷刀片表面的冲蚀程度影响较大。未经喷砂处理的涂层表面粗糙度较高且存在较大的残余拉应力,而喷砂处理后的涂层金属陶瓷刀片的表面粗糙度与表面残余应力大幅下降,且表面硬度和耐磨性大幅提高。当喷砂时间为10s时,涂层金属陶瓷刀片获得了最低的表面粗糙度,与未喷砂的涂层刀片相比,表面残余拉应力降低了85%。基于不同喷砂时间处理后的涂层表面粗糙度、硬度、残余应力以及后刀面磨损形貌,得到的最佳喷砂时间为10s。

纳米SiO_(2)微球/含氟丙烯酸酯涂层的制备及耐融雪盐腐蚀性能研究

以甲基丙烯酸十二氟庚酯(DFMA)及其他丙烯酸酯类单体为原料,采用半连续乳液聚合法制备含氟丙烯酸酯共聚乳液,将其与一定量的表面硅烷改性的纳米SiO_(2)微球、适量的颜填料和助剂机械搅拌均匀,得到纳米SiO_(2)微球/含氟丙烯酸涂料。FT-IR、XRD测试表明,表面硅烷改性的纳米SiO_(2)微球晶型未发生改变。复合涂层的力学性能、耐化学介质腐蚀性能和耐融雪盐腐蚀性能等结果表明,当纳米SiO_(2)微球掺量为3%时,复合涂层的综合性能最佳。其铅笔硬度为5 H,黏结强度为1.88MPa,耐冲击高度超过50 cm,涂层接触角可达110°,吸水率仅为0.72%,耐酸碱盐腐蚀率分别为17%、11%、11%。与未改性的含氟丙烯酸涂层和市售的涂层相比,在设定的融雪盐腐蚀条件下,复合改性涂层腐蚀前后的色差、光泽度、表面状况保持稳定,混凝土试件的抗压强度和碳化深度的下降均减缓。

改性GO/SiO_(2)环氧涂层在模拟地热水中的防腐性能研究

为提升复合涂层的防腐性能,采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)改性氧化石墨烯(GO)及纳米二氧化硅(nano-SiO_(2)),利用红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射谱(XRD)和扫描电镜(SEM)表征改性前后的结构变化,制备得到改性GO/SiO_(2)复合涂层。分析不同填料配比下涂层的硬度、接触角及在酸碱条件下的起泡、脱落现象。通过旋转挂片、扫描电镜(SEM)、极化曲线(Tafel)等手段分析涂层在模拟地热水环境中的腐蚀行为,测试其耐腐蚀性能。结果表明:在最优配比时,复合涂层的硬度、附着力、耐酸碱等各项性能优异,制备得到的复合涂层在模拟地热水环境中的防腐性能显著提升。

疏水SiO_(2)气凝胶涂层涤纶织物的制备及隔热性能

采用聚丙烯酸类黏合剂将自制疏水SiO_(2)气凝胶均匀涂覆到涤纶织物上。研究发现,当气凝胶质量分数为4%时,可赋予涤纶织物较好的隔热性能,且整理织物的拉伸断裂强力变化不大。

SiO_(2)质量分数及烧成温度对陶瓷板性能的影响

以某陶瓷大板企业提供的9种矿物原料和石英砂为原料,根据其化学组成和K_(2)O-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)三元系统相图设计4种SiO_(2)含量不同陶瓷板原料配方。通过摩尔比例换算出每种原料中所含SiO_(2)、Al_(2)O_(3)和K_(2)O含量。研究配方SiO_(2)含量及烧成温度对陶瓷板试样性能的影响,并结合X射线衍射与断口显微形貌进行分析。结果表明,陶瓷板中SiO_(2)含量过高、过低均不利于陶瓷板烧结和性能提高。本试验原料配方中适宜SiO_(2)含量为63.58%,在1130℃烧结性能最佳,试样抗折强度达75.69 MPa,体积密度为2.48 g/cm^(3),吸水率为0.13%。

陶瓷涂层SiO_2-Al_2O_3溶胶封孔剂的制备及封孔性能

等离子喷涂技术由于其自身固有的性质,涂层不可避免地存在孔隙,从而使涂层的耐腐蚀性能下降,为了提高涂层的耐腐蚀性能,必须对涂层进行封孔处理。为此,以正硅酸乙酯和硝酸铝为前驱体,无水乙醇和去离子水为溶剂,盐酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法在涂层表面制备了一层均匀致密的SiO2-Al2O3封孔层。应用XRD,IR,DTA-TG和SEM等对封孔层的结构、热稳定性和形貌进行了表征。结果表明,封孔层为稳定的非晶态SiO2-Al2O3组织,且均匀致密,表面无明显裂纹;陶瓷层封孔后的耐酸、碱、盐性能均能提高50%以上,从而增强了涂层对基体的保护性能。

大气等离子喷涂Si/Mullite+BSAS/Yb_(2)Si_(2)O_(7)环境障涂层的制备与水氧腐蚀行为

以固相烧结法制备的Yb_(2)Si_(2)O_(7)粉体作为原材料,采用大气等离子喷涂工艺在SiC基体表面制备Si/Mullite+BSAS/Yb_(2)Si_(2)O_(7)三层结构环境障涂层。利用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射分析仪、纳米压痕试验机等设备研究涂层的显微组织、相结构和力学性能。结果表明:粉体材料由83%Yb_(2)Si_(2)O_(7)相和17%Yb_(2)SiO_(5)相(质量分数)组成,等离子喷涂获得的Yb_(2)Si_(2)O_(7)层孔隙率为(6.61±0.65)%,涂层结合强度达(22.82±3.55)MPa,涂层断裂韧度达(1.98±0.12)MPa·m1/2。此外,涂层1350℃条件下水氧耦合腐蚀测试结果显示Yb_(2)Si_(2)O_(7)单斜相含量先降低后提高,硅黏结层高温氧化形成的热生长氧化物SiO_(2)与Mullite+BSAS界面相容,未发现Mullite+BSAS与Yb_(2)Si_(2)O_(7)层互扩散现象,硅层的损耗是涂层使用寿命的主要限制环节。

SiO_2涂层对多孔氮化物陶瓷材料性能影响初探

采用硅溶胶+石英粉体在多孔氮化物陶瓷材料表面形成一层致密的过渡层,初步研究了过渡层对多孔 氮化物陶瓷材料部分性能的影响。

SiO_(2)气凝胶微球的制备及其在织物隔热涂层中的应用

分别以十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、醋酸为乳化剂和催化剂,在水包油分散液中将甲基三甲氧基硅烷(MTMS)水解为硅醇,随后以司班-80(Span-80)为乳化剂将上述水分散液分散于正己烷中,将氨水作为催化剂催化硅醇缩合,经老化、常压干燥制得SiO_(2)气凝胶微球。探究DTAB、醋酸、氨水、Span-80用量及老化时间对SiO_(2)气凝胶微球形貌、堆积密度和导热性能的影响,测试SiO_(2)气凝胶微球的热稳定性和疏水性,并将其应用于棉织物的隔热涂层整理。结果表明:当DTAB用量为0.10 g、醋酸用量为0.100 mL、氨水用量为1.20 mL、Span-80用量为0.80 g、老化时间为3 h时,制备所得的SiO_(2)气凝胶微球具有介孔结构,形貌规整、大小均匀、黏连较少,热稳定性佳,导热系数为0.0465 W/(m·K),水接触角为142°;SiO_(2)气凝胶微球涂层织物正面加热至40.0℃时,其正反面温差达3.2℃,表现出较好的隔热效果。该研究可为隔热涂层织物的生产和应用提供一定的借鉴。