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基于聚氨酯改性的防腐涂料的制备及对材料耐腐性能的研究

作　者: 孙炜
导　师: 李学良
学　校: 合肥工业大学
专　业: 应用化学
关键词: 水性聚氨酯 蓖麻油 硅烷偶联剂 富锌涂层 耐蚀性能
分类号: TQ637
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


水性聚氨酯作为环保高性能材料已经成为研究热点。然而水性聚氨酯的耐水性较差,使其应用范围受到限制。本论文旨在通过接枝改性水性聚氨酯,提高其耐水性,然后将其制备成富锌涂料,考察其耐蚀性能。本文分别以生物资源蓖麻油和小分子硅烷偶联剂KH550(H2NCH2CH2Si(OC2H5)3)为原料,对水性聚氨酯进行改性,乳液红外分析证实了改性剂的有效接枝。文中研究了n(NCO):n(OH)、二羟甲基丙酸(DMPA)、环氧树脂E-44和三羟甲基丙烷(TMP)对水性聚氨酯乳液及涂膜性能的影响,重点考察了蓖麻油和KH550的用量对涂膜机械性能和耐水性能的影响。然后将两种改性后的水性聚氨酯分别制备成不同锌粉含量的富锌涂料,利用稳态极化曲线、腐蚀电位、电化学阻抗(EIS)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜及能谱(SEM-EDS)等方法对改性聚氨酯的富锌涂层进行表征,考察了富锌涂层在3%NaCl电解液中的电化学行为。同时研究了添加少量铝粉的富锌涂层的耐蚀性能。结果表明蓖麻油和KH550的引入增加了水性聚氨酯体系的交联度,提高了聚氨酯涂膜的耐水性,使其吸水率下降,得到了综合性能良好的水性聚氨酯乳液。以改性水性聚氨酯为基料制备成富锌涂料,通过电化学方法和表面观察的测试分析,研究了锌粉含量不同的水性聚氨酯富锌涂层和未添加蓖麻油改性的水性聚氨酯富锌涂层的腐蚀行为。锌粉含量增加可以相应的提高涂层的阻抗,并且在浸泡过程中,锌粉含量高的涂层的阴极保护时间要长,涂层的耐蚀性要好。与未添加蓖麻油改性的水性聚氨酯富锌涂层相比,添加了蓖麻油改性的水性聚氨酯富锌涂料具有良好的防腐蚀性能。此外,添加少量铝粉可以提高涂层的屏蔽作用,增强其耐蚀性能。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-9
致谢  9-15
第一章 绪论  15-24
  1.1 金属的腐蚀与防护概述  15-16
    1.1.1 金属腐蚀的类型  15
    1.1.2 金属腐蚀的防护  15-16
  1.2 金属防腐涂料的研究现状  16-18
    1.2.1 国外金属防腐涂料的研究现状  17
    1.2.2 国内金属防腐涂料的研究现状  17-18
  1.3 聚氨酯基富锌涂料的发展与改性  18-24
第二章 实验与实验方法  24-27
  2.1 主要实验仪器  24
  2.2 材料表征手段和测试方法  24-27
    2.2.1 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)  24-25
    2.2.2 扫描电子显微镜及能谱仪(SEM-EDS)  25
    2.2.3 X 射线衍射法(XRD)  25
    2.2.4 稳态极化曲线  25
    2.2.5 腐蚀电位  25-26
    2.2.6 交流阻抗法(EIS)  26-27
第三章 蓖麻油环氧改性水性聚氨酯的性能研究  27-37
  3.1 引言  27
  3.2 实验部分  27-29
    3.2.1 所用化学试剂  27-28
    3.2.2 交联改性水性聚氨酯乳液的制备  28
    3.2.3 分析测试方法  28-29
  3.3 结果和讨论  29-35
    3.3.1 蓖麻油环氧改性水性聚氨酯红外光谱分析  29-30
    3.3.2 NCO/OH 比(R 值)对水性聚氨酯性能的影响  30-31
    3.3.3 DMPA 的用量对水性聚氨酯性能的影响  31
    3.3.4 蓖麻油添加量对水性聚氨酯性能的影响  31-34
    3.3.5 环氧树脂添加量对水性聚氨酯性能的影响  34-35
    3.3.6 三羟甲基丙烷添加量对水性聚氨酯性能的影响  35
  3.4 本章小结  35-37
第四章 改性水性聚氨酯基富锌涂料耐蚀性能研究  37-46
  4.1 引言  37
  4.2 实验部分  37-38
    4.2.1 所用化学试剂  37
    4.2.2 水性聚氨酯富锌涂料的配制  37-38
    4.2.3 电极的制备  38
    4.2.4 水性聚氨酯富锌涂料耐蚀性能的测试  38
  4.3 结果和讨论  38-45
    4.3.1 稳态极化曲线分析  38-39
    4.3.2 富锌涂层腐蚀电位随浸泡时间的变化  39-40
    4.3.3 富锌涂层的电化学阻抗谱  40-43
    4.3.4 富锌涂层的SEM 表面形貌特征  43-44
    4.3.5 富锌涂层的XRD 研究  44-45
  4.4 本章小结  45-46
第五章 有机硅改性水性聚氨酯及其富锌涂层  46-57
  5.1 引言  46
  5.2 实验部分  46-48
    5.2.1 所用化学试剂  46-47
    5.2.2 KH550 改性水性聚氨酯的制备  47
    5.2.3 水性聚氨酯富锌涂料的配制  47
    5.2.4 分析测试方法  47-48
  5.3 结果与讨论  48-55
    5.3.1 有机硅改性水性聚氨酯红外光谱分析  48
    5.3.2 KH550 对水性聚氨酯的交联机理  48-49
    5.3.3 KH550 添加量对水性聚氨酯性能的影响  49-51
    5.3.4 KH550 改性水性聚氨酯富锌涂层稳态极化曲线分析  51-52
    5.3.5 KH550 改性水性聚氨酯富锌涂层腐蚀电位随浸泡时间的变化  52-53
    5.3.6 KH550 改性水性聚氨酯富锌涂层的电化学阻抗谱  53-54
    5.3.7 KH550 改性水性聚氨酯富锌涂层的SEM-EDS 图  54-55
  5.4 本章小结  55-57
第六章 铝粉对富锌涂层耐蚀性能的影响  57-60
  6.1 引言  57
  6.2 实验部分  57
    6.2.1 所用化学试剂  57
    6.2.2 水性聚氨酯富锌涂料的配制  57
    6.2.3 富锌涂层分析表征及电极制备  57
  6.3 结果与讨论  57-59
    6.3.1 含有铝粉的富锌涂层的稳态极化曲线分析  57-58
    6.3.2 含有铝粉的富锌涂层腐蚀电位随浸泡时间的变化  58-59
    6.3.3 含有铝粉的富锌涂层的电化学交流阻抗分析  59
  6.4 本章小结  59-60
第七章 结论  60-62
参考文献  62-68
攻读硕士学位期间发表的论文  68-69

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 涂料工业 > 专用漆料
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