含氟丙烯酸酯改性有机-无机复合防腐蚀涂层的制备及其性能研究

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1、学号：12102629常州大学硕士学位论文含氟丙烯酸酯改性有机-无机复合防腐蚀涂层的制备及其性能研究研究生荆鑫指导教师方永勤研究员级高工学科、专业名称化学工艺研究方向精细化工2015年05月PreparationandCharacterizationofFluorinatedAcrylateModifiedOrganic-inorganicHybridCoatingsforCorrosionProtectionADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByJingXin(ChemicalTechnology)Diss

2、ertationSupervisor:Prof.FangYong-QinMay，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学

3、校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要溶胶-凝胶法是制备有机-无机复合涂料最主要的技术，因而得到了广泛的研究。溶胶-凝胶所制得的复合涂层对金属基材表面与表现出优异的附着力。尽管如此，溶胶-凝胶涂层的防腐蚀性能仍然是有限的，主要是由于无机涂层结构的

4、致密性不够，在固化过程中易发生开裂，造成涂膜缺陷。本文以正硅酸乙酯（TEOS）和γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷（MPTS）为前驱体，稀硝酸为催化剂，通过溶胶-凝胶法制备有机-无机复合基础溶胶。考察前驱体配比、体系pH值、催化剂酸种类、加水量、溶剂乙醇量等反应条件以及陈化时间、涂层厚度、固化温度等涂膜制备条件对复合涂层性能的影响。然后以甲基丙烯酸十二氟庚酯（DFMA）为疏水性有机单体，三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTMA）为交联剂，过氧化苯甲酰（BPO）作引发剂，自由基引发聚合，对TEOS/MPTS基础溶胶进行改性，制备具有交联网状结构的疏水性复合涂料。

5、考察了引发剂用量及加入方式、聚合温度、交联剂TMPTMA用量及含氟有机单体DFMA加入量等实验条件对改性复合涂层性能的影响。以TEOS为前驱体，氨水作为催化剂，制备单分散纳米SiO2颗粒，并以MPTS对其进行表面改性。考察不同工艺条件对纳米SiO2颗粒粒径以及对MPTS接枝率的影响。将单分散纳米SiO2颗粒掺杂于含氟丙烯酸酯改性后的有机-无机复合溶胶中，考察纳米SiO2颗粒加入量对复合涂层性能的影响。利用红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）、接触角测试(CA)、热重分析（TGA）、附着力测试、硬度测试、耐冲击性测试、电化学测试以及盐雾试验等方法对涂层进行表

6、征，结果如下：1、有机-无机复合涂料制备的最佳工艺条件为：原料摩尔配比n(MPTS):n(TEOS):n(EtOH)=1:1:4，加水量R=3，稀硝酸作催化剂，体系pH=4，陈化7天后涂膜，涂层厚度为15μm，固化温度为120℃，涂层附着力可达3级，硬度为4H，耐冲击高度达23cm，涂覆于马口铁基材上可耐盐雾腐蚀72h以上。2、含氟丙烯酸酯改性有机-无机复合涂料制备的最佳工艺条件为：原料摩尔配比n(MPTS):n(TMPTMA):n(DFMA)=1:0.4:0.375，BPO作引发剂，加入量为反应单体中C=C双键总量的1%（摩尔比），聚合温度为70℃。涂层附着

7、力提高到2级，硬度达到5H，耐冲击高度提升至28cm；涂料热稳定性提高；疏水性有较大提高，水接触角提高到96°；适量DFMA加入，涂层均匀无明显缺陷；腐蚀电流密度-9-2低至2.685×10Acm，相较于马口铁裸板下降了4个数量级；低频62区交流阻抗值为3.42×10Ωcm，与裸板相比上升了3个数量级；涂层可耐240h盐雾；在NaCl溶液中浸泡数天后仍然有较好的防腐蚀效果；耐化学溶剂腐蚀性提高。3、单分散纳米SiO2颗粒制备的最佳工艺条件为：原料摩尔配比n(TEOS):n(NH3·H2O):n(H2O)=8:5:20；对其进行改性的MPTS最佳加入量为纳米Si

8、O2质量分数的15%，有效改善纳米Si