水性反射隔热型涂料的制备及性能影响因素探究

研究了反射隔热涂料中重要组分对其性能的影响规律。以纯丙乳胶作为成膜物,空心玻璃微珠和金红石型二氧化钛作为功能填料,在基本配方体系基础上,通过单一变量控制法研究了空心玻璃微珠、金红石型二氧化钛的尺寸及添加量等因素对反射隔热涂料透水及耐沾污性、太阳光反射性能和隔热性能的影响规律,并制备得到综合性能优异的水性反射隔热涂料。研究结果表明,反射隔热填料不仅影响涂层的太阳光反射和隔热性能,对于涂层的耐水和耐沾污性也有显著影响。

水性锌基涂镀涂层的制备及性能研究

使用硅烷(A-187)和高模数硅酸钾对丙烯酸树脂进行改性,制备了一种高性能水性锌基涂镀涂料。采用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜(SEM)、EDS能谱、X射线衍射(XRD)、中性盐雾及电化学试验等测试对涂料的贮存稳定性,以及涂层的表面形貌、成分及耐蚀性进行了表征与分析。结果表明,A187、硅酸钾、水性丙烯酸树脂三者交联改性成功,能够在锌粉表面形成一层水性树脂壳膜结构,对活性锌粉进行保护;SEM显示锌粉分布均匀,涂层表面光滑平整,无明显缺陷;经中性盐雾试验1000 h后,涂层表面无红锈;与溶剂型锌基涂镀涂层相比,所制备的水性锌基涂镀涂层的涂层电阻提高了近两个数量级,涂层具备较好的防护性能。

SiO_(2)包覆改性铝粉的制备及对水性富铝涂料性能的影响

以正硅酸四乙酯(TEOS)为原料,采用溶胶-凝胶法制备了应用于水性涂料体系的SiO_(2)包覆改性铝粉,通过X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和析氢试验对改性铝粉的表面形貌、成分和在水性涂料中的稳定性进行表征,通过长期贮存试验和电化学测量技术考察了含铝粉涂层的贮存稳定性和耐蚀性。结果表明:改性铝粉表面形成了致密的SiO_(2)保护膜,而球状铝粉的包覆效果要好于片状铝粉。经50℃析氢试验100 h后,1 000目和2 000目的改性球状铝粉的析氢量较改性前下降了99%以上。以改性球状铝粉制备的水性涂料放置6个月后状态良好,其涂层与含未包覆铝粉的涂层相比具有更好的耐蚀性。

改性玄武岩纤维/聚氨酯阻尼材料的制备及性能

使用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对玄武岩纤维(BF)进行表面处理制备了改性玄武岩纤维(MBF),以环氧化端羟基聚丁二烯(EHTPB)、二苯甲烷二异氰酸酯、1,4-丁二醇为原料合成了主链含有环氧基团的EHTPB基聚氨酯(EPU),通过环氧开环反应连接MBF与EPU制备了阻尼材料MBF@EPU。采用SEM、FTIR和XPS对BF和MBF表面形貌、结构进行了表征,采用动态热机械分析仪和电子万能拉伸试验机对MBF@EPU进行了测试。结果表明,KH550的改性使MBF表面含有大量的C元素,粗糙程度显著增加,MBF与EPU主链通过化学键进行了连接。MBF的引入能提高EPU的阻尼与力学性能。由MBF用量为EHTPB质量20%制得的聚氨酯阻尼材料具有最佳的综合性能,其有效阻尼温域达到140.0℃,拉伸强度为8.68MPa,断裂伸长率为329.04%,比EPU分别提高了7.7%和24.9%。

改性超支化醇酸树脂涂层的制备及性能

以端羟基超支化聚酯和蓖麻油酸为原料,通过酯化反应合成了超支化醇酸树脂,通过红外、核磁等手段研究了它的化学结构。采用超支化醇酸树脂作为改性剂制备了固含量55%~70%的醇酸树脂涂料,考察了改性涂料的流变性能及其涂膜的力学性能、热性能与防腐性能。实验结果表明:超支化聚合物的适当添加可在不影响涂料黏度和涂装性能的基础上,有效提高醇酸树脂涂层的柔韧性和耐酸碱盐腐蚀性能,其耐弯曲性能高达2 mm,耐冲击性达到50 cm。固含量为65%的涂层综合性能最好。为进一步提高涂层的防腐性能,在该体系中添加了0.1%~0.5%的端羟基超支化聚酯改性氧化石墨烯(HGO)。循环盐雾测试320 h后发现,HGO添加量为0.5%的涂层腐蚀最轻。

3D打印-激光烧结-微纳加工平台高效制备质子导体能源器件

为实现基于具有高质子传导性的质子陶瓷材料——钙钛矿的能源器件可以广泛应用,解决其高耐火性、易碎裂等特征导致的加工工艺复杂且局限的问题,开发一种集成了基于微挤压的3D打印和精确快速的激光加工(烧结、干燥、切割与抛光)的新型激光3D打印技术,并将其应用于制造质子导体能源器件,实现高能量密度集成器件的快速高效低成本的制造方法.利用3D打印将自主研发的质子陶瓷原粉浆料按照设计模型进行逐层打印;利用CO_(2)激光对打印层进行快速干燥以及原位反应烧结;利用皮秒激光对加工层进行微纳加工,如抛光与切割等.通过实验可知:该技术成功3D打印制造了质子导体能源器件;激光反应烧结了原粉,获得了钙钛矿晶体结构的质子陶瓷;利用皮秒激光快速精准加工了微通道能源器件;加工制备了燃料电池且制备的器件具有不输于已报道的传统工艺的性能,其电解质电导率约为6.95×10^(-3)S/cm.实验结果表明:3D打印-激光烧结-微纳加工平台不仅可以高效精准制造质子陶瓷材料及其能源器件,而且可以实现传统工艺无法制备的具有复杂结构的器件,同时为基于质子导体材料的能源器件未来的实际投入使用带来可能.

石墨表面Si-SiC-TaB_(2)抗烧蚀复合涂层的制备及性能研究

为了提高碳材料的抗烧蚀性能,以石墨块作为基体,SiC(d50=10μm)、B4C(d50=50μm)、TaC(d50=3μm)为主要原料,采用料浆法结合反应熔渗Si在石墨材料表面制备了Si-SiC和Si-SiC-TaB_(2)涂层,研究了涂层的物相组成、显微结构和元素分布,考察了Si-SiC-TaB_(2)复合涂层在室温至1600℃的抗热震性能,并通过等离子火焰烧蚀试验(2350℃分别烧蚀120和1980 s)测试了涂层对石墨材料高温下的抗烧蚀防护性能。结果表明:Si-SiC-TaB_(2)复合涂层结构致密,涂层中SiC和TaB_(2)陶瓷颗粒与Si无明显界面;在1600℃热震循环20次后,涂层试样的质量基本逐渐增加,具有良好的抗热震性能;Si-SiC-TaB_(2)复合涂层试样烧蚀1980 s后质量增加,表面覆盖了含有Ta_(2)O_(5)和SiO^(2)的Ta-Si-O氧化保护层,有效防止了高温火焰对石墨内部的侵蚀。Si-SiC涂层试样烧蚀后质量减少,表面形成了破损的SiO_(2)氧化层,出现了清晰可见的烧蚀凹坑。

无铬达克罗润滑防腐蚀封闭涂层的制备与性能研究

为提高无铬达克罗涂层的润滑及耐蚀性能,采用片状铝粉为填料,PTFE为润滑填料,硅烷A-187为成膜物,制备了一种应用于无铬达克罗涂层表面的水性无铬润滑封闭涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)测试、中性盐雾试验、动电位极化曲线测试和电化学阻抗分析等手段对涂层的表面形貌、成分及耐蚀性能进行了表征。结果表明:制备的水性无铬润滑封闭涂层与无铬达克罗涂层结合良好,涂装后表面均匀且致密;复合涂层(无铬达克罗涂层+水性无铬润滑封闭涂层)防护体系经960 h盐雾试验后,表面无红锈产生;复合涂层与单层无铬达克罗涂层相比,腐蚀电位正移,腐蚀电流降低,腐蚀电阻增加,表明复合涂层具有较好的耐蚀性能。

卡拉胶/金属氧化物协同聚磷酸铵制备阻燃天然橡胶

将卡拉胶(KC)、聚磷酸铵(APP)分别和Fe_(2)O_(3)、CuO、Al_(2)O_(3)、MnO_(2)4种金属氧化物(MO)三者复配构成的协同阻燃剂(KC/MO/APP)加入到天然橡胶(NR)中,制备了NR/KC/MO/APP复合材料。通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热(CCT)测试了其阻燃性能。结果表明,NR/KC/MO/APP复合材料的阻燃等级均达到UL-94 V-0级,LOI在26.5%-27.3%之间,具有较好的阻燃性。与NR相比,NR/KC/CuO/APP复合材料的热释放速率峰值和总热释放量分别下降了63.7%和42.0%。同时KC/MO/APP还有抑烟作用,NR/KC/Fe_(2)O_(3)/APP复合材料总烟释放量比NR下降了35.0%,处于最低水平。TGA结果显示,NR/KC/CuO/APP复合材料800℃时的残炭量(W_(800))达到34.85%,比NR/APP提高了28.7%。NR/KC/MO/APP复合材料炭层更致密,表明KC/MO与APP的协同作用对形成稳定炭层起着重要作用。另外,NR/KC/MnO_(2)/APP复合材料力学性能最优,其拉伸强度和断裂伸长率比NR/APP分别提高32.6%和20.9%,表明MnO_(2)的加入可弥补阻燃剂对NR造成的力学性能损失。

钒酸钠型无铬达克罗涂层的制备与性能

采用钒酸钠作为钝化剂,硅烷偶联剂(A-187)水解液作为成膜物,锌铝粉作为牺牲阳极的主要组分,制备了一种高性能的环保水性无铬达克罗涂层,研究了钒酸钠的存在对无铬达克罗涂层腐蚀行为的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对硅烷偶联剂水解液和锌铝粉进行表征,探讨了钒酸钠添加量对硅烷偶联剂水解液成分的影响。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、动电位极化曲线测量、电化学阻抗谱(EIS)等手段,研究了锌铝粉在涂料中的分散状态及钒酸钠添加量不同的无铬达克罗涂层的耐蚀性。结果表明:钒酸钠的添加不仅对硅烷水解液的稳定性无不良影响,还在一定程度上促进了硅烷的水解。钒酸钠添加量为0.4%~1.0%时,涂料具有优异的贮存稳定性,且涂层表面光滑平整,无明显缺陷,中性盐雾试验720 h后无红锈产生。当钒酸钠添加量为0.7%时,无铬达克罗涂层的腐蚀电流密度最低,阻抗模值较大,其防腐性能最佳。将适量钒酸钠作为钝化剂加入到无铬达克罗涂层中能有效钝化锌铝粉填料,提高涂层的耐蚀性。

二维纳米材料在金属防腐领域的应用研究进展

自金属在各个领域中被大规模应用以来,其腐蚀问题就一直困扰着人们,并不断地威胁着人们的生命财产安全。相较于环境处理、电化学保护法等防腐措施,防腐薄膜和有机防腐涂层可直接覆盖在金属表面,使用方法更经济便捷,因此得到了更广泛的关注和应用。二维纳米材料凭借其优异的空间阻隔效应,既能够用于制备具有良好抗渗透性的防腐薄膜,又可以作为填料加入有机防腐涂层,填补树脂在固化过程中产生的缺陷。因此,近年来二维纳米材料在金属防腐领域得到广泛应用。目前,应用在金属防腐领域的二维纳米填料主要有石墨烯、氮化硼、层状双金属氢氧化物、二硫化钼以及蒙脱土。本文在综合国内外文献的基础上,对二维层状纳米材料的特性以及其在防腐薄膜和有机防腐涂层中的应用情况进行了综述。

改性天然沸石对橡胶复合材料性能的影响

为了提高沸石在橡胶中的分散效果,增强沸石与橡胶的界面相互作用,采用硝酸和双-(γ-三乙氧基硅基丙基)四硫化物对天然沸石(NZ)进行复合改性,制得复合改性沸石(S-HNZ)。然后,将改性沸石与天然橡胶(NR)混炼制备沸石/天然橡胶复合材料,研究不同改性沸石对天然橡胶性能的影响。采用XRD、BET、接触角测量仪及SEM对改性前后的NZ进行了表征,研究了橡胶复合材料的硫化性能、动态热机械性能及力学性能。结果表明,经硝酸处理后天然沸石(HNZ)骨架脱铝,且硅烷成功接枝到天然沸石表面。添加S-HNZ的橡胶复合材料(NR/S-HNZ)焦烧时间和正硫化时间均缩短,硫化反应速率加快;另外,与NR相比,NR/S-HNZ的300%定伸应力和抗拉强度分别提高了46.7%和10.8%;NR/S-HNZ储能模量(E')和玻璃化转变温度均高于NR,表明经复合改性后,复合材料的交联密度增加,形成较强的交联网络,极大提高了沸石与橡胶大分子链间的界面结合力。

海洋防腐领域中有机缓蚀剂的研究进展

海洋环境(海水、海洋大气和海泥)是条件极为严苛的自然腐蚀环境。船舶和海洋工程等长期服役在海洋环境中的钢铁结构体极易被腐蚀。有机缓蚀剂具有分子结构可设计性强、缓蚀效率高、作用时间长等优点,可有效阻止或减缓金属的腐蚀。因此,在海洋防腐涂料中添加有机缓蚀剂是提升其耐蚀性能的有效方法。该文结合国内外最新研究进展,综述了有机小分子缓蚀剂和聚合物缓蚀剂的特性及其在海洋防腐涂料中的应用,包括总结归纳各种有机缓蚀剂的分子结构和性能影响因素,分析有机缓蚀剂的表征手段和作用机制,讨论不同添加工艺对有机缓蚀剂在防腐涂料中的应用研究。最后,对有机缓蚀剂未来发展方向进行了展望。

前处理对不同铝合金腐蚀性能及机制的影响

为探究前处理对不同铝合金的腐蚀性能及腐蚀机制的影响,选取国产板材AA1060、AA2024、AA3003、AA5052和AA6061作为研究对象,通过中性盐雾试验和电化学测试对打磨处理前后的不同铝合金进行测试和表征.结果表明:打磨和未经打磨处理的铝合金经24 h中性盐雾试验后,表面出现不同程度的腐蚀;电化学测试结果表明,打磨前处理后,AA1060、AA2024、AA3003和AA5052铝合金的自腐蚀电位均有不同程度的降低,AA1060、AA3003和AA5052铝合金极化电阻均有不同程度的变大,对比发现,AA2024锈蚀最为严重.

改性炭黑掺杂聚氨酯/聚甲基丙烯酸乙酯阻尼复合材料的制备与分子动力学模拟

通过两步法合成了改性炭黑掺杂聚氨酯/聚甲基丙烯酸乙酯(M-CB@PU/PEMA)复合材料。研究M-CB含量及分散情况对复合材料阻尼性能、耐热性能、介电性能的影响。采用分子动力学模拟的方法分析M-CB加入后复合材料的径向分布函数和相对自由体积等参数的变化趋势。结果表明:M-CB的加入可提高复合材料的阻尼性能、耐热性能和介电性能。当M-CB的质量分数为5.0%,M-CB在PU基体中分散性最好,损耗因子为0.44,与纯聚合物相比,初始分解温度提高20.51℃。加入5.0%M-CB时,复合材料的结合能提高235.48 kJ/mol,相对自由体积最小。改性炭黑的加入,使聚合物链段堆砌更紧密,分子间结合力增大,从而提升复合材料阻尼性能。

钴酞菁修饰两亲性Janus颗粒用于乳液界面光催化染料降解

制备了两亲性雪人状SiO_(2)@聚二乙烯基苯(PDVB)Janus颗粒和钴酞菁(CoPc)催化剂,将CoPc选择性地负载于SiO_(2)@PDVBJanus颗粒的亲水一侧,得到了CoPc-SiO_(2)@PDVBJanus催化剂。通过SEM、TEM、XPS、EDS、FTIR、TG对其进行了表征。将CoPc-SiO_(2)@PDVBJanus催化剂作为乳化剂和界面催化剂用于水/正己烷体系(水包油乳液)中罗丹明B(RhB)的光催化降解反应中,对CoPc-SiO_(2)@PDVBJanus催化剂在水包油乳液中的使用条件和催化性能进行了探究。结果表明,CoPc-SiO_(2)@PDVBJanus催化剂已成功制备,表面存在明显分区,聚合物一侧相对光滑,800℃时质量保留率为32%。该催化剂对RhB降解率最高可达94.6%,相对于负载前催化剂展现出明显的催化优势,并且易于回收并重复利用,循环5次后仍保持良好的催化活性,RhB降解率为80.5%。

人工彩砂工艺研究进展与研发方向展望

人工彩砂以颜色鲜艳、性能优异等优点被广泛应用。综述了直接染色法、有机固化法、高温烧结法、陶瓷彩釉法、无机凝胶法等5种人工彩砂的制备工艺,对彩砂制备工艺机理与特点进行了分析,讨论了人工彩砂制备工艺中存在的问题,对不同工艺制备的彩砂表面形貌进行了对比。对彩砂在环氧地坪、沥青瓦、道路标线带、真石漆涂料、水磨石地面、艺术砂画应用领域进行总结。提出了耐磨彩砂、耐酸碱彩砂、耐水彩砂、耐溶剂彩砂、耐老化彩砂、功能彩砂等人工彩砂的研发方向。

无机抗菌剂在抗菌涂料中研究进展

无机抗菌剂具有长效、广谱、热稳定性好、不产生耐药性、无毒副作用等优点,在抗菌涂料领域得到广泛应用。结合国内外最新研究进展,综述了氧化锌、二氧化钛和银为代表的无机抗菌剂的特性、抗菌机理以及在抗菌涂料中的应用。最后对无机抗菌在涂料中未来发展方向进行了展望。

壳聚糖包覆三聚磷酸钠微胶囊-可膨胀石墨协同阻燃天然/杜仲并用胶

以三聚磷酸钠(STPP)为芯材,壳聚糖(CS)为壁材,通过离子凝胶法成功制备了微胶囊CS@STPP。采用SEM、FTIR及TG对所制备的微胶囊形貌、化学结构和热性能进行了表征。将CS@STPP与可膨胀石墨(EG)以一定比例添加到天然/杜仲(NR/EUG)并用胶中,探究CS@STPP与EG之间的协同作用对NR/EUG阻燃性能的影响。采用极限氧指数(LOI)、垂直燃烧测试(UL-94)、锥形量热仪、拉曼光谱、SEM和电子万能试验机对NR/EUG并用胶的阻燃性能进行了分析。结果表明,当m(CS@STPP)∶m(EG)=4∶1时,制备的NR/EUG并用胶(记为FRBR-5)阻燃效果最优,这归因于CS@STPP与EG的协同作用使形成的炭层结构更稳定致密、连续性更好。此外,FRBR-5的燃烧性能显著降低,其LOI达到28.4%,UL-94达到V-0等级,最大热释放速率为471.7 kW/m^(2)。

纳米氧化物颗粒增强环氧涂层防护性能的研究进展

纳米氧化物凭借其特殊的尺寸和结构能够有效填补环氧树脂在固化过程中因局部收缩形成的微裂纹和孔道。同时,纳米氧化物的高硬度等特点还能够显著提高环氧涂层的机械性能,因此其在涂层防护领域得以广泛应用。该文结合国内外最新研究进展,综述了以二氧化硅、二氧化钛、氧化锌、氧化铝以及氧化铈为代表的5种纳米氧化物的特性及其在环氧涂层中的应用,包括对各类纳米氧化物的结构和性能进行了归纳总结,对不同氧化物的不同改性效果进行了对比分析,并对涂层防护性能的增强机理进行了详细讨论。最后,对纳米氧化物在防腐涂层中的未来发展方向进行了展望。